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第24章 美国三里岛核泄露事件回顾

1979年3月28日凌晨,美国宾州的三里岛核电站由于设备故障和人为疏失等原因造成核突发事件。由于核电站安全壳的有效保护,只有少量的放射性气体排出。经剂量评估,整个事件造成部分公众的最大个人剂量为0.8毫西弗,核电站周围80千米范围内,平均公众个人接受剂量水平为15毫西弗,在国际核事故分级上列为第五级事故。

核突发事件后的应急抢救核突发事件发生后,在美国引起强烈反响,美国总统卡特偕夫人亲自到现场观察。为控制事态发展,有关当局与相关部门做出了很大的努力。由于核电站方面对核突发事件的发生事先估计不足,缺乏必要的应急准备,从核突发事件次日起就力求大规模的人员与技术支援,当时为直接控制反应堆工作的参与人员由最初的10余人增加到约2 000人。抢救人员昼夜24小时轮班工作,主要解决以下几个问题。

(1)堆芯温度控制:由于操作人员缺乏必要的训练和判断能力,在操作上屡次失误,造成堆芯逐渐失水,主冷却泵因反应堆压力容器内出现气泡空腔而剧烈振动,操作人员因担心主冷却泵损坏而将其关闭,导致堆芯冷却条件更趋恶化。抢险人员经努力使一台主冷却泵恢复工作,尽力使堆芯降温。同时也制定了一套万一再发生意外情况的应急救援计划,即一旦所有冷却泵都失灵停转,就启动自然循环;如果自然循环也失效,则采用人工启动高压注入泵注入冷却水来冷却堆芯温度。

(2)防止氢气爆炸:反应堆压力容器内大量氢气的产生是没有预料到的,其产生的原因之一是由于冷却剂——水在强辐射作用下产生解离而生成部分氢气。原设计时估计在严重事故情况下氢气浓度不会超过2%,故在反应堆系统内没有消氢装置。可是,在这次事故发生后不到10小时,就发现堆内氢气浓度过高。据估计,若安全壳内空气中的氢气浓度超过4%,就有可能发生“氢气爆炸”。为此,反应堆压力容器内大量氢气的存在曾一度使美国核管理委员会的官员们极度紧张。为了防止发生爆炸,抢险人员首先采用催化复合器,以降低安全壳内的氢气浓度;其次尽力降低回路水中的氢含量,迫使更多的氢从堆内空腔气泡中转入冷却剂。经过1周的日夜努力奋战,反应堆内氢气气泡渐渐消失。类似抢险项目不少于20余项,经努力都逐个予以应急处理解决,最终实现了安全停堆。

(3)公众撤离疏散:由于对核突发事件的发生事先估计不足,弄清问题和研究措施又需要时间,考虑到反应堆氢气爆炸的潜在危险太大,其后果又难于估计,美国核管理委员会在征求许多专家的意见后,决定对公众采取预防性的安全撤离措施。3月30日宾夕法尼亚州的州长在美国核管理委员会主席建议下发出公告,要求8千米内的学龄前儿童和孕妇撤离,并劝告16千米范围内的居民呆在家里,紧闭门窗。据估计,从3月31日至4月11日撤离的人数高达8万人,在核电站周围32千米半径内大约撤走了20万居民,从而引起公众的普遍惊慌。再加上当时有些新闻媒介的有意夸大,制造耸人听闻的新闻报道,导致周围居民都争先恐后地纷纷离开三里岛地区,而引起世界性的轰动,给三里岛核突发事件蒙上了恐怖的色彩。

对环境和公众健康的影响本次核突发事件对反应堆本身的损坏是严重的,堆芯体积约35%已成了碎片,仅核突发事件后的总清理费用就达10亿美元,故经济损失也是严重的。然而,对周围环境和公众健康的辐射危害却出乎意料地小,据估计三里岛核事故排放到周围环境中的氙-133约8×1010贝可,碘-131也只有6×1011贝可。事故中逸出的长寿命放射性核素的沉积,在测量仪器的可测限以下。

经调查,对核电站下游的2个地点多次采集河水样品都没有检出任何放射性物质,在周围3千米范围内采集的170个植物样品均没查出有放射性碘;在周围8千米范围内采集近150个土壤样品中也没发现有任何放射性物质;有152个空气样品中,只有8个样品发现有微量的放射性碘,其中浓度最大的仅为9×10-4贝可/升,为当时居民区容许浓度的1/4;在大量的牛奶样品中也基本没有查出有放射性碘,个别最大浓度也只有0 。 5 ~ 1 。 6贝可/升,仅为美国国家允许浓度限值的0.3%。

由于有厚厚的安全壳防护,在安全壳外的射线剂量当量率只有每小时零点几毫西弗,离核电站8千米范围内的剂量当量率也只有10~30μSv/h,大约只相当于从北京到广州乘坐一次喷气式飞机在空中所接受的宇宙射线的剂量水平,或约为年天然本底照射水平的1%。由此可见,三里岛核突发事件对环境和周围居民产生的危害是很小的。

核突发事件原因与教训三里岛核突发事件的教训主要在组织管理、操作人员素质培训与人机联系等方面,特别是操作人员的屡次操作失误,其教训尤为深刻。据报道,当时几个在处理事故过程中的操作人员,甚至连堆芯内因失水、温度高引起堆芯沸腾的问题都没有想到过,在安全壳内观察到有强放射性水平以后的三四天里仍没有意识到燃料元件包壳可能严重损坏等等,可见操作人员的实际素质与技能水平是何等之差。三里岛核电站为实现反应堆的安全而设计有多层设防的纵深防护结构,如果不是操作人员强行干预了安全系统与设备的工作,堆芯损坏和放射性向外逸出是不会发生的,故操作人员和工程技术人员必须接受事故判断能力方面的实践训练,这对确保安全至关重要。

三里岛核突发事件也暴露出在安全控制系统上的一些不足之处,诸如怎样防止一些人为故障与及时预测、预报等问题;操作人员一旦误操作,如何在安全系统中能及时反映显示出来,以提醒相关人员能及时纠正等。

三里岛核突发事件以前,总认为核电站设计、建造和运转十分可靠,发生严重事故的机会极少,即使发生,对厂外几乎无放射性影响。一般来说,这样的认识是符合事实的,问题是对核电站本身的可靠性过于自信,“绝对化”了,因此对严重事故可能发生缺少充分思想准备。三里岛核突发事件前,已有人两次反映事故隐患,但却没有得到重视和引起警觉。

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