美国三里岛核泄漏回顾.docx
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美国三里岛核泄漏回顾
美国三里岛核泄漏回顾
美国三里岛压水堆核电厂二号堆于1979年3月28日发生的堆芯失水而熔化和放射性物质外逸的重大事故。
这次事故是由于二回路的水泵发生故障后,二回路的事故冷却系统自动投入,但因前些天工人检修后未将事故冷却系统的阀门打开,致使这一系统自动投入后,二回路的水仍断流。
当堆内温度和压力在此情况下升高后,反应堆就自动停堆,卸压阀也自动打开,放出堆芯内的部分汽水混合物。
同时,当反应堆内压力下降至正常时,卸压阀由于故障未能自动回座,使堆芯冷却剂继续外流,压力降至正常值以下,于是应急堆芯冷却系统自动投入,但操作人员未判明卸压阀没有回座,反而关闭了应急堆芯冷却系统,停止了向堆芯内注水。
这一系列的管理和操作上的失误与设备上的故障交织在一起,使一次小的故障急剧扩大,造成堆芯熔化的严重事故。
在这次事故中,主要的工程安全设施都自动投入,同时由于反应堆有几道安全屏障(燃料包壳,一回路压力边界和安全壳等),因而无一伤亡,在事故现场,只有3人受到了略高于半年的容许剂量的照射。
核电厂附近80千米以内的公众,由于事故,平均每人受到的剂量不到一年内天然本底的百分之一,因此,三里岛事故对环境的影响极小。
三里岛压水堆核电站发生了堆芯熔毁的严重事故,然而,事故对环境和居民却没有造成任何危害和伤亡,也没有发现明显的放射性影响。
事实证明,压水堆核电站的各项安全设施是有效的。
检验结果表明在牛奶样品中基本上未查出放射性碘,其中最大的9个样品中碘-131浓度只有0.6—1.5贝可/升。
仅为允许值的千分之三。
电站下游两个不同地点采集的河水样品中没有查出任何放射性。
电站周围80公里范围内居民所受的剂量大约只是每年天然本底的1%左右;最大个人所受剂量,也只相当于一次X光医疗照射。
152个空气样品,只有8个样品发现微量放射性碘,而土壤样品均未查出放射性碘。
事故发生后,全美震惊,核电站附近的居民惊恐不安,约20万人撤出这一地区。
美国各大城市的群众和正在修建核电站的地区的居民纷纷举行集会示威,要求停建或关闭核电站。
美国和西欧一些国家政府不得不重新检查发展核动力计划。
1979年3月28日凌晨4时,美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站第2组反应堆的操作室里,红灯闪亮,汽笛报警,涡轮机停转,堆心压力和温度骤然升高,2小时后,大量放射性物质溢出。
6天以后,堆心温度才开始下降,蒸气泡消失--引起氢爆炸的威胁免除了。
100吨铀燃料虽然没有熔化,但有60%的铀棒受到损坏,反应堆最终陷于瘫痪。
事故发生后,全美震惊,核电站附近的居民惊恐不安,约20万人撤出这一地区。
美国各大城市的群众和正在修建核电站的地区的居民纷纷举行集会示威,要求停建或关闭核电站。
美国和西欧一些国家政府不得不重新检查发展核动力计划。
核电的基本知识
1、什么是核能
世界上一切物质都是由原子构成的,原子又是由原子核和它周围的电子构成的。
轻原子核的融合和重原子核的分裂都能入出能量,分别称为核聚变能和核裂变能,简称核能。
本篇内提到的核能是指核裂变能。
前面提到核电厂的燃料是铀。
铀是一种重金属元素,天然铀由三种同位素组成:
铀-235含量0.71%
铀-238含量99.28%
铀-234含量0.0058%
铀-235是自然界存在的易于发生裂变的唯一核素。
当一个中子轰击铀-235原子核时,这个原子核能分裂成两个较轻的原子核,同时产生2到3个中了和射线,并放出能量。
如果新产生的中子又打中另一个铀-235原子核,硬引起新的裂变。
在链式反应中,能量会源源不断地释放出来。
铀-235裂变放出多少能量呢?
请记住一个数字,即1千克铀-235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。
2、核反应堆原理
反应堆是核电站的关键设计,链式裂变反应就在其中进行。
反应堆种类很多,核电站中使用最多的是压水堆。
压水堆中首先要有核燃料。
核燃料是把小指头大的烧结二氧化铀芯块,装到锆合金管中,将三百多根装有芯块的锆合金管组装在一起,成为燃料组件。
大多数组件中都有一束控制棒,控制着链式反应的强度和反应的开始与终止。
压水堆以水作为冷却剂在主泵的推动下流过燃料组件,吸收了核裂变产生的热能以后流出反应堆,进入蒸汽发生器,在那里把热量传给二次侧的水,使它们变成蒸汽送去发电,而主冷却剂本身的温度就降低了。
从蒸汽发生器出来的主冷却剂再由主泵送回反应堆去加热。
冷却剂的这一循环通道称为一回路,一回路高压由稳压器来维持和调节。
3、什么是核电站
火力发电站利用煤和石油发电,水力发电站利用水力发电,而核电站是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站核电站大体可分为两部分:
一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统;另一部分是利用蒸汽发电的常规岛,包括汽轮发电机系统。
核电站用的燃料是铀。
铀是一种很重的金属。
用铀制成的核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方。
这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。
在发达国家,核电已有几十年的发展历史,核电已成为一种成熟的能源。
我国的核工业已也已有40多年发展历史,建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理等相当完整的核燃料循环体系,已建成多种类型的核反应堆并有多年的安全管理和运行经验,拥有一支专业齐全、技术过硬的队伍。
核电站的建设和运行是一项复杂的技术。
我国目前已经能够设计、建造和运行自己的核电站。
秦山核电站就是由我国自己研究设计建造的。
4、什么是核电厂
电是电厂生产出来的。
我们知道有烧煤或石油的火力发电厂,有靠水力发电的水电站,还有一些靠风力、太阳能、地热、潮汐能、波浪能、沼气生产电力的小型或实验性发电装置。
核电厂就是一种靠原子核内蕴藏的能量,大规模生产电力的新型发电厂。
核电厂用的燃料是铀。
铀是一种很重的金属。
用铀制成的核燃料在一种叫做“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能,再用处于高压力下的水把热能带出,在蒸汽发生器内产生出来,并通过电网送到四面八方。
这就是最普通的压水反应堆核电厂的工作原理。
5、什么是放射性
约在100年前,科学家发现某些物质能放出三种射线:
α(阿尔法)射线、β(贝塔)射线,γ(伽玛)射线。
以后的研究证明:
α射线是α粒子(氦原子核)流,β射线是β粒子(电子)流,统称粒子辐射。
类似的还有中了射线、宇宙射线等。
γ射线是波长很短的电磁波,称为电磁辐射。
类似的还有X射线等。
这些射线的共同特点是:
1、有一定穿透物质的能力;2、人的五官不能感知,但能使照相底片感光;3、照射到某些特殊物质上能发出可见的荧光;4、通过物质时有产生电离作用。
射线主要通过电离作用对生物体产生一定的影响。
射线并不可怕,我们吃的食物、住的房屋,甚至我们的身体内都有能放出射线的物质。
我们戴夜光表、作X光检查、乘飞机、吸烟都会接受一定的辐射剂量。
但是,过高的辐射剂量会引起有害健康的效应。
6、什么是反应堆
核反应堆是一个能维持和控制核裂变链式反应,从而实现核能热能转换的装置。
核电厂用的压水反应堆有一个厚厚的钢质贺筒形外壳,腰部有几个进水品和出水口,称为压力容器,900兆瓦的压水堆,其压力容器高12米,直径3.9米,壁厚约0.2米。
压力容器内是堆芯,堆芯由燃料组件和控制棒组件等组成。
水在它们的间隙中流过。
水在此起两个作用,一是降低中子的速度使之易于被铀-235核吸收,二是带出热量。
900兆瓦的压水堆一般装有157个燃料组件,约含80吨二氧化铀。
压力容器顶装有控制棒驱动机构,通过改变控制棒的位置来实现开堆、停堆(包括紧急停堆)和调节功率的大小。
7、什么叫做核事故
一般来说,在核设施(例如核电厂)内发生了意外情况,造成放射性物质外泄,致使工作人员和公众受超过或相当于规定限值的照射,则称为核事故。
显然,核事故的严重程度可以有一个很大的范围,为了有一个统一的认识标准,国际上把核设施内发生的有安全意义的事件分为七个等级。
由表可以看出,只有4-7级才称为“事故”。
5级以上的事故需要实施场外应急计划,这种事故世界上共发生过三次,即苏联切尔诺贝利事故、英国温茨凯尔事故和美国三里岛事故
大家已经知道了自然界中放射性是到处存在的,我们一直在接受天然本底的辐照。
那么这种天然辐射主要来自哪里?
它们的程度又如何哪?
天然辐射的“本底”有两个来源:
一个是高能粒子形式的辐射,它来自外层空间,统称宇宙射线;另一个来源是天然放射性,即天然存在于普通物质(如空气、水、泥土和岩石,甚至食物)中的放射性辐射。
另外现代社会中人们还会接触到各种人为的辐射,如X光检查,看电视,使用微波炉等。
下表按辐射的大小列出了各种本底辐射。
从中可以看到人类的吃、用、住、行都会接受微量的放射性辐照,其中受核电厂的辐照是微乎其微的,完全可以忽略不计。
多强的辐照会对人体造成危害
辐射对人体的效应是从细胞开始的。
它会使细胞的衰亡加速,使新细胞的生成受到抑制,或造成细胞畸形,或造成人体内生化反应的改变。
在辐射剂量较低时,人体本身对辐射损伤有一定的修复能力,可对上述反应进行修复,从而不表现出危害效应或症状。
但如果剂量过高,超出了人体内各器官或组织具有的修复能力,就会引起局部或全身的病变。
下表为目前国际上公认的辐射的生物效应。
从中可以看到:
人体能够耐受一次25雷姆的集中照射而不致遭受损伤。
当然各个人的抵抗能力和体质是有所不同的。
来源
所受
住在核电厂周围
每年约0.0002毫希伏
乘坐飞机
每小时约0.005毫希伏
每天看1小时电视
每年约0.001毫希伏
吃食物
每年约0.02毫希伏
宇宙射线
每年约0.03毫希伏
大地和住房
每年约0.05毫希伏
每天吸20支烟
每年约0.038-0.075毫希伏
一次X光检查
约0.50-2.0毫希伏
我国高本底地区的天然辐照
每年3.70毫希伏
放射性工作者的职业剂量限值
每年50毫希伏
世界最高本底地区的天然辐照
每年120毫希伏
全身受照射剂量
可能发生的效应
0-0.25希伏
没有显著的伤害
0.25-0.50希伏
可以引起血液的变化,但无严重伤害
0.50-1.0希伏
血球发生变化且有一些损害,但无疲劳感
1.0-2.0希伏
有损伤,而且可能感到全身无力
2.0-4.0希伏
有损伤,全身无力,体弱者可能死亡
4.0希伏
50%的致命伤
6.0希伏以上
可能因此而死亡
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