污染事故

科普中国-科学百科 2018-02-13

  依照国际原子能机构(IAEA)的标准,核污染事故是指对人、环境或设备造成严重后果的事件。核事故导致的后果有致死的影响、对自然环境造成的大量辐射泄漏、堆芯熔毁等。“重大核事故”,比如1986年的切尔诺贝利核事故,则通常指堆芯损坏,大量放射性材料泄漏的事故。

  分类堆芯熔毁

  堆芯熔毁(英语:meltdown),又称为核熔毁熔毁,是核反应堆因无法及时冷却而熔化造成的损毁。堆芯熔毁后可引发具有放射性的物质外泄,影响人类及其他生物的健康。在核电站中,堆芯熔毁稳定化系统(Core Melt Stabilization System)会用来减缓堆芯熔毁的影响,并确保核心保护壳的完整性。

  核泄漏虽也可指使用核动力的航海器具(如潜艇或航空母舰等)所发生的灾害,不过一般是指用核电站内发生的核熔毁事件,例如切尔诺贝利核事故与福岛第一核电站事故。

  临界事故

  临界事故(英语:criticality accident)是核反应堆发生链式反应导致功率失常激增引起的事故。事故中浓缩铀或钚等裂变材料中的链式反应能产生强烈的中子辐射,对人类伤害极大,并且会在周围环境中引发感生放射性。临界或超临界核裂变一般发生在反应堆堆芯内部或实验中。

  临界事故危害较大,但是它一般达不到原子弹的设计条件,因此一般不会引发核爆炸。核反应产生的热量可能会让核材料膨胀,因此几秒之后材料又将处于亚临界状态,反应停止。在原子能的发展历程中,在反应堆外收集核裂变材料的时候曾经发生过60次临界事故,其中一些事故导致离事发地点较近的人员因接受了过量的辐射而死亡。不过,没有一起事故引起过爆炸。1

  2011年福岛第一核电站事故

  福岛第一核电厂事故(日语:福岛第一原子力発电所事故/ふくしまだいいちげんしりょくはつでんしょじこ)是位于日本福岛县海滨的福岛第一核电厂,因2011年3月11日发生的东日本大震灾所引起的一系列设备损毁、堆芯熔毁、辐射释放等核能灾害事件,为全球自1986年切尔诺贝利核电厂事故以来最严重的核能事故,也是第二起在国际核事件分级表中被评为第7级(最严重等级)的核电厂事故。

  福岛第一核电厂设有6个沸水反应堆机组。在地震发生时,仅有1至3号机组正常运转,4至6号机组则因定期检查而停机中。当侦测到地震时,1、2、3号机组亦立刻进入自动停机程序,因此厂内发电功能均告停止。同时机组与电力网的连接也遭受到大规模损毁,只能倚赖紧急柴油发电机驱动电子系统与冷却系统。但是,随即而来的大海啸淹没了紧急发电机室,损毁了紧急柴油发电机,令冷却系统停止运作,反应堆开始过热。地震与海啸造成的损毁也阻碍了外来的救援。在之后的几个小时到几天内,1、2、3号发生了堆芯熔毁。员工们努力设法使反应堆得以冷却,但之后又发生了几宗氢气爆炸事件。政府命令使用海水来冷却反应堆,这也意味着未来修复反应堆的念头彻底被打消。

  为避免辐射外释危害附近居民健康,日本内阁官房长官枝野幸男于3月12日发布紧急避难指示,要求福岛核电站周边10千米内的居民立刻疏散。他表示:“因为核反应堆无法进行冷却,为预防万一,希望民众紧急避难。”辐射半径10千米范围内的居民都被迅速疏散,规模约4万5000人左右。稍后,又将疏散半径扩展至20千米。可是,在核电厂内工作的员工都遭到辐射曝露,当辐射水平过高的时候,还必须暂时撤离工作岗位。经过多日努力,电力网终于在3月20日恢复供电,使各机组能陆续恢复自动冷却功能。

  4月12日,日本原子力安全保安院(简称“原安院”)将本次事故升级至国际核事件分级表中最高的第七级,是第二个被评为第七级事件的事故(第一个为1986年发生在前苏联的切尔诺贝利核事故)。这意味着本次事故为“可能会造成严重的健康影响及环境后果”的特大事故。由于与民众联络沟通不良,并且未能有效地管理紧急事故,日本政府与东京电力公司饱受外国舆论界批评。

  日本政府估计释入大气层的总共辐射剂量大约是切尔诺贝利核电厂事故的十分之一。大量放射性物质也被释入土地与大海。日本政府在离核电厂30–50km区域检测出过高浓度的放射性铯,令人万分担忧,政府因此下令禁止买卖在此区域出产的食物。东京政府官员一度建议避免使用自来水调制料理给婴儿饮食。

  这次事故已经严重地伤害了几位核电厂员工,虽然未有任何员工因为直接辐射曝露而不幸死亡,但有6位员工吸收到超过“终身摄入限度”的辐射剂量,约有300位员工也吸收到较大量辐射剂量。在核电厂附近居住的民众,因累积辐射曝露量而在未来患癌症死亡的人数估计约在100人以下。

  2011年12月16日,日本首相野田佳彦宣布福岛第一核电站核泄漏已得到有效控制,1、2、3号反应堆冷停机成功,核事故处理第二阶段工作结束。但是,妥善清理周边区域的辐射污染,并且将整个核电厂除役,第三阶段可能还需要几十年不怠不懈地努力工作才能达成目标。

  2013年7月22日,在事故发生之后两年又几个月,东电表示,核电站内的放射性污水正泄漏流入太平洋,当地渔民与核子监督机构的专家早先就怀疑会发生这问题。而东电先前坚决否认这问题的存在。因此,日本首相安倍晋三命令政府介入处理这紧急问题。8月20日,核电站又发生一起事件,多达300吨的高辐射浓度污水从污水储存槽外泄。这污水足以危害附近工作员工的健康。这次污水外泄事故被评为国际核事件分级表中的第三级。8月24日,东电表示,导致福岛第一核电站蓄水罐存储的放射性污水大量泄漏的原因是蓄水罐变形。此前东电曾经用橡胶圈对蓄水罐进行了密封,防止蓄水罐变形,但是,近日橡胶圈可能已经因老化而丧失功能。8月26日,日本政府采取紧急措施,直接出面解决外泄问题,避免这问题变得更严重,这动作显示出政府对于东电缺乏信心。9月3日,日本政府准备投入470亿日圆经费阻止污水外泄,并且建设冻土墙与除污装置。9月19日,日本首相安倍晋三亲自视察核电站并且做出指示,除了先前除役的四个反应堆以外,完好但停机的第五、六号反应堆也应报废,专心处理污水问题。安倍说:“此行目的正是要亲自见证。”

  2017年1月30日,东电安排工作人员在安全壳外部将摄像机送入并拍摄照片并确认,反应堆压力容器下方的脚手架出现了约1平方米的破洞,根据推测,这是由于核燃料融穿压力容器后滴落导致的。在此之前(2011年)也曾有消息已经指出反应堆内部可能发生了融穿的情况

  2017年2月9日,东电先后控制两个机器人深入安全壳内部检查反应堆状况,但均在到达目标位置之前由于辐射出现故障。此时安全壳内的辐射量为650希瓦特,目前仍没有方法得知反应堆内部具体情况。

  善后工作和后续

  东电原本并没有给出一个重新控制反应堆状况的战略计划。德国物理学者与核子专家赫尔穆特·赫希(Helmut Hirsch)说,他们现在只能采用临时想到的办法,走一步算一步了。在4月17日,东电正式提出计划,这计划包括以下几点:(1)在六至九个月内,进入冷停机状态。(2)在三个月内恢复反应堆和乏燃料池的稳定冷却。(3)最早在九月份会安装特别遮盖物将1、3、4号机整个覆盖,以抑止辐射物质外释。(4)建筑更多储存槽来储存在涡轮机房地下室和坑道的辐射污水。(5)使用无线电控制的机器来清理整个厂区。(6)使用粉砂堤墙来降低对于大海的污染。

  先前,东电公开宣布,拟在比海平面高出20米之处安装新的紧急发电机,是被3月11日大海啸摧毁的紧急发电机所在高度的两倍。东芝电器和日立制作所都已经提出关闭核电机组的计划。

  因为从未遭遇到这么庞大与复杂的挑战,很多批评者怀疑东电是否能够如期完成自己设定的目标,达成冷停机。东电还没有宣布对于5、6号机的长期计划,这两座机组很可能也会被除役。

  而在事故多年后,尽管灾区仍充斥着高度辐射量,日本政府却已催促灾民们尽快返乡并逐一停止对灾民的补助。日本人民对灾民们的关心亦逐渐淡化,甚至部分灾民遭受歧视,如同当年广岛和长崎的被爆者那样。

  辐射影响

  事故发生后,东京电力公司为了促使核反应堆降低气压而将堆内气体排放到大气层,为了冷却核反应堆而向堆内注入大量冷却水,之后又排放入大海。这些危机处理措施以及其它的意外与失控事件使得福岛核反应堆内的放射性物质持续大规模泄漏。政府为了防止对民众安全健康潜在的影响,在发电场附近设立了20 km的疏散区,并且建议在20–30 km区域内的民众务必待留室内。英、法等国顾虑到辐射性污染的危险扩散,也分别通知国民快速考虑离开东京。福岛核事故更导致在全世界都测量到微量辐射性物质,包括碘-131、铯-137(半衰期为30年)在内。大量放射性同位素因此核事故释入太平洋。

  由全面禁止核试验条约组织筹备委员会(Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization,CTBTO)所主管的一套专门侦测核子爆炸的监测系统,能够全球追踪从损毁核反应堆释出的放射性物质扩散状况。超过40所CTBTO放射性核素监测站都已侦测到从福岛核反应堆释出的放射性同位素。CTBTO的183个会员国都可得到这监测数据与分析结果。大约1,200个科学与学术机构现正共享这服务。

  3月12日,远在福岛核电站200 km以外的高崎市的CTBTO监测站最先侦测到放射性物质。3月14日,放射性物质已散布到俄国东部,两天之后,更飞越太平洋抵达美国西海岸。到第十五日,整个北半球都可侦测到微量放射性物质。4月13日,位于南半球的CTBTO监测站,例如,澳洲、斐济、马来西亚、巴布亚新几内亚,也侦测到放射性物质。

  根据专家透露,此核事故释出的放射性物质大约是切尔诺贝利核事故的十分之一。文部科学省于2012年3月发布的一份报告表示,福岛核电站释出的放射性尘埃已弥散大约切尔诺贝利核电场事故的十分之一距离。根据挪威空气研究学院(Norwegian Institute for Air Research)完成的一项研究,对人体健康影响甚大的铯-137在这次事故总共释出剂量大约是切尔诺贝利核事故的40%。

  2011年3月,日本政府官员宣布,在东京与其它5个县府境内的18所净水厂侦测到碘-131超过婴孩安全限度。2011年7月,日本政府尚无法控制防止放射性物质进入国家食粮,在200 英里范围内,包括波菜、茶叶、牛奶、渔虾、牛肉在内,很多食物都侦测到放射性污染。2012年情况有所改善,包心菜、稻米、牛肉,没有检验发现显著放射性。东京的消费者安全认证并接收了一批福岛生产的稻米。

  2011年8月24日,日本原子力安全委员会(Nuclear Safety Commission,NSC)公布因福岛事故而排气释出的放射性物质总量重新计算结果。从3月11日至4月5日,总量降低为130 PBq (拍贝克勒)碘-131,11 PBq铯-137,大约是切尔诺贝利总量的11%。早先估计分别为150 PBq、12 PBq。

  2011年9月8日,日本原子力研究开发机构(Japan Atomic Energy Agency)、京都大学与其它学院的日本科学家工作团队发表排入大海的放射性物质总量重新计算结果。从3月后期至4月,总量是15 PBq碘-131与铯-137,是东电估计数量4.72 PBq的三倍。东电只计算了4月、5月排入大海的总量。由于大量飞浮空中的放射性物质会以雨水形式进入大海,必须重新计算。

  根据东电,2011年9月前半月,从核电站释出的放射性物质估计为200 MBq(百万贝克勒)每小时, 大约是三月事故发生初期辐射水平的四百万分之一。

  根据法国辐射防护与核安全研究所(Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire)于2011年10月发表的报告,从3月21日至7月中期,大约有27 PBq铯-137释入大海,大多数(82%)是在4月8日前释入大海。这是有史以来,观察到的最大量人造放射性物质释入大海。福岛海岸附近涌流着全世界最强劲的海流,传输污水远布太平洋,造成放射性物质大量弥散。从分析海水与海岸沉积物的测量数据,科学家认为,至2011年底为止,核事故造成的后果并不严重,海水放射性浓度很低微,沉积物放射性累积有限。但从另一方面来看,在核电站附近,沿着海岸,显著的海水污染可能会继续一段时间,因为表面水会流过污染表土,将放射性物质传输进入大海。有些海岸区域可能会拥有比较不良的稀释特性或沉积特性。最后,还有一些可能存在的放射性物质,例如锶-90或钚,尚未被仔细观察研究。近期观察显示出,在福岛海岸区域捕获的一些海产物种(大多数是鱼)持续被污染。经过一段时间后,对于铯污染最为敏感的生物应属滤水生物和食物链上端的鱼类,因此,持续监督在福岛海岸外捕获的海产是明智之举。

  2012年5月24日,东电公布福岛核事故所释出的辐射量。从2011年3月12日至31日估计总共有5×10Bq碘-131、1×10Bq铯-134与1×10Bq铯-137释入大气层。从4月到年底所释出的辐射剂量是3月份的1%,可以视为微不足道。从2011年3月26日至9月30日,共有18×10Bq释入大海。共有1.1×10Bq碘-131、3.5×10Bq铯-134、3.6×10Bq铯-137释入大海。

  2012年5月,东电报告,2011年三月至少900 PBq释入大气层。2012年8月,研究员报告,住在核电站附近的一万居民受到少于1毫希沃特很多的辐射,超小于切尔诺贝利居民。1毫希沃特辐射剂量被视为在安全限度内。

  2012年10月,科学家分析日本农林水产省数据后总结,核电站仍旧泄漏放射性物质进入大海。在那附近不应从事渔业,在捕获的鱼类体内量度到的放射性铯元素辐射水平仍旧相当高,不比在事故发生后那几个月内的辐射水平低。2012年10月26日,东电承认,不能排除辐射泄露进入大海的可能性,虽然辐射水平已趋稳定,由于反应堆地下室都积满了冷却水。东电正在建造一道2,400英尺长、100英尺深的钢铁与混凝土围墙,在反应堆与大海之间,预期可在2014年中完工。2012年8月,在福岛海岸附近捕获的两条六线鱼被测量到含有25,000 Bq铯-137每公斤鱼重,这是自从事故发生以来,量度到最高铯剂量的一次,是政府安全限度的250倍。

  2013年2月,世界卫生组织发表报告,总人口癌症发病率预期不会出现显而易见的增加,但是某些特定族群可能会出现较高癌症发病率。例如,居住在浪江町与饭馆村的婴儿在核事故发生后第一年大约受到12至25毫希沃特有效剂量。因此,女婴估计会得到乳癌、甲状腺癌(thyroid cancer)的机率分别会增加6%、70%,男婴估计会得到白血病的机率会增加7%。这是相对发病率,不是绝对发病率。例如,由于甲状腺癌的基线发病率很低(~0.75%),虽然发病率增加很多,这是相对值,表征的只是很很少量绝对发病率的增加(~0.5%)。另外,参与核事故救难的紧急员工中,三分之一的员工罹患癌症的机率会增加。1

  1986年切尔诺贝利核事故

  切尔诺贝利核事故(或简称“切尔诺贝利事件”),是1986年4月26日苏联乌克兰普里皮亚季市切尔诺贝利核电站发生的核子反应堆破裂事故。该事故被认为是历史上最严重的核电事故,也是首例被国际核事件分级表评为最高第七级事件的特大事故。主因为反应堆进行供电测试时,因设计缺陷与操作人员的训练不足,功率的剧增导致反应堆被破坏,并使大量的放射性物质被释放到环境中。最初发生的蒸气爆炸导致两人死亡,接踵而至的绝大部分受害者的病因及死因都归咎于事故中释放的高能放射线,然而辐射尘少量放射导致的影响依旧争论不休。

  1986年4月26日凌晨1点23分(UTC+3),乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生了爆炸。连续的爆炸引发了大火并散发出大量高能辐射物质到大气层中,这些放射性尘埃涵盖了大面积区域。这次灾难所释放出的辐射线剂量是二战时期爆炸于广岛的原子弹的400倍以上。核辐射尘污染过的云层飘往众多地区,包括前苏联西部的部分地区、西欧、东欧、斯堪的纳维亚半岛、不列颠群岛和北美东部部分地区。此外,乌克兰、白俄罗斯及俄罗斯境内均受到严重的核污染,超过336,000名的居民被迫撤离。前苏联官方的报告表示,约60%受到辐射尘污染的地区皆位于白俄罗斯境内。经济上,这场灾难总共损失大概两千亿美元(已计算通货膨胀),是近代历史中代价最“昂贵”的灾难事件。

  这次意外引起了全世界对于苏联核电工业上的安全顾虑,并减缓了一系列的核电工程进度。同时,此事件促使苏联政府的讯息公布更趋透明化。苏联解体后的独联体及各独立国家,包括俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯,至今仍为切尔诺贝利事件所遗留的一系列污染问题付出极大代价。此次事故对当地乃至全球生态造成了难以想像的负面影响,仅事件所造成的死亡人数就因主观与客观的原因难以精确计算——前苏联时期的刻意隐瞒,使得统计工作变得非常困难。事实上,前苏联当局在事件发生后不久,就禁止医生在死亡证明上提及“辐射线”的死因事实。

  由国际原子能总署和世界卫生组织所主导的切尔诺贝利论坛在2005年所提出的切尔诺贝利事件报告中,共56人死亡(47名救灾人员,9名罹患甲状腺癌的儿童),并估算在高度辐射线物质下暴露的大约60万人中,将额外有4,000人将死于癌症。此数据包括已诊断出的4,000名儿童甲状腺癌将造成的死亡数字(依据白俄罗斯的经验,存活率接近99%)。绿色和平组织所估计的总伤亡人数是93,000人,但引用在一份最新出炉的报告中的数据指出发生在白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰单独事件在1990年到2004年间可能已经造成20万起额外的死亡,但此数字来源并非来自经过同侪审查的学术论文。尽管疏散区域和某些限制地区还有些管制,但是大多数的受影响区域已经被认为可以安全地居住和进行经济活动,针对此地附近的废弃都市进行“辐射观光”的金额还在逐步成长。

  后续处理

  事故后3天,莫斯科派出的一个调查小组到达现场,可是他们迟迟无法提交报告,苏联政府还不知道事情真相。终于在事件过了差不多一周后,莫斯科接到从瑞典政府发来的讯息:此时辐射云已经飘散到瑞典,苏联终于明白事情远比他们想的严重。爆炸发生后,并没有引起苏联官方的重视。在莫斯科的核专家和苏联领导人得到的讯息只是“反应堆发生火灾,但并没有爆炸”,因此苏联政府官方反应迟缓。在事故后34小时,一些距离核电站很近的村庄才开始疏散,政府也派出军队强制人们撤离。当时在现场附近村庄测出了是致命量几百倍的核辐射,而且辐射值还在不停地升高。但这还是没有引起重视。专家宁愿相信是测量辐射的机器故障也不相信会有那么高的辐射。可是居民并没有被告知事情的全部真相,这是因为官方担心会引起人民恐慌。而在普里皮亚季还大张旗鼓地庆祝五一节,后来自杀的乌克兰共产党第一书记弗拉基米尔·瓦西里耶维奇·谢尔比茨基也带家人参加了庆典。许多人在撤离前就已经吸收了致命量的辐射。

  1986年4月26日(周六)1点23分发生事故,苏联部长会议主席雷日科夫当天凌晨接到苏联能源部部长阿纳托利·伊万诺维奇·马约列茨的电话报告,当天上午11点成立苏联政府应急临时委员会,成员包括部长会议主席雷日科夫及其副手、能源总局局长谢尔宾纳、库尔恰托夫核能研究所第一副所长瓦列里·阿列克谢耶维奇·列加索夫院士、叶甫盖尼·维利霍夫院士(Evgeny Velikhov)、乌共中央第一书记谢尔比茨基,以及苏联共产党中央政治局委员利加乔夫、维塔利·沃罗特尼科夫、切布里科夫大将(克格勃主席),还有2名政治局候补委员、3名苏联共产党中央书记处书记、2名部长会议副主席、苏联科学院主席团主席与名誉主席,16个有关部委的部长与第一副部长等人。

  4月26日全天,苏联的气象、水文、辐射和公共卫生监测部门迅速组成出动监测人员,在半径1000km内展开辐射环境监测,出动直升机500余架次收集空气样本检测辐射剂量,为苏联政府委员会的大疏散决策提供了基础数据。

  4月26日16时,临时委员会在苏联部长会议副主席鲍里斯·叶夫多基莫维奇·舍尔宾率领乘专机飞往基辅鲍里斯波尔国际机场。当晚20点,临时委员会乘车抵达切尔诺贝利,接管核电站抢险领导权。此时已经有2人当场因为爆炸的物理损害死亡,52人入院治疗。当晚20时,临时委员会的专家掌握了现场证据后,决定紧急疏散普里皮亚季市的全体居民。调集了1000辆大客车、3趟铁路列车。当夜,接到部长会议副主席鲍里斯·叶夫多基莫维奇·舍尔宾电话汇报的雷日科夫与苏军总参谋长阿赫罗梅耶夫元帅联系安排出兵救援。此后,苏联政府委员会一直在切尔诺贝利办公,实行领导乘员轮流值班制度,直至当年9月放射剂量稳定为止。

  鉴于用应急辅助水泵向堆芯注水以降低坑室温度,防止石墨砌体着火这一措施无效,政府委员会决定改用空投灭火材料阻止石墨燃烧,压制放射性物质,预计需空投1500吨铅和铁砂。后确定空投硼砂、石灰石、铁砂、黏土和铅的混合物。

  4月27日早晨,苏军化学兵司令弗拉基米尔·卡尔波维奇·皮卡洛夫将军率核防护部队2600人,400辆专用车辆乘运输机、直升机飞抵事故现场。4月27日至5月6日,直升机向四号反应堆投下了5000多吨灭火材料。放射性物质释放剂量从12 000kBq减少到100kBq。

  4月27日中午,用于紧急疏散居民的1000多辆大客车及3趟专列到齐,当天11点整开始疏散全部居民。为了迅速撤出居民,政府告知这些居民仅携带最必须物品。当天15时,普里皮亚季市与切尔诺贝利市53000居民全部撤出到波列格纳镇等地。

  普里皮亚季的疏散开始于4月27日下午2点,在当地播送了紧急疏散广播:

  注意,注意… 亲爱的同志们,市人民代表委员会发布通知,由于普里皮亚季市的切尔诺贝利核电站发生事故,释放出了具有危害的辐射。党、苏维埃、军事单位已经采取了必要的措施。然而,为了保证人民的绝对安全,特别是儿童的安全,有必要临时疏散市民到基辅州的避难点。出于此目的,今天,4月27日各居民公寓自下午2时起,自下午2时起,将提供疏散用的公共汽车,并由民兵官员及市党委执行委员会代表护送。建议你携带:身份证、基本生活用品和必要的食品。企业和设施的执行委员会将提供留下来维持城市运转的工人名单。疏散期间所有居民楼都将由民兵护卫。同志们,当你暂时离开居所时,请不要忘记关窗并切断电源、燃气并关上水龙头。请在临时疏散期间保持冷静并保持秩序。

  之后数个月,苏联政府派出了无数人力物力,终于将反应堆的大火扑灭,同时也控制住了辐射。但是这些负责清理的人员也受到严重的辐射伤害;原因之一为遥控机器人的技术限制,加上严重辐射线造成遥控机器人电子回路失效,因此许多最高污染场所的清理仍依赖人力。

  4月28日,开始疏散半径10km范围内的居民。4月28日,苏联共产党中央政治局召开全体会议讨论救灾事项。同日,苏联电视台在21:00的新闻节目中向社会公开了切尔诺贝利核事故的消息。苏联所有广播与电视台均播放古典音乐向事故受害者默哀。

  4月29日成立以部长会议主席雷日科夫为首的苏共政治局应急行动小组,全权负责切尔诺贝利救灾工作,每天召开两次会议汇总情况、做出决策。政府委员会决定全部撤退核电站30km半径内全部居民,至5月6日全部撤离13.5万名居民,确诊急性放射病的367人,重症患者34人。

  4月30日下午召开的乌共中央政治局会议,讨论是否取消次日的五一节活动。科学家的报告称基辅市的放射性水平仍然是正常的。会议决定次日基辅市的五一节庆祝活动从正常的4个小时缩短到2个小时。实际情况是,5月1日风向转变,基辅地区也遭到污染。

  事故发生后一周内,直升机从空中向反应堆堆芯倾倒了5000吨的硼砂,停止了链式反应。

  5月2日,苏共中央政治局委员利加乔夫和部长会议主席雷日科夫抵达切尔诺贝利,在切尔诺贝利区委大楼与设在此处的苏联政府临时委员会现场办公,决定30km内居民全部撤离。用铁丝网围了起来,入口设有检查站,隔离区内只有定期换班的监测人员与切尔诺贝利核电站其它三个还在发电的核反应堆工作人员。特别是与爆炸的四号反应堆在同一主厂房建筑物内,两座反应堆中间共用排放放射性废气高烟囱的三号反应堆,又正常工作了19年。事故二十周年后,四号反应堆的石棺外表的照射度仍有750毫希沃特,远高于20毫希沃特的安全值,加固石棺的焊接工人每工作两个小时就要轮换。隔离区内的平均照射度仍大于100毫希沃特。

  5月2日,三名志愿者2号反应堆高级机械工程师阿列克谢·阿纳年科(Alexei Ananenko,他知道闸门所在位置)、第2涡轮车间控制单元高级工程师瓦列里·别斯帕罗夫(Valeri Bezpalov)、切尔诺贝利反应堆值班长鲍里斯·巴拉诺夫(Boris Baranov,负责照明)承担了必死无疑的任务:潜水进入4号反应堆被淹没的地下室,打开排水闸门,以避免4号机组内部上千吨温度高达1200°C炽热的石墨块与堆芯熔融物融穿几层混凝土楼层后遇到地下室内积存的高放射性废水导致水蒸汽大爆炸,而且直升机投掷的5000吨灭火材料又为这座受爆炸破坏摇摇欲坠的建筑结构增加了额外的负担。根据阿纳年科的口述:

  我们事先要考虑好一切,以最快的时间抵达位置以免耽误事情。我们被告知了水上和水下的辐射情况,然后经过大厅走向水池。周围一片漆黑,我们在光束灯的照射下一路前行。走廊里面被水浸湿了,而且空间非常狭窄,只能容许一人跑过。来到水池边,我们三人便跳下了水。光束灯在水下的作用实在有限,照亮的地方太过狭小,我们只能一边摸一边前行。在阴暗狭窄的水下我们找到了其中一个阀门——这简直就是奇迹!别斯帕罗夫用手使劲扳着阀门,试图旋转它,并且最终征服了它。打开它的那一刻,我们欢呼雀跃。不得不说的是,在这种环境下呼吸器根本不管用。别斯帕罗夫和我跃出水面,游到另一个阀门上方附近。我不得不说他表现出了无比的勇气——别斯帕罗夫猛吸一口气,再次潜入水下,找到了阀门并且最终弄开了它。过了几分钟后,我们听到了水流特有的噪声,并且感觉到水位在下降——水终于往外排了!

  闸门打开后,使用消防泵抽取了地下室内2万吨高放废水,至5月8日排净。和当初的预计一样,数个月后,堆芯的放射性熔融物真的烧穿了楼板。幸运的是,由于这三位英雄的努力,水池中的放射性冷却水早已排空。熔融物只是落到了空空如也的地下室中,并没有发生水蒸气爆炸。

  使用石油钻机侧向钻入反应堆地下,5月4日开始向里面每天注入25吨液氮,使得反应堆地下土壤冻结在零下100摄氏度,避免反应堆堆芯熔融物不断下降污染地下水。

  苏联政府临时委员会对乌克兰、白俄罗斯的500万人作了预防性体检,50多万人作了永久性防治登记。此后一年多的应急抢险,部长会议副主席级的高级领导干部西拉耶夫、马斯柳科夫、沃罗宁等在切尔诺贝利轮流值班。

  苏联水利部副部长波拉德-扎杰领导组织了规模浩大的水利防护工程,修筑了130多条堤坝以保护1500平方公里范围全部河流,避免放射性尘埃随雨水流入普里皮亚季河危及下游第聂伯河腹地。

  30km半径的隔离区以外是较轻污染的撤离区,平均照射度在60毫伦琴左右,特定地点可达150-200毫伦琴。再往外是轻度污染的准撤离区,平均照射度约为30毫希沃特。

  事故造成的影响

  由原子炉熔毁而漏出的辐射尘飘过俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰,也飘过欧洲的部分地区,例如:土耳其、希腊、摩尔多瓦、罗马尼亚、立陶宛、芬兰、丹麦、挪威、瑞典、奥地利、匈牙利、捷克、斯洛伐克、斯洛文尼亚、波兰、瑞士、德国、意大利、爱尔兰、法国(包含科西嘉岛)和英国。在最早发生意外的时候,有人认为核泄漏是来自瑞典而不是苏联,1986年4月27日,瑞典福斯马克核电厂工作人员发现异常的辐射粒子粘在他们的衣服上,该电厂距离切尔诺贝利大约1100公里。根据瑞典的检查,发现该辐射物并不是来自本地的核能电厂,他们怀疑是苏联核电厂出了的问题。当时瑞典曾透过外交管道向苏联询问,但未获证实。另外,法国政府宣称辐射尘只飘到德国及意大利的边界。因为辐射尘的关系,意大利规定部分农作物禁止人们食用,例如蘑菇。法国政府为了避免引发民众的恐惧,所以没有作出类似的测量。

  切尔诺贝利灾难不只污染了周围的乡镇,它还借由气流的帮助,因此能够没有规律地往外面散开。根据苏联及西方科学家的报告指出:掉落在苏联的辐射尘有60%在白俄罗斯。而由TORCH 2006的报告指出有一半的易挥发粒子掉落在乌克兰、白俄罗斯、及俄罗斯以外的地方。在俄罗斯联邦布良斯克(Bryansk)的南方极大的区域和乌克兰北方的部分地区,都被辐射物质污染。

  意外发生后,马上有203人立即被送往医院治疗,其中31人死亡,当中有28人死于过量的辐射。死亡的人大部分是消防队员和救护员,因为他们并不知道意外中含有辐射的危险。为了控制核电辐射尘的扩散,当局立刻派人将135,000人撤离家园,其中约有50,000人是居住在切尔诺贝利附近的普里皮亚特镇居民。卫生单位预测在未来的70年间,受到5–12艾贝克辐射而导致癌症的人,比例将会上升2%。另外,已经有10人因为此次意外而受到辐射,并死于癌症。

  苏联科学家报告指出,切尔诺贝利4号机反应堆总共有180至190吨的二氧化铀以及核反应产生的核废料。他们也估计这些物质大约有5%-30%流到外面。但根据曾经到过石棺反应堆做后续处理的清理人(例如Usatenko和Karpan博士)说反应堆内只剩大约5%-10%的物质。反应堆的照片里显示了反应堆完全是空的。因为大火引发的高温,让许多辐射物质冲向大气层高空,并向外四面八方扩散。

  在灾难中,负责复原及整理的工作人员,被称为“清理人”。清理人在清理的过程中接受到非常高剂量的辐射。根据俄罗斯的估计,大约有300,000到600,000的清理人在灾变后的两年内,进入离反应堆30公里的范围内清除辐射污染物。

  在被辐射污染的地区里,有许多小孩的辐射剂量高达50戈瑞(Gray)。这是因为他们在喝牛奶的过程中吸收了当地生产而被辐射污染的牛奶,当地牛奶是被碘-131所污染,碘-131的半衰期为8天。许多研究发现白俄罗斯、乌克兰及俄罗斯的小孩也罹患甲状腺癌比例快速增加。根据日本原子弹爆炸的事后调查统计预期,在切尔诺贝利地区的白血病在未来的几年内将会增加。但直到目前为止,白血病病例的增加数量还不足以在统计学上推断,并和辐射外泄有关。

  并未有证据或是观察结果表示辐射引起生育力下降,接受辐射剂量也不会增加死胎,有问题的妊娠结果,分娩并发症及儿童整体健康的数量。 居住在污染区域内,有较低的出生率(或许是较高的堕胎率掩盖住)。有报导先天性畸型温和且稳定的增加,同时间无污染的地区人数也同步增加,可能是因为登记的人数增加导致这样的结果。

  从事故之初所派出的没有核污防护的消防员、侦测军员,到空投沙包试图降温的直升机驾驶,到挖地道以防止二次爆炸的矿工,到数十万之众的清理人,都标记着切尔诺贝利灾难。2

  1979年三哩岛核泄漏事故

  三里岛核泄露事故,通常简称“三里岛事件”,是1979年3月28日发生在美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈纳河三里岛核电厂(Three-Miles Island Nuclear Generating Station)的一次部分堆芯熔毁事故。该事件被评为国际核事件分级第5级,亦是美国核电历史上最严重的一次事故。

  当天凌晨4时0分0秒,三哩岛核电厂95万千瓦压水式二号反应堆一回路的给水主泵停转,汽轮机停机。此时备用泵应按照预设的程序启动,但是由于辅助给水系统中隔离阀在此前的例行检修中没有按规定打开,导致辅助给水系统没有动作。

  二号机组的回路冷却水没有按照程序进入蒸汽发生器,热量在反应堆中心处持续聚集,堆芯压力上升,导致稳压器卸压阀于4时0分03秒开启,放出堆芯内的部分汽水混合物。当下反应堆于4时0分08秒自动停堆,当反应堆内压力下降至正常时,卸压阀又由于故障未能自动回座,使堆芯冷却剂以45m3/s继续外流。压力降至正常值以下却由于发生机械故障,在堆心压力回复正常值后堆芯冷却水继续注入减压水槽,造成减压水槽水满外溢;4时2分2秒主系统压力继续下降至11.3MPa,“堆芯紧急冷却系统(RCIC)”的高压注水自动启动,向堆芯注入冷却水。但反应堆操作员未判明卸压阀没有回座,反而于4时3分13秒关闭了应急堆芯冷却系统,停止了向堆芯内注水。

  一回路冷却水大量排出造成堆芯上部失水,堆芯上部燃料棒的温度超过2760度,堆腔上部形成了蒸汽。反应堆操作员恢复高压安注系统和主泵运行后,260度的水遇到2760度堆芯,堆芯燃料棒像玻璃一样破裂,堆芯坍塌。堆芯90%的燃料棒包壳破损,47%的核燃料已经融毁并发生泄漏,系统发出了放射性物质外漏的警报,但由于警报响起时并未引起运行人员的注意,甚至现时的纪录报告都指出没有人注意到警报。直到当天晚上19时50分,二号堆实现强迫循环,但运行人员始终没有察觉堆芯的损坏和放射性物质的外漏。

  事故影响

  三哩岛核泄漏事故是核能史上第一次反应堆堆芯融毁的事故,此事故的严重后果反映在经济上,公共安全及周围居民的健康上则没有不良影响。究其原因在于围阻体发挥了重要作用,凸显了其作为核电厂最后一道安全防线的重要作用。在整个事件中,人员的操作错误和机械故障是主要的原因,因此核电站运行人员的培训、面对紧急事件的处理能力、控制系统的人性化设计等细节对核电站的安全运行有着重要影响。

  虽然此事故并没有证明西方国家的核电厂事故会造成人畜伤亡及公共危害,但也大幅提高核电厂安全设施的建造成本,以免事故造成重大的经济损失。但提高安全系数后的核电厂造价昂贵,因此核电厂兴建数量大减,直到21世纪初的化石燃料价格大涨及全球暖化效应显现后,各国才开始重启核能计划。

  这场事故恰巧发生在描述核电站安全问题的惊悚片《中国综合症》(China Symdrome)上映12天后,美国公众对核电信心大受影响,美国核电产业陷入长期的不景气。因为核电厂的兴建计划锐减,美国核电相关的公司因此流失了许多资深经验的工程师,之后兴建及设计核电厂,遇到严重的经验传承问题。而后连欧洲也发现他们失去了以合理成本兴建核电厂的能力。

  1986年切尔诺贝利核能电厂事故后,核安被许多人质疑,但由于该电厂的安全设备远落后西方核电厂,因此三哩岛事故后的核能安全形象并没有遭到严重影响,但是在2011年福岛第一核电站事故确实使许多人对核能安全产生不信任。

  虽然三哩岛核泄漏事故是美国至今最为严重的核事故,但与之后发生的切尔诺贝利核能电厂事故与福岛第一核电站事故相比,三哩岛核泄漏事故仍然在可以控制的范围内,在该核电厂周遭的居民以及邻近的几个州也都没出现像乌克兰或是日本福岛那样大规模的污染,另外该事件的知名度也不如切尔诺贝利核能电厂事故与福岛第一核电站事故那样被世界广为人知。3

  本词条内容贡献者为:

  张磊 - 副教授 - 西南大学

责任编辑:科普云

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