反应堆安全第3章.pdf

第3章 典型核事故 2013年 1 •切尔诺贝利 2 •三里岛 3 •福岛核事故 3-1 切尔诺贝利 • 1986年4月26 日凌晨1时23分，前苏联切尔诺贝利 核电站4号反发生爆炸。8吨多强辐射物质混合着 炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出。核泄漏 事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆 炸产生的放射污染的100倍。事故发生20天后， 核反应堆中心的温度仍然高达摄氏270度。事故 造成致癌死亡人数10倍于联合国作出的官方估计， 全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响，27万 人因此患上癌症，其中致死9.3万人。专家估计， 消除这场浩劫的影响最少需要800年。 “石棺” 钢筋混凝土封起来的切尔诺贝利核电站4号机组 图为用钢筋混凝土封起来的曾经发生核泄露的切尔诺贝利核电站4号机组 现在将爆炸的核反应堆包裹起来的 “石棺”是灾难发生时紧急 “建”成的， 当时直升机向发烟燃烧的核反应堆撒了大量沙子和水泥，为的是掩盖闷燃的 反应堆。另外，庞大的起重机在遥控之下，在上边又放上了重达数百吨的钢 板，这样，切尔诺贝利核电站第四号反应堆几乎变成了一座钢筋混凝土小山。 • 事故过程：《切尔诺贝利事故片》 • 事故的影响： 《抢救切尔诺贝利》 边看边思考： a) 造成这次事故的主要原因有哪些？ b) 如何改进？ c) 该事故的影响？ 切尔诺贝利核电站事故的直接原因： • 操作人员严重违反操作规程，切断了反应堆保护系统； • 反应堆长期强行在低功率下运行，处于不稳定状态； • 功率失控几秒钟内上升了几百倍； • 燃料包壳因过热而爆裂； • 导致蒸汽爆炸和压力管全部断裂； • 结果引起锆水反应和石墨燃烧。 问题? 课堂小结 3-2 三里岛核事故 三哩岛核电站全景 1979年3月28 日，美国三哩岛核电站2号机组满 功率运行。凌晨4点，主给水系统失去运行，汽轮机 停机，辅助给水系统未能投入运行，反应堆主系统稳 压器卸压阀PORV 自动开启，反应堆停堆。当主系统 压力下降后，稳压器卸压阀未能关闭 ，导致主系统冷 却剂不断泄漏达2个半小时。高压安注系统自动动作， 但注射流量被人为限制。稳压器失去控制功能，堆腔 上部形成蒸汽。由于所有主泵停止运行，卸压阀不能 关闭，堆芯失去了所有有效的冷却手段，堆芯过热， 锆合金包壳与蒸汽发生化学反应，产生氢气气泡，堆 芯熔化。 冷却剂入口 冷却剂入口 损坏的上栅格板 上部堆芯坍塌形成的空腔 松散的堆芯熔融碎片 流出堆芯的熔融金属 熔融金属（冷却）的外壳 先期形成的熔融金属 堆芯围板上的熔洞 熔化的堆芯仪表导向管 密实堆积的熔融碎片 熔融氧化铀堆积区 堆芯熔化情况示意图 三哩岛电站系统 堆型：压水反应堆（PWR） 额定电功率：880MW 堆芯：37000根燃料棒，含二氧化铀约 100吨 首次临界： 1978年3月28 日 事故发生时，电站正运行在第一个换料周期，一 年左右。 端塞