日本海啸后大量保险柜和现金被冲上岸等待认领

来源:电气中国   发布时间:2015-05-20 21:16:49 

日本福岛核电事故给中国核电发展敲响警钟,使中国的核能发展计划更审慎严密。
虽然中国核电商业运营至今只有17年历史,但是中国目前是全球发展核电力度最大的国家,而且中国目前已经运行以及正在建设的核电机组大部分是二代改进型机组。
尽管中国核电机组的安全性比日本有优势,地震活跃程度也不如日本,但由于上述相似点的存在,不能不引起中国对核电安全的深刻反思。
日本福岛核电站是目前世界上最大的核电站。由福岛一站、福岛二站组成,共10台机组(一站6台,二站4台),均为沸水堆。其中福岛一站1号机组于1971年 3月投入商业运行,二站1号机组于1982年4月投入商业运行。
福岛核电站构造
福岛核电站的反应堆属于“沸水反应堆”,缩写 BWR。沸水反应堆靠沸水来发电。核燃料对水进行加热,水蒸气驱动汽轮机产生电流,蒸汽冷却后再次回到液态,之后再把这些水送回核燃料处进行加热。反应堆的温度大约是285℃。
核燃料是氧化铀。氧化铀是一种熔点在2800℃的陶瓷体。燃料被制作成小圆球(直径1cm高1cm)。这些小圆柱被放入一个用失效温度1200℃(会被水自我催化氧化)的锆锡合金制成的长管,然后密封起来。这就是一个燃料棒(fuel rod)。然后这些燃料棒被放到一起组合为一个更大的单元,然后数百个燃料单元就组成了一个核反应堆堆芯(core)。
氧化陶瓷基是第一层屏障,锆锡合金是第二层屏障。
反应核心被放到压力仓中。压力仓是个很厚的钢铁容器,是防止核泄漏的第三道屏障。
核反应堆的整个主回路(包括压力仓、管道、泵、冷却水)装在安全壳中,它是防止核泄漏的第四道屏障。安全壳由钢铁和混凝土制成,极厚而且完全密封;安全壳四周也有巨大厚重的混凝土结构,它叫做外壳安全壳。
安全壳和外壳安全壳都位于反应堆厂房中。厂房是为反应堆遮风挡雨的外壳。
反应堆中会产生多种裂变产物,包括铯和碘。余热在反应堆关闭后会逐渐消失,但仍需要冷却系统来消除余热,防止燃料棒过热造成屏障失效、核物质泄漏。保持足够的冷却能力来消除反应堆的余热,是目前日本反应堆所面临的最大挑战。
福岛核电站发生了什么
当地震冲击核电站时,所有的反应堆就自动关闭了。在地震开始后的数秒内,控制棒就插入到了核心内,链式反应即刻中止。而此时,冷却系统就开始带走余热。这些余热相当于反应堆正常运转时产生的 7% 的热量。
地震摧毁了核反应堆的外部电力供应,称为“全厂断电”。设计反应堆和它的备用系统时考虑到了这种可能性,因此核电站有备用电力系统,以维持冷却泵的运转。另外,由于反应堆已关闭,核电站本身不能产生任何电力。
地震发生后的第一小时,多组紧急备用柴油发电机中的一组启动,为冷却泵提供了所需的电力。然后海啸来了,比核电站设计时所预料的规模要更巨大的海啸,淹没了所有的柴油发电机组,导致它们失灵了。
当海啸袭来,柴油发电机组失灵后,反应堆操作员将反应堆切换到使用紧急电池。这些电池被设计为备用方案的备用方案,用于提供给冷却系统 8 个小时所需的电力,并且也确实完成了任务。
8小时后,电池用尽,残热无法再被带走。
在这个时候可能发生堆芯熔化。锆合金会先于核燃料而融化。
但是,熔化还要一段时间才会发生。现在当务之急是在堆芯持续升温时将之控制住,并确保燃料棒的锆锡合金外壳完整,尽可能起作用的时间更长一点。
既然让堆芯冷却是最重要的事情,因此反应堆内实际上有多个独立的冷却系统(反应堆给水清洁系统,衰变降温系统,反应堆核心隔离冷却系统,备用液体冷系统,等等;这一切组成了紧急核心冷却系统)。而究竟哪一个失效了或是没有失效,此时无法得知。
损失了能源,操作者就失去了大部分的冷却能力,只能有什么用什么,尽可能导走热量。但热的产生速度依然比散热速度快,因此越来越多的水沸腾成蒸气,内部压强也开始上升。目前优先要做的是保持温度低于1200℃以保证燃料棒合金外壳的完整,并维持系统压力不要太高。但要确保压力不太高,必须时不时把水蒸气和堆内的其它气体释放出来。一旦发生事故时,保证压力不超限是很重要的,所以反应堆压力室和安全壳都设计有好几个减压阀。 蒸汽和其他气体会被排走。一些气体是放射性裂变产物,但量很小。因此,当反应堆操作者开始为系统排气时,一些放射性气体会在严密控制下被释放到环境中(气体量很小,会经过过滤和洗涤)。尽管一些气体有放射性,但它们不会对公众安全造成威胁,即便对反应堆的工作人员也是这样。这个操作程序是合理的,因为比起不排气可能造成的危险,它的造成的影响很轻。
与此同时,移动式发电机被运送到反应堆附近,恢复了一部分供电能力。然而,沸腾和排气所消耗水的速度大于向反应堆中加水的速度,因此冷却系统的冷却能力降低了。
一些燃料棒的覆层温度会上升到1200℃以上,从而在锆合金和水之间引发化学反应产生氢气,它与蒸汽混合一同被排出。当足够多的氢气与空气混合时会产生爆炸。这种爆炸发生在安全壳之外、厂房之内(而厂房没有保障功能)。3号机组也发生了类似的爆炸,但没有破坏到安全壳或压力仓,没有对核电站的安全结构造成威胁。
由于一些燃料棒覆层温度超过了1200℃,虽然核物质本身毫发无损,但包裹它的锆合金外壳开始失去保护功能。目前,一些放射性裂变产物(铯、碘之类)开始与水和蒸汽混合。在蒸汽中已经监测到小部分铯和碘,它们被排放到了大气中。
由于反应堆的冷却能力有限,而反应堆中的总水量一直在下降,因此工程师决定注入海水(其中混合了中子吸收剂硼酸)以保证燃料棒仍浸没在水中。尽管反应堆已经关闭,但以防万一仍需加入硼酸,保持反应堆的关闭状态。硼酸也能困住一部分水中的碘,防止它逃逸。
冷却系统中所用的水是经过纯化和脱矿的水。使用纯水的目的是在反应堆正常运转时减小冷却系统的腐蚀。注入海水之后需要花更多时间清洗设备,但目前可以起到救急的作用。
这个过程会把燃料棒的温度降低到无害级别。由于反应堆早已关闭,余热已经减小,因此核电站内部压力已经保持稳定,无需继续排气。
由地震和随之而来的海啸造成的损害情况。
福岛一站:1号和3号机组:厂房内氢气爆炸;
2号机组:抑压水池爆炸,安全壳或受损;
4号机组:核废料池冷却不足。
福岛二站:1号机组冒烟。
日本政府宣布,福岛一站将废弃。
抢救措施
一是通过飞机和消防车向反应堆注水,效果很不理想,为此中国三一重工集团紧急支援一台62米臂长泵车,参与向反应堆注水。
二是修复完全损坏的电路,恢复供电,由水泵注水,效果比前一种方法有效;这二种方式旨在通过降温,控制住险情加剧的4座反应堆。
三是注水、供电,能做的都做了之后,如若发生的泄露事故仍得不到控制,只有采取最后一招——“封堆”。
封堆,一向被称之为核电站事故的“终极办法”,即用沙石掩盖反应堆终止反应链,再通过搭建钢筋、浇注混凝土的方式,用一座“棺材”将反应堆封闭,反应堆就彻底报废了。
有专家表示,要把沙子和水泥往下扔,不是件容易的事,光扔沙子就要几十天,修建核棺材的时间更要以年来计。何况,如果反应堆没有冷却,这些物质与外界隔离可能使机组内的乏燃料棒水池加速升温,其所积聚的热量可能破坏水池的混凝土底板,以致泄漏更多的放射性物质。
最坏情况预测
现在最可能的情况就是:1号、3号和2号机组通过蒸气排放排出了放射性物质;如果2号机组的容器壳和安全壳受损,则放射性物质也可以通过破损口排出;4号机组的核废料池本身就没有防泄漏外壳,产生的放射性物质直接排了出去。如果情况进一步恶化,出现的最坏情况可能是:1号、3号机组注水失败,核燃料熔化,跌落在容器壳上,将钢壳熔穿,然后跌落到安全壳上,再将钢筋混凝土壳(熔点1600℃)熔穿,泄漏到外界;2号机组除了上述过程外,还可能两个壳子早就被炸坏,已经在源源不断的泄漏放射性物质;4号机组核废料池注水失败,核废料熔化直接排放放射性物质。
造成的影响
日本福岛核电站泄漏的放射性物质在全球各地扩散。
一、日本政府决定撤离福岛核电站附近30公里范围内的居民,包括东京在内的日本国土遭受核辐射。
二、中国的黑龙江、江苏、上海、浙江、安徽、广东、广西、山东、天津、北京、河北、河南、山西和宁夏等18个省区市的部分地区,监测点气溶胶样品中陆续检测到极微量的人工放射性核素碘-131,政府宣布不会对人的健康照成影响。
三、美国、冰岛、芬兰、法国、瑞典、韩国、土耳其、俄罗斯、加拿大、菲律宾等国都宣布,监测到日本福岛核电站事故释放的极微量放射性物质,其中韩国最高。美国至少已有15个州发现了来自日本核电站的微量辐射物,美国环境保护署重申,辐射水平“不会对公众健康构成威胁”。
四、日本在食品和水中检测出放射性物质。美国、韩国、中国等国决定停止进口日本食品。福岛核泄漏危机对于日本经济乃至世界经济带来无可估量的损失。
何为碘131
放射性碘是重要的核裂变产物之一,放射性碘在早期混合裂变产物中的份额较大,可达30%以上(其中主要是碘131),在核爆炸或核反应堆事故中因环境中放射性碘的含量增高,因此放射性碘可以作为核爆炸或核反应堆泄漏事故的信号核素。
碘131作为放射性药,所发射的β射线可杀伤一部分甲状腺细胞,使甲状腺缩小,导致甲状腺合成的甲状腺激素减少,使甲亢表现消失。 所以,碘131作为药物通过甲状腺摄碘功能检查治疗甲亢及癌症。
世界各国的反应
日本地震海啸引发核电站事故后,国际原子能机构及多国政府表示,虽然日本核电站事故教训值得吸取,但该事故不会影响各国发展核电的计划。
美国能源部长朱棣文3月15日表示,美国仍将致力于发展核能。美国政府在明年的财政预算中计划批准360亿美元贷款担保用来兴建核电站。
荷兰政府3月15日说,没有理由重新讨论有关建核电站的决定。
波兰政府同日表示,波兰将在听取已拥有核电站欧洲国家意见的基础上继续发展本国核能,并将于今年下半年启动波兰第一座核电站的供应商招标工作。
法国、西班牙等国近日也表示核能依然是安全可靠的,不会减少对核能的依赖,强调不能“因噎废食”。
欧盟领导人3月25日决定,欧盟将对欧洲核电站的安全状况进行压力测试,并呼吁在全球范围内展开类似测试,以最大程度地确保核安全。欧盟委员会主席巴罗佐表示,欧盟委员会将出台一套“明确、共同、透明的”测试标准,由各成员国参照这套标准对各自核设施进行严格的压力测试。
目前,欧盟境内共有143座核电站运行,分布在14个国家,其中法国58座,英国19座。法国总统萨科齐3月25日宣布,法国将关闭不能通过欧盟标准测试的核电站。
德国、瑞士、意大利、韩国等国纷纷表示将重审各自的核电站计划。
德国总理默克尔决定,就延长该国老旧的核电站再做考虑。德国柏林等四大城市日前爆发了反核电大游行,参加的人数达到了21万之多,德国政府正在讨论是否关闭本国的所有核电厂。
瑞士决定,在彻底的安全审查之前,停建新的核电站。
意大利的反核示威者则加紧对政府施加压力,意大利政府将开会讨论未来核电站的选址。
韩国表示,将审视自身的核计划。韩国原计划建造14座新核反应堆。
印度表示,将检查其核电站,以确保经得起地震和海啸的考验。

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