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核辐射知识、核电站评估与核安全防护

2011-04-26   来源:安全文化网    |   浏览:    评论: 0    收藏
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  日本大地震及引发的海啸导致日本多座核电站停止运行,日本福岛核电站的多个机组厂房相继发生爆炸并导致一定程度的放射性泄漏,这让人们对核辐射和核安全问题成为关注的热点。有关核辐射知识、核电站评估与核安全防护作基本介绍。

  一、核辐射知识

  (一)什么叫放射性物质。放射性物质是指能自然向外辐射能量,发出射线的物质,一般是原子质量很高的金属,如钚,铀等。核反应堆可产生中子和伽马射线。放射性核素主要有氚、钴-60、镍-63、硒-75、锑-124、碘-131、镭-226、钚-238等。

  (二)什么是辐射。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)射线和γ(伽马)射线,统称电磁辐射。其中阿尔法射线是氦核,贝塔射线是电子,伽马射线是一种短波长的电磁波。阿尔法射线和贝塔射线的穿透力较弱,一块普通的砖就可以有效挡住贝塔射线,一张纸就可以挡住阿尔法射线。伽马射线的穿透力比上述述两种射线要强的多,其穿透厚达几十公分的水泥墙,防护伽马射线时需要采用吸收能力强的铅板。阿尔法射线主要是内照射,贝塔射线和伽马射线主要引起外照射。辐射无色无味、无声无光,看不见,摸不到。但辐射可通过仪器来探测和量度。量度辐射剂量的单位是希弗。常用的毫希弗单位等于千分之一的希弗。一个希弗相当于每千克物体吸收1焦耳的辐射能量。因希弗是个很大的单位,实际应用一般采用毫希弗。

  (三) 核辐射对人体产生辐射损伤,主要有两个方面:

  1、射线照射产生热效应,导致热损伤;

  2、最主要的损伤途径,是核辐射与人体作用时,通过辐射物理化学作用损伤人体中的某些生物分子,使之失去生物活性,诱导相应的组织产生病变,导致人体调节机能的紊乱。

  国家原子能机构介绍,人们在对辐射产生健康危害的机理进行大量的理论和实验研究基础上,建立了有效的辐射防护体系,并不断加以发展和完善。目前国际上普遍采用的辐射防护的三个原则是:实践的正当性,防护水平的最优化和个人剂量限值。国际基本安全标准规定公众受照射的个人剂量限值为每年1毫希弗,而受职业的照射的个人剂量限值为每年20毫希弗。

  (四)我们生活中接触的辐射。辐射无处不在,并不是所有辐射都会对人体产生危害,人在长期的实践和应用中发现,少量的辐射照射并不会损害人体健康,如我们吃的食物,呼吸的空气,住的房子,里面都含有微量的放射性元素,实际上我们日常生活都暴露于天然的辐射环境中,,因此,我们体内就有相当量的放射性元素。另外,来自太空的各种宇宙射线也在不断地对地球生物进行照射。这部分核辐射称为天然辐射或自然辐射,完全隔离这些辐射是不可能的也是不必要的。在我国某些高本底地区每年3.7毫希弗;砖房每年0.75毫希弗,宇宙射线每年0.45毫希弗;水、粮食、蔬菜、空气每年0.25毫希弗,土壤每年0.15毫希弗;胸部透视一次0.02毫希弗;坐飞机一小时接受的辐射剂量为0.00425毫希弗。大量吸烟,长期接触煤矿粉尘等也会增加人体接受的辐射量。

  二、辐射的危害与防护

  (一)一定剂量的放射线对人员的的危害主要有:外周血细胞下降、感染、贫血和出血等表现;免疫功能低下,疲劳;食欲不振、恶心、呕吐、腹泻等临床表现;性功能低下,甚至不孕、不育等。胎儿受照射后,死亡率增加、器官形成障碍,出现死胎或畸形发育;新生儿死亡率增加;出现小头畸形、智力发育不全、生长发育迟和畸形儿几率增加多等。

  (二)一定剂量的放射线对人员的的危害还可能引起远期效应:外周血白细胞、红细胞、血小板和血红蛋白减少;骨髓中白细胞可呈成熟障碍或再生低下。骨髓和外周血细胞染色体畸变率增加;可引发白血病和其他恶性肿瘤等;可加速老化骨髓纤维化,真性红细胞增多症及多发性骨髓瘤等疾病。

  (三)辐射剂量小于100毫希弗时,对人体基本没有影响。导致癌症的风险没有明显增加。剂量很小时,健康风险也是非常小,但无法说哪个剂量水平就是绝对的零风险。

  (四) 100—500毫希弗之间时,人体也不会产生明显的疾病感觉,但血液中对人体免疫功能作用的白细胞数量会减少。

  (五) 小于1000毫希弗,血象有轻度暂时性变化,无其他临床症状,但可能有迟发效应,对个体总体上没有严重效应。

  (六)1000—2000毫希弗时,会感觉疾病的症状,产生疲劳、呕吐、食欲不振,暂时性脱发等,血液中红细胞减少且不可恢复。

  (七)2000—4000毫希弗时,则会发生严重的射线疾病,如骨骼和骨密度破坏,血液中的红细胞和白细胞数量极度减少,并伴随内出血、呕吐、腹泻等症状。

  (八)当辐射剂量大于4000毫希弗时,将直接导致死亡。

  (九)掌握和了解辐射基本知识,我们可以从两个方面来做好防护。

  1、减少射线对人体的外照射,可以通过控制照射时间、增大与辐射源间的距离,采用适当的屏蔽措施来实现。

  2、要尽量避免放射性物质进入人体内形成内照射,内照射会对人体产生长期的危害,在辐射场所较高的地点,必须穿戴必要的防护护具,避免饮水、饮食。

  3、在日常生活中注意加强自身防护,减少射线接触如X线检查、不吸烟、家居装修时要检测大理石类材料是否放射性超标。

  三、核电站中核辐射的影响与防护

  目前日本福岛核电站的爆炸均是化学反应引起的,不是核爆炸。日本方面向国际原子能机构通报,事故中4号机组乏燃料存储池曾起火燃烧,尽管扑灭,但部分放射性物质直接释放入大气。报道中东京核辐射超往常20倍的情况也发生。加强核尘埃的监测是当前工作的重点。空气中总是漂浮各种尘埃,在出现核事故的地方,有些尘埃会沾上放射性元素,这些尘埃就被称为核尘埃。这些尘埃具有一定的放射性并漂浮的空气中,随着风扩散,可吸附在人体表面,同时随呼吸也可进入人体内。远离含有核尘埃的环境可减少无意接触和污染是十分重要。

  (一)防护

  1、尽量不进入污染区域减少接触。

  2、在污染区域环境内尽量不饮水,不吃食品,室内环境尽量与外界密闭隔离。

  3、呼吸防护:可用防尘口罩,也可用手帕、纸巾、餐巾衣服等捂住口、鼻。如浸湿,其防护效果更佳。

  4、体表防护:可用任何着装用品如帽、衣服、头巾、雨衣、手套等翻起衣领、围上围巾、扎紧袖口和裤脚等方法,可减少体表放射性物质的沾染。

  5、洗消清除放射性物质的沾染:皮肤除沾染的最好方法是沐浴,在没有沐浴的情况下,可用水洗身体裸露部位,如脸、手、颈部等,特别应注意有油泥的部位以及耳、鼻、眼周围,应进行彻底擦洗。

  6、健康检查:一旦发现有异常放射性物质或相不适症状,尽快到专业医疗机构进一步检查和治疗。

  7、对来自污染区域的人员及物品要及时进行清洗,防止间接污染。

  (二)做好环境监测工作。

  日本核泄漏后,全国辐射环境监测部门进行了全方位的监测,监测结果表明到,我国目前多个城市检测到极微量的碘-131、铯-137和铯-134,各地环境辐射水平没有明显变化,食品和饮用水的抽样检测结果无异常,目前,不会对我国环境及境内公众健康造成危害。北京区域环境紧急响应中心进行24小时全天监测,每天两次运行模式,实时作未来几天的流动动态预报,并对未来核泄漏可能影响的区域、范围做出一个大气方向的评估,各省相关部门与专家进行积极配合,以支撑其做出全面评估。

  (三)加强气象观察。气象条件对核污染物的扩散影响主要有两个方面。

  1、风:核辐射污染物泄漏到空气后,如果这个地方的风比较弱,大气比较稳定,其污染物就不容易扩散,容易聚在本地。如果风速比较大,污染物排出后会随风向下游扩散,而且扩散的速度跟风速成正比的,风速越大,向外输送的距离越远。同时空气是三维的,并不是完全按照水平方向走,在大气中有一些湍流运动,还有上下空气的流动,这样空气在向外扩散的时候,可能还会有一些上升或者下降,会有一些污染物的粒子发生沉降,降落到地面。

  2、降水:下雨后,污染物会跟雨水混在一起,并且随雨水降落到地面,这就不利于污染物向外扩散。

  (四)加强国际口岸放射性监测工作。质检总局已对来自日本的入境人员及携带物、交通工具、集装箱、货物、邮包等进行口岸放射性检测要求。为确保输华食品农产品安全已要求禁止进口日本福岛县、枥木县、群马县、茨城县、千叶县的乳品、蔬菜及其制品、水果、水生动物及水产品。同时要求加强对日本这几个县生产的其他输华食品农产品中放射性物质浓度的检测,防止受放射性污染食品农产品进口。此外还要加强对日本其他地区生产的输华食品农产品中放射性物质浓度的监测和风险分析,确保输华食品农产品的质量安全。

  四、核辐射防护

  发生事故的核反应堆造成的放射性物质污染的程度和范围与释放量和释放方式有关,明显受低空和高空风场的影响。对流层的上升和下降气流、降水、逆温、地形地物、悬浮等因素都会对地面放射性污染有重要影响。

  (一)核泄漏早期采取的防护主要有:

  1、隐蔽:在放射性污染物到达以前进入室内、关闭门窗。

  2、尽可能快速撤离,撤离人群应是受照射剂量较高、可能发生确定性损伤效应的较小人群。

  3、必要的药物防护。核事故向大气中泄漏的放射性碘,会通过呼吸、食物进入人体内并积聚在甲状腺中,使甲状腺局部受到高剂量辐射,采用事先服用稳定性碘,使甲状腺聚集碘达饱和的方法,可使呼吸、食物进入的放射性碘不会再聚集到甲状腺中而会排出到体外,达到防护目的,但稳定性碘有一定的副作用,患有甲状腺疾病以及碘过敏者不能服用,要在专业医生的指导下服用碘片。

  (二)核泄漏中期采取的防护主要有:

  1、搬迁:将人群从污染区迁移出去。

  2、控制人员进入污染区。

  3、控制摄入受污染的食物和饮水。

  4、洗消建筑物、道路及工作场所受到放射性物质的污染。可进行清扫、水洗、覆盖或刮去表层等。

  (三)核泄漏时的个人防护:

  1、呼吸防护。可用防尘口罩,也可用手帕、纸巾、餐巾、衣服等捂住口鼻。如果将口罩或其他材料浸湿,其防护效果更佳。

  2、体表防护,可用任何着装用品,如帽、头巾、雨衣、手套等,并可翻起衣领、围上围巾,扎紧袖口和裤脚等方法,可减少体表放射性物质的沾染。

  3、洗消和除放射性沾染。皮肤除沾染的最好方法是淋浴,在没有淋浴的情况下,可用水洗身体裸露部位,如脸、手、颈等,特别注意有油泥的部位以及耳、鼻、眼周围,要彻底擦洗。

  4、健康检查。一旦发现有异常放射性物质或相关不适症状,要尽快到专业医疗机构进一步检查和治疗。

  五、核能安全措施

  (一)我国核能安全情况:

  1、我国核电设计中有四道屏障。

  1)第一道屏障为燃料芯块和包壳。核裂变产生的放射性物质98%以上滞留在二氧化铀陶瓷芯块中,不会释放出来。

  2)第二道屏障为燃料包壳。燃料芯块密闭封在锆合金包壳内,防止燃料裂变产物和放射性物质进入一回路水中,这是完全密闭的,即使产生的气体也密闭在这里,这里面留有一定的空间,而且锆管的燃料棒可以承受一定的压力,最大数量的密闭气体释放也不足以使它开裂。

  3)第三道屏障为压力容器和一回路压力边界。由核燃料构成的堆芯封闭在钢质压力容器内,压力容器和整个一回路都是耐高压的,放射性物质不会泄漏到反应堆厂房中。

  4)第四道屏障为安全壳,是混凝土结构。现在的安全壳约37米直径,安全壳墙厚近一米,而且用钢索扎紧,在内部产生一定压力的时候,不会把安全壳破坏,可防止放射线物质进入环境。

  (二)我国核电站采取纵深防御策略。正常运行的时候有一套控制系统,一旦出现事故,反应堆会停止运行,接着有其他安全系统来保护。目前,我国核电站建设和运行的安全是有保障的,在建核电站的安全性和生产得到严格的监管,废气、废物的排放远低于国家标准。只要按照核安全的相关法规运行,我国核电站的安全是有保障的。

  (三)我国核电站对地震和海啸的应对。这次福岛核电站的主要危害不是地震,而是海啸。福岛核电站设计是能抗0.6级地震动(地震动参数表征地震引起的地面运动的物理参数,包括峰值、反应谱和持续时间等)的地震,日本这次实际是0.4地震动。我们国家地震动一般是0.15的地震动,但核电站的抗震能力还要高的。另外,我国大陆架相对比较长,沿海海水不深,海啸到了我国沿海,也不会很高。整体上分析,海啸不会对我国的核电站造成什么影响。

  (四)国家中核集团的对策与措施:

  1、已组织对所属核设施开展全面检查,重新评估所属运行核电站的安全与薄弱环节,采取有效的纠正行动。

  2、对在建和待建核电项目已开始审查评估,将严格执行国家核安全法规标准要求,不断采用先进技术,不断改进安全措施,从设计上提高核电站安全性和可靠性。

  3、核电站从选址、设计、建设、调试和运行、退役五个环节均有严格的法律法规、标准和技术规范要求,这些法规标准是与国际接轨的,与国际原子能机构的最新研究成果相保持一致。

  4、厂址安全设计要求方面,充分考虑地震、海啸、龙卷风、台风等自然灾害的影响。

  5、在核电站应急供电系统配置上,考虑了抗震和备用。

  6、对各个阶段和环节均实施严格的许可证管理制度。

  7、有深入细致的技术审查和现场监督。

  六、各国对核电站的反响和紧急评估意见

  (一)美国舆论:应理性看待核电。目前美国在31个州建有104座核电站,供电量占全美国20%,美国政府发展清洁能源计划,到达2035年,国内电力企业的80%的供电来自天然气、清洁煤、太阳能、风能和核能等清洁能源。美国政府在开展核电安全检查的同时,强调了核能的重要性。奥巴马宣称,核电仍是美国未来能源的一部分,并宣传在任何意外事故时都是安全的。美国能源安全专家有两方面观点。有专家认为,当前,核电占世界电力供应的14%,风能、太阳能等新兴清洁能源一时还无法取代核能,如果世界各国选择放慢或终止核能开发,从长远来看将对地球环境造成更大影响,可进一步加剧气候变暖趋势,此外,石油价格也必上升,世界经济也将受累。反对核电“复兴”的专家认为,核电的成本核算不能局限于电站和建设本身,如日本核泄漏事故,全球都会付出代价。重大灾难的发生率只有亿分之一。但是,一旦发生此次日本地震海啸这样无法预测的灾难,可以灭一个城市,污染一个国家,因此核能的真正成本难以清楚,核废料的处理,核事故的清理及相关医疗保健支出都需要社会来负担。

  (二)法国反响:是世界第二大核电发展国家,拥有58台在运核电机组,年用电80%来自核电,日本核电事故在法国引起了人们的关注。法国政府的反映是正视日本核电事故,不会掉以轻心,法国将吸取日本教训的基础上,采取一切必要措施,但法国不会放弃核电发展。法国政府高度重视,立即举行了有相关部长召开的紧急会议。商讨对策,增加对公众报道的透明度,对全国所有的核电机组进行一次系统排查、检验其安全可靠程度,并结果公之上众,保证公民对核电的知情权。一些核电专家撰文或接受采访,指出目前能源发展状况,放弃核能是不现实的选择,不能因为一次事故就停下整个核电工业。法国在其发展核电过程中已经对地震危害作出了预防措施。对核电发展规定了十分苛刻的安全措施,并不断加以完善。法国在核电的安全问题上,绝不允许存在“两种速度”,即发达国家速度和发展中国家速度。

  (三)欧盟反应:在3月15日欧盟召集成员国能源部长及相关业界代表,举行紧急会议,评估日本核泄漏形势,并讨论欧盟核能安全与发展问题,有必要欧盟将采取预防性措施,对能源政策进行调整。欧盟核能占能源总量14%。欧盟现有143座运行中的核电站,其中法国58座、英国19座、德国17座、瑞典10座、西班牙8座、比利时7座,另有近10个国家计划新建或增建,欧盟已启动核安全早期预警系统。

  (四)澳大利亚立场:澳大利亚总理接受采访说,工党没有采纳在澳大利亚发展核电的主张,工党立场十分明确,不寻求在这个国家发展核工业。

  (五)俄罗斯表示:日本福岛核电站事故不会影响对俄罗斯核能发展计划造成影响。核能项目是俄罗斯与许多国家的重要使合作项目,对计划项目将采用最新一代技术。目前俄罗斯有10座核电站在运行,共有31个发电机组,核能发电占全国16%。

  (六)马来西亚情况:政府发言人表示,马来西亚的核电计划不会受日本核泄漏事故的影响。朝野呼吁政府放弃或重新考虑核电计划。

  (七)中国政府日前下令暂停审批核电项目。国际舆论对中国政府的决定持欢迎和支持态度,整个世界都不得不直面福岛核电危机暴露出的核能安全问题。对眼下需增加低碳能源的中国政府需要坚定的意志,勇气和魄力。中国从福岛核危机中看到的不仅是核安全的技术问题,不仅是核电安全如何面对自然灾害,而是核电安全领域中制度和人的因素,是核能与人类进步和发展方向的观念和认识问题。中国的思考对世界核能开发具有重大意义。美国科学家研发第三代核电站技术将在中国得到广泛运用。

  七、世界核电的未来

  (一)现有数据:世界核能协会今年3月的数据,全球有443座核电站在运行,有62座核电站在建设,有138座核电站在设计,有324座核电站在办理申请手续。

  (二)能源危机与核能:世界经济增长和人们生活水平的提高,人类对能源的需求越来越大。目前在能源消费结构中担当主角的石油、天然气、煤等矿石能源的资源是有限的,按目前的开采量,石油资源只够开采70年,油价已涨到影响经济发展的水平。供需矛盾日趋激烈。而生产核电所需的铀、钚、钍等资源相当丰富,仅铀的储量就有约417万吨,可代开发的核燃料资源提供的能量是矿石燃料的十多万倍。

  (三)环境压力与核能:人类活动在相当程度上导致全球气温上升,极端气候现象频发。国际社会提出了改变经济增长方式,控制全球气温上升的一系列措施和目标。核能不仅在生产过程中零排放,也能大量减少运输过程中的排放,被欧盟、美国、亚洲和许多国家列为“清洁能源”政策的重要组成部分。据介绍,1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤。一座100万千瓦的煤电厂,每年需要煤300—400万吨,而相同功率的压水堆核电站,一年只需含量为3%的低浓缩铀28吨。为了实现可持续发展,人类迫切需要新的替代能源。目前,惟一达到工业应用,可以在规模替代化石燃料的能源,就是核能。

  (四)核电站安全性进展:为了实现核能进一步发展,当前许多国家科学家正在研究与发展先进的核反应堆,进一步提高反应堆的安全性和经济性。科学家已依据不同类型反应堆累计运行上万次的经验;结合运行中发现的问题,特别是几次重大核电站事故的教训;参照“9.11事件”、地震、洪水、海啸等重大灾害对核电站安全的挑战,核电技术的安全性能在不断提高。科学家早就将防止“燃料棒溶化”锁定为核电站安全的关键,并找到了目前看是较为有效的应对方法。第三代核电站的设计要求是,燃料棒熔化的概率不得超过十万分之一。科学家已开始研究下一代核技术,要利用核发电过程中产生的废热发电、供热,生产氢气,进行海洋淡化处理等,让核能更好地造福人类。以历史的眼光看,象任何工程科技领域的创新一样,核电的发展也是一个发育成熟的过程,航空、航天的先行者,有的人为成功献出了生命,驯服核能,也不免付出代价和生命。当然,核电毕竟有它的特点,一旦出现事故其后果具有扩散性和后效性。因此,要格外慎之又慎,安全应该是发展核电的前提和最高原则,也是核电文化的核心。

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