福岛核事故——一起典型的安全事故案例

福岛核事故——⼀起典型的安全事故案例
⾃从1954年,苏联建成了世界上第⼀座⼤规模发电的核电站——奥布宁斯克核电站后。核电安全就像达摩克利斯之剑⼀样,悬在⼈类上空。1986年的切尔诺贝利核电站事故终于将这个可怕恶魔释放出来,造成近百万⼈死亡。2011年的福岛核事故更是作为⼀起典型的安全事故案例,为世⼈敲响警钟。
1 核电站的核⼼安全问题
核能发电原理如图1所⽰,它以核裂变能代替矿物燃料的化学能,在蒸汽发⽣器中将热量传给回路中的⽔,然后形成蒸汽推动汽轮发电机。由于核反应时产⽣⼤量的热,所以需要⼤量的⽔进⾏冷却,否则⾼温将会使反应堆融化造成事故,继⽽诱发核泄露导致⽣态灾难。
图1 核电站⼯作原理
所以核电站的核⼼安全问题就是冷却⽔的可靠循环。
2 福岛第⼀核电站的供电安全设计
对于冷却⽔的循环,福岛第⼀核电站的设计者在关键设备的供电上通过多重措施设计,防范可能发⽣的风险。
第⼀道防线:各个机组的电⼒相互⽀援。福岛第⼀核电站有3个机组,通过交联设计,可以保证⼀台机组意外停堆的时候,旁边的机组还能为其供电,保证关键设备正常运转。
第⼆道防线:应急柴油发电机。应急柴油发电机会在失去电源后⾃动启动并为核电机组关键设备供电。应急柴油发电机具有很强的⾃持能⼒,⽽且每个机组不⽌⼀台柴油发电机,即使在地震中单台柴油发电机故障,这第⼆道防线仍然可以发挥作⽤,保证⼀切正常。
第三道防线:⼚外应急电源。当应急柴油发电机也由于故障损坏的前提下,核电机组仍然可以通过电⽹从别的电站获取电能,为关键设备供电。要摧毁这道防线,除⾮摧毁附近的电⽹。
当时认为,只有战争才会摧毁电⽹,所以只要设置了前三道防线,核电站的安全基本上就是万⽆⼀失了。但是设计者⼜加上第四道防线。
第四道防线:蓄电池组。有了这道防线,即使核电机组失去应急柴油发电,失去电⽹的⽀持,仍然可以在⼀段时间内保证关键设备供电。这个⼀段时期,对于福岛第⼀核电站的各个机组,准确的说是8个⼩时。如果在这8⼩时之内能够从⼚外运来移动发电机并接⼊机组,还是可以保持核电机组安全的。
现在设计者认为福岛第⼀核电站关键设备的供电肯定⾼枕⽆忧了,直到“3.11”地震来了。
3 “3.11”地震对福岛第⼀核电站的影响
2011年3⽉11⽇,⽇本遭遇⾥⽒9级⼤地震。
这次地震 让所有电⼚所有机组停运,各机组因为不能再发电⽽不能相互⽀援,第⼀道防线⾸先被摧毁了。第⼆道防线柴油发电机开始发挥作⽤,为关键设备供电。
强震引发海啸,⼤约1个⼩时后,海啸来了。
福岛第⼀核电站设计只能应对⼩于5⽶的海啸,⽽根据当时⽇本⽓象和海事部门的测算,当时袭击⽇本的海啸最⾼达到了39.8⽶,⽽正⾯袭击福岛第⼀核电⼚的海啸达到了15⽶。于是,福岛第⼀核电⼚在海啸来临后,⼏乎都泡在了10⽶深的⽔中。
这时,福岛核电⼚的⼯作⼈员意识到应急柴油发电机存在致命问题。1、2、3号机组的应急柴油发电竟然布置在⼚房的地下室内,也就是地⾯以下。在10⽶深的海⽔中,第⼆道防线,那处于地下室内的应急柴油发电机很快被摧毁。
显示器电路板第三道防线呢?在浪⾼最⾼达到39.8⽶的海啸中,福岛第⼀核电⼚附近的电塔纷纷倒塌,电⽹也被摧毁了。
如何自制软玻璃此时,仅仅第四道防线,那些蓄电池还在努⼒地保证反应堆的安全。
但是第四道防线却只能⽀撑8个⼩时,如果8个⼩时候没有后备电源前来⽀援,那么第四道防线将被拖垮,核电机组将⽆险可守,只能静静地,眼睁睁地看着事故发⽣。
4 罪⼤恶极的东京电⼒公司
4.1 急事缓报
海啸过后,福岛第⼀核电站⼚区⼀⽚狼藉。福岛第⼀核电⼚赶紧将⽬前⾯临的紧迫情况向东京电⼒公司报告。“核电⼚内所有应急发电机损坏,急需要从外部运来应急柴油发电机⽀援!”
东京电⼒公司作为⽇本最⼤的电⼒公司之⼀,常年的太平⽇⼦已经让他们失去了忧患意识,他们⽆视⾃⼰的安全隐患,也根本就没预备移动应急发电机。
于是,他们向⽇本政府求援。但是,东电公司只是简单地向政府表⽰:“我们福岛核电⼚暂时失去了⼚⽤电,希望政府能够给我们提供⼀些移动应急发电机。当然,福岛核电⼚现在⼀切正常。请放⼼!”
他们这种⾃信的表述,让⽇本政府放了⼼,但还是指定关西电⼒公司进⾏⽀援。
4.2 危机来临
时间在流逝,8⼩时后,作为第四道防线的蓄电池耗尽了最后的电能,3⽉11⽇23点,福岛第⼀核电⼚已经完全失去了⼚⽤电。
由于没有⾜够的冷却⽔供给,反应堆内的燃料棒的热⽆法导出,导致堆芯内的冷却⽔温度不断升⾼,最终沸腾。⾼温⾼压的蒸汽开始突破堆芯回路内的⼀些薄弱环节,开始向⼚房内泄漏。⽽由于冷却⽔变成蒸汽从堆芯内逃逸出去,使得燃料棒开始裸露在空⽓中,彻底失去了冷却。
失去冷却的燃料棒如恶魔⼀样,开始展开其狰狞的⾯⽬。
燃料棒由于堆芯⽔蒸⽓的不断蒸发,开始裸露在空⽓中。燃料棒内的热量⾸先将⾃⾝熔化,然后巨⼤的热量⼜熔化了包裹着燃料的锆合⾦。这是灾难的真正开始,熔化的⾼温锆合⾦与⾼温⽔蒸汽发⽣反应产⽣⼤量的氢⽓,氢⽓由于其密度低,开始不断的从毁坏的反应堆溢出,在⼚房顶部聚集。热轧酸洗
同时,失去包裹的燃料中,⼤量的放射性元素在⽔蒸汽的裹挟下,在反应堆⼚房内四处飘荡,甚⾄随着反应堆⼚房向外泄漏。
4.3 希望乍现
移动发电车终于来了。
在解决了应急电源接⼝不可⽤和电源不知道怎么接⼊的问题后,到了12⽇凌晨,应急电源被接⼊核电站,各种⽔泵⼜开始运转起来。此时,距离福岛核电⼚失去全部电⼒以及过去了好⼏个⼩时。
4.4 危如累卵
交流电已经接⼊,各个重要的电机和阀门⼜可以运转了,⼯作⼈员赶紧想反应堆内注⼊冷却⽔。但是⼜有了新的问题,反应堆回路内由于压⼒太⾼,冷却⽔根本⽆法注⼊。
这个时候,东电公司才意识到问题的严重性,他们想到了⼀个对⾃⼰的利益来说更加好的⽅法,那就是给反应堆泄压。
所谓的给反应堆泄压就是将反应堆内的放射性蒸汽排放到空⽓中。虽然放射性⽓体的释放会污染周围的环境,包括⼟地和海洋,但是可以降低反应堆内的压⼒。当反应堆内压⼒下降后,继续给反应堆注⼊⼲净的纯⽔。
同时,地震发⽣以来,⽇本政府对福岛核电⼚也是万分紧张,多次询问福岛第⼀核电站是否需要政府介⼊,但是福岛核电⼚和东电公司依然
说:“没问题,我们⾃⼰能摆平。”
人型JY采集器经过多次泄压操作后,福岛第⼀核电站终于没有发⽣切尔诺贝利核事故中那样的蒸汽爆炸,但是这却是以牺牲坏境来换取救援时间的做法。救援⼈员终于可以将冷却⽔注⼊反应堆内了,但是他们不知道是有意还是⽆意,忽略了另外⼀个问题,那就是反应堆⼚房顶端聚集的⼤量的可燃⽓体——氢⽓。
4.5 ⼤祸铸成
反应堆内依然在持续的注⼊冷却⽔,不过⼜出现了新的问题—⽔量不够!这意味着已经严重损坏的反应堆⼜⼀次失去冷却!
接着,现场⼈员检测到反应堆⼚房内含有⼤量的氢⽓,由于反应堆失去冷却,温度持续升⾼,随时都会有爆炸的风险!听到这个消息,所有的救援⼈员扔下东西跑了,不跑就等于送死,没有⽇本⼈愿意为了这个反应堆送命。
12⽇15时36分,福岛第⼀核电站⼀号机组⾸先发⽣了氢⽓爆炸。此次爆炸的强度之⼤,使得反应堆⼚房顶端的混凝⼟全部被炸飞,只剩下⼀个空荡荡的钢结构架⼦。随后,2号机组局部爆炸。
14⽇下午14时11分,设计较先进的3号机组发⽣了爆炸,反应堆⼚房瞬间成了废墟。
4号机组。4号机组反应堆中没有燃料,但是它有乏燃料池(就是燃耗深度已达到设计卸料的核燃耗料)。乏燃料池由于⽔泵失电停运后,成了⼀池死⽔。接着,乏燃料池发⽣的⼀切和1、2、3号机组内发⽣的情况⼀模⼀样。乏燃料得不到⾜够冷却,池⽔开始慢慢被蒸发⼲净,燃料棒熔毁,锆⽔反应,⽣成⼤量的氢⽓。接着,氢⽓发⽣爆炸,炸毁乏燃料池⼚房。
乏燃料池的爆炸⽐反应堆的爆炸更加⿇烦。反应堆爆炸后,反应堆⼚房的混凝⼟废墟,厚厚的钢结构都还覆盖着损坏的反应堆。这样能屏蔽⼀部分辐射,使得⼈员可以⽐较近距离的处理废墟。
乏燃料池则不然,它的⼚房仅仅是⼀个钢结构上蒙⼀层铁⽪,爆炸后,整个乏燃料池便暴露在了空⽓中。乏燃料棒上致命的辐射线可以让任何敢于接近它的⼈⽴刻死去。
到了这个时候,福岛第⼀核电站已经成了辐射恶魔的天堂。那4座冒着⽩烟的反应堆废墟,就如四个张⽛舞⽖的恶魔,将那⾥变成⼈间地狱。
福岛第⼀核电站的4个机组
5 ⼏点启⽰
5.1 良好的设计是有效防灾的基础
福岛第⼀核电站在关键设备的供电上也算是煞费苦⼼,但是显然对极端情况缺乏充分的考虑;没有消除氢⽓的设计,为事故埋下隐患;安全壳设计得并不安全,没能隔离辐射源。
5.2 健全的安全管理是有效防灾的保证
莫氏变径套
福岛第⼀核电站运⾏多年来,东电公司⾃⼰也排查出众多安全问题,因为怕停产整顿影响经济效益,并没有认真整改,甚⾄伪造数据。还曾经被研究机构分析出存在安全隐患,但是东电公司拒绝接受。
5.3 完善的应急处置机制是有效减灾的必然⼿段
广告检测灾害发⽣后,东电公司才发现应该配备移动发电车;⽀援的发电车来了后,才发现应急供电接⼝不可⽤,原因是⽇常疏于维护和海⽔的浸泡;清理检查完供电接⼝后还要查图纸,因为没有员⼯知道怎么接线。
5.4 认真负责的态度是有效减灾的必然要求
在整个危机处置中,东电公司除了道歉、掩饰和欺骗外,没有任何有效的⾏动。
他们为了利益泯灭了良知!
在失去蓄电池电能不久,现场的⼯程师就已经向福岛核电⼚和东电公司的管理层建议,使⽤海⽔作为冷却⽔来冷却反应堆。但是,因为⽤海⽔冷却反应堆意味着这些核电机组要彻底报废。⽽每台机组的造价⾼达数亿美元,每年还能创造数亿美元收⼊。所以他们没有采取断然措施。
⾯对越来越不可控的局⾯,东电公司还有很多次机会引⼊海⽔冷却,却⼀直⼼存侥幸,直⾄不可收拾。
⾯对含有辐射物质的⼤⽓和海⽔,核电站周围的居民被疏散了。撤离中,这些居民很淡定,并不是他们真的不怕辐射,⽽是他们的⽿边⼀直回响着东电公司的话:“只是反应堆损坏,损坏⽽已,没有对环境造成影响。”
很快,⽇本宣布国内所有的核电站停⽌运⾏。⼀个已经存在了30多年的核电⼤国,突然间成了⼀个零核电的国家。

本文发布于:2024-09-21 11:10:37,感谢您对本站的认可!

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