日本福岛核事故.doc

日本福岛核事故 日本福岛核事故已进入第6天，此次核泄漏危机在过去的5天里逐步升级，至今仍未得到有效控制。欧洲能源专员冈瑟·厄廷格将这次由地震、海啸引发的核灾难形容为“现代启示录”。在对过去5天发生的事情进行梳理时，我们发现日本当局在此次事故中应对失当、表现乏力，其中教训值得各国政府和核电行业吸取。 ? ? ? ? ? 在分析这次核事故之前，我们首先需要简单了解核电站的工作原理和核泄漏防护原理。日本福岛第一、第二核电站的所有10座核反应堆在1971-1988年间建成运行，均属沸水型反应堆（Boiling Water Reactors，BWR）。其工作原理是核燃料棒在反应堆堆芯发生可控的链式反应，产生大量热量；这些热量传递给反应堆压力容器内的水，这些水被加热后产生蒸汽，直接推动蒸汽涡轮发电机产生电能。 这个回路里的水，在反应堆运转后是沸腾的，蒸汽通过涡轮发电机后需要进入一个冷凝器，冷凝器引入海水进行冷却，蒸汽冷却后重新变成液态水流回反应堆压力容器。 为什么停堆后冷却那么重要 在这次地震发生后，日本福岛第一、第二核电站的反应堆都已自动“停堆”，为什么还会出现如此严重的核泄漏？这是因为在核电术语里“停堆”，只是通过计算机控制向反应堆芯插入控制棒，停止链式反应，但是核燃料棒里的反射性元素自衰变仍然产生大量热量。这样就必须保持冷却水循环，以保证核燃料棒不会因为温度过高而出现包裹金属熔解破损，导致严重核泄漏。 ? ??? 沸水型反应堆运行过程示意图，图中蓝色部分即为冷却水循环，最左边的部分即为进行链式反应的炉心。(点击可看大图) ? ? ? ? ? ? 众所周知，核燃料在发生链式反应时会产生大量对人体有害的放射性物质，如碘131、铯137。为了避免这些放射性物质泄漏，核电站设置了多层防护。 第一层防护：核燃料棒外壳 福岛核电站有三层防护，第一层就是核燃料棒的外壳——锆合金，这层锆合金包裹可以避免核燃料棒里的放射性物质与冷却水接触，可以承受1200度的高温。很多根核燃料棒、控制棒（用途是吸收中子，控制链式反应的程度）及相关机构就组成了反应堆堆芯装置。 第二层防护：反应堆压力容器 第二层防护是反应堆压力容器，反应堆堆芯就是放置在这个压力容器里。反应堆工作时会产生巨大的蒸汽压力，所以反应堆压力容器由高强度合金钢制成。其防护作用是，在核燃料棒的锆合金外壳出现破损的时候，保证放射性物质不会大规模泄漏。 第三层防护：混凝土安全壳 第三层防护是混凝土安全壳，福岛核电站的安全壳由约1米厚的预应力钢筋混凝土和约6毫米厚的内衬钢板组成。它的主要作用是，在反应堆压力容器爆炸或破损后，大量放射性物质、放射性废水不会泄漏到外界去。值得一提的是，前苏联切尔诺贝利核电站的反应堆是没有安全壳的，反应堆爆炸轻易将并不坚固的厂房炸开，导致大量反射性尘埃直接进入外界大气。 其它需要认识的附属结构 1、压力抑制水池，它与混凝土安全壳连通，用于控制混凝土安全壳内的内部压力和装盛冷却水。2、混凝土安全壳的钢制顶盖，在更换核燃料棒时需要打开。3、乏燃料棒（使用过的核燃料棒）冷却水池，乏燃料棒在刚从反应堆取出时仍具有非常高的温度，需要放在水池里冷却，再运出核电站。4、操作厂房，位于核电站厂房的最高一层，装有吊车等设备，装卸核燃料棒等操作在此进行。 ? ??? 核燃料棒的外壳——锆合金。锆合金能够避免核燃料棒与冷却水直接接触，能承受1200度的高温。 ? ??? 切尔诺贝利核电站的反应堆没有混凝土安全壳，反应堆爆炸后轻易将并不坚固的厂房炸开，导致大量反射性尘埃直接进入外界大气。 ?? 附：福岛第一核电站反应堆结构图 ? ? ? ? ? 3月11日 3月11日13时46分，日本东部海底发生里氏9.0级特大地震。地震发生后，福岛第一核电站的1、2、3号机组和第二核电站的全部4个机组均成功实现“停堆”；事发时，第一核电站另外的4、5、6号机组处于定期检修状态。在停堆后，核燃料棒仍然放出大量自衰变热量，需要继续进行冷却，直至实现“冷温停止”的稳定状态，所以在“停堆”后核电站的应急柴油发电机启动以维持冷却水循环。但不幸的是，在一个小时后，海啸带来的洪水淹没了柴油发电机，导致水泵缺乏电力供应，第一核电站的1、2号机组和第二核电站的1、2、4号机组丧失冷却功能。 这一故障，导致反应堆压力容器内水温、压力上升，混凝土安全壳内蒸汽压力上升。晚上19时许，日本首相菅直人发布“核能紧急事态宣言”，疏散福岛第一核电站为中心半径3公里之内的居民，同时要求3公里至10公里的居民不要外出。 3月12日 福岛第一核电站1号机组从凌晨起释放蒸汽，避免安全壳因压力过大损坏。这一措