核电厂的严重事故
教学课件：第五章-核电厂的严重事故
严格遵守安全规定
核电厂工作人员必须严格 遵守安全规定，确保操作 过程的安全性。
提高员工安全意识
通过培训和教育，提高员 工的安全意识和应对突发 事件的能力。
应急预案
制定应急预案
针对可能发生的核电厂严 重事故，制定详细的应急 预案。
建立应急响应队伍
组建专业的应急响应队伍， 负责事故发生后的紧急处 理和救援工作。
严重事故的管理和应对措 施
为了应对核电厂严重事故，需 要采取一系列的管理和应对措 施。这些措施包括早期预警、 应急响应、疏散和救援等，旨 在减轻事故后果并保护公众和 环境安全。
展望
01
未来核安全改进的方向
随着核能技术的发展和核安全要求的提高，未来核安全改进的方向包括
提高反应堆设计的安全性、加强核设施的监管和监测、提高应急响应能
心理压力
事故产生的恐慌、焦虑和不确定性对受影响人群造成巨大的心理压力，可能导致 创伤后应激障碍等心理疾病。
对环境的影响
辐射污染
核事故释放的放射性物质可能污染水源、土壤、植被等环境 要素，影响生态平衡和生物多样性。
长期环境修复
需要长期的环境监测和清理工作，以降低核事故对环境的长 期影响。
对社会的影响
严重事故的起因和过程
核电厂严重事故通常由反应堆 冷却剂系统失效或失去外部电 源引发。这些事件可能导致反 应堆堆芯过热、熔化，进而引 发蒸汽爆炸和放射性物质释放 。
严重事故的后果和影响
核电厂严重事故可能导致放射 性物质释放到环境中，对人类 健康和环境造成严重影响。这 些影响包括急性辐射病、长期 健康影响以及生态系统的破坏 。
定期演练
对应急预案进行定期演练， 提高应急响应队伍的实战 能力和协调配合能力。
第5章 核电厂的严重事故
1.碎片的重新定位
（3）下腔室中碎片床的冷却特性取决于碎片床
的结构（几何形状、颗粒大小、孔隙率以及它们 的空间分布特性）及连续对压力容器的供水能 力。在冷却过程中将有放射性物质进入安全壳。 如果不能冷却燃料碎片，那燃料碎片将在下 腔室中再熔化，形成熔融池。流体的自然对流会 使压力容器下封头局部熔化。下封头损坏后，熔 融的燃料进入堆坑。堆坑中有水，熔融物与水相 互作用可能引发压力容器外蒸汽爆炸。这蒸汽爆 炸可以严重损坏安全壳厂房。
核电厂的严重事故
核电厂严重事故是指核反应堆堆芯大面积燃料包壳失 效，威胁或破坏核电厂压力容器或安全壳的完整性，并引 发放射性物质泄漏的一系列过程。 严重事故可分为两大类：堆芯熔化事故和堆芯解体事 故。 堆芯熔化事故是由于堆芯冷却不充分，引起堆芯裸露、 升温、直至堆芯熔化的过程。其发展较为缓慢，时间尺度 为小时量级；三哩岛事故属此类。 堆芯解体事故是由于快速引入巨大的正反应性，引起功 率陡增和燃料碎裂的过程，其发展非常迅速，时间尺度为 秒量级。切尔诺贝利事故属此类。
2 熔落的燃料与冷却剂的相互作用和蒸汽爆炸
在反应堆严重事故环境中，当熔化的堆芯物 质与水接触时，可能发生快速传热，引发蒸汽 爆炸。有可能发生压力容器内和压力容器外两 种典型的蒸汽爆炸。 轻水反应堆风险评价中，蒸汽爆炸是一个争 论的课题。蒸汽爆炸评查小组（1985）得出的 结论是：概率极低，可以忽略。 在低压下的蒸汽爆炸: (a)熔融的燃料初始是在冷却剂水池之上。 (b)落入水池，大的熔融燃料单元的分散，在 燃料和冷却剂之间产生粗粒的混合物，传热较 弱，在交界面膜状沸腾。
DCH
氢气爆炸
安全壳超压失效
如工程措施的干预或通风
5.1 严重事故过程和现象
主事件系统
切尔诺贝利核电站爆炸事故分析
切尔诺贝利核电站爆炸事故分析事故经过1986年4月26日，切尔诺贝利核电站的4号反应堆发生爆炸，死16．7万人，损失120亿美元，是世界上最严重的核电站事故。
切尔诺贝利核电站建于基辅市以北130千米，4台机组，总装机400万千瓦，是原苏联最大核电站。
1970年切尔诺贝利开始修建第一座核反应堆，但总工程师只有建设火电站的经验，整个设计由乌拉尔电力公司设计院进行。
后来由莫斯科Zukh水电设计院接手该项目的设计，该设计院主要是水电设计。
因为物质缺乏，几乎不太可能找到设计人员设计的某些特殊部件，因此设计者真好将就使用他们自己制造的部件。
1977年第一座反应堆投入运行，与原定计划推迟了两年。
管理人员和操作工并不知道1 975年在列宁格勒与此相同的反应堆发生了熔化事故。
对有关规定也进行了修改，因为它们对实际情况不适合，特别是经常移出比规定多的控制棒。
操作工还发现当输出功率很低时反应堆极不稳定。
20世纪80年代初，另外两个反应堆投入运行。
1982年第三座核反应堆活性区发生爆炸并将放射性物质释放到核电站区域，因为对这次事故保密，其他反应堆的操作人员并不知道此次事故的发生。
这期间在整个前苏联的ЯBMK型反应堆还发生了几起类似的事故。
1980年在Kursk发生的事故引起了原子能委员会的注意：因为停电导致无动力驱动控制棒和水泵，40秒后才启动备用电源，在此次事故中因：为冷却水的自然循环量较大才避免了严重破坏。
1983年末，估计切尔诺贝利4号反应堆关闭后透平机还能为反应堆水泵提供一定时间的应急电源，曾建议对该系统进行测试，但因为装置到1983年底前未获授权，因此对该系统的测试延期进行。
在负责ЯBMK型反应堆的部长处还有其他的事故记录——设计的控制棒因为有裂纹当插入反应堆时引起输出功率剧烈波动，但在操作工的操作记录上没有记录。
1984年3月27日，4号反应堆正式投入商业运行。
1985年报纸上出现了对核电站的批评，能源部命令总工程师替换易燃的遮蔽材料和电缆。
核电厂事故案例分析与教训
核电厂事故案例分析与教训核电厂事故，这可不是闹着玩儿的事儿！咱们今儿就来好好扒一扒那些让人揪心的核电厂事故案例，顺道琢磨琢磨能从里头吸取啥教训。
先来说说大名鼎鼎的切尔诺贝利核事故。
那场面，简直就是一场噩梦！1986 年 4 月 26 号的那个凌晨，乌克兰普里皮亚季市的切尔诺贝利核电厂 4 号反应堆突然就炸了。
当时有一群工人正在进行一项测试，结果操作失误，引发了一系列可怕的连锁反应。
我记得有个纪录片，里面详细展现了事故后的场景，那真叫一个惨不忍睹。
周边的房屋、树木，全都被放射性物质给污染了。
好多人在毫无防备的情况下就暴露在了高强度的辐射中。
有个居民回忆说，当时就看到天空中出现了一道奇异的光，然后紧接着就是一股强大的冲击力，窗户玻璃瞬间就碎了。
再说三里岛核事故。
1979 年 3 月 28 日，美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站二号堆也出了岔子。
冷却系统故障导致反应堆堆芯部分熔化。
虽说这次事故没有像切尔诺贝利那么恐怖，但也把大家吓得够呛。
当时在附近居住的一位老太太，后来跟别人讲，她一开始根本不知道发生了啥，就觉得空气里好像有股怪怪的味道，后来才知道是核电厂出了事。
这事儿让她之后好长一段时间都睡不好觉，总担心自己的健康会出问题。
这些事故带来的后果那可太严重了。
首先就是人员伤亡。
好多在事故现场的工人，还有周边无辜的居民，都因为受到了大量的辐射，患上了各种各样的重病，甚至失去了生命。
而且，核辐射这玩意儿可不是一时半会儿就能消失的，它会长期影响当地的生态环境。
土地被污染了，种不了庄稼；河水被污染了，鱼也没法生存。
那咱们能从这些惨痛的事故中吸取啥教训呢？第一，操作一定要规范！那些工人在操作的时候但凡能严格按照流程来，也许很多事故就能避免。
就像咱们平时做数学题，步骤错了，答案能对吗？第二，安全设备得靠谱！核电厂的那些冷却系统、防护装置啥的，必须得经常检查、维护，关键时刻可不能掉链子。
第三，应急响应要迅速。
一旦出了事，得马上有一套有效的应对措施，不能手忙脚乱的。
核污染危害事例
核污染危害事例
核污染是指核能或放射性材料的泄漏或散布，导致环境、人类和动植物遭受放射性污染的情况。
以下是几个核污染危害的实例：
1. 切尔诺贝利核事故（1986年）：乌克兰的切尔诺贝利核电
站发生爆炸和火灾，导致大量的放射性物质被释放到大气中。
这次事故造成数千人死亡，大片土地被污染，周围地区的人们长期受到辐射影响。
2. 日本福岛核事故（2011年）：东日本大地震和海啸引发了
福岛第一核电厂的核泄漏。
大量的放射性物质泄漏到空气和海洋中，导致数十万人被疏散并遭受辐射污染。
该地区的农作物和水源也受到了污染。
3. 核试验造成的污染：过去几十年，不同国家进行的核武器试验导致大量的核污染。
例如，太平洋上的美国马绍尔群岛因为美国进行的67次核试验而受到污染，居民长期暴露在放射性
物质中。
4. 核电站事故：除了切尔诺贝利和福岛事故外，其他核电站事故也可能造成核污染。
例如，美国的三里岛核电站事故（1979年）导致了放射性物质的泄漏，尽管没有造成大规模灾难，但仍然对周围地区产生了严重的影响。
这些事例表明核污染的危害是严重的，可以导致人类健康问题、
环境破坏和生态系统崩溃。
因此，必须严格控制核能和放射性物质的使用，并采取适当的措施确保核设施的安全。
核工业安全生产的例子
核工业安全生产的例子10、日本美浜核电站事故10场严重的核事故，不只有切尔诺贝利时间：2004年国际原子能事故等级：第1级美滨核电厂位于日本福井县三方郡美滨町，是日本第一座由电力公司兴建营运的核电厂。
2004年8月9日下午，3号机的一条管线突然破裂，喷出的高温高压的冷却水造成当时厂房管道间内的5人死亡，11名工作人员灼伤。
9、美国戴维斯-贝斯反应堆事故10场严重的核事故，不只有切尔诺贝利时间：2002年国际原子能事故等级：第3级北美俄亥俄州橡树港北部大约10英里处，坐落着戴维斯-贝斯核电站。
这座于1978年7月开始运营的核电站，曾出现过多次安全问题。
2002年3月，维修工人发现碳钢结构反应堆容器出现了腐蚀洞，这场严重的腐蚀事故也导致了核电站关闭了两年左右。
8、美国国家反应堆试验站事故10场严重的核事故，不只有切尔诺贝利时间：1961年国际原子能事故等级：第4级1961年1月3日，美军的实验性核动力反应堆——SL-1（固定低功率反应堆1号)，由于控制棒从堆芯中抽出时操作不当，从而引发了一系列蒸汽爆炸和堆芯熔毁。
这次事故一共造成了3名操作人员死亡，是美国唯一已知的致命反应堆事故。
7、捷克斯洛伐克核电站事故10场严重的核事故，不只有切尔诺贝利时间：1976年国际原子能事故等级：第4级出事的这座反应堆的建造一共花费了16年，但由于设计的缺陷，仅是最初运转的几年间，这个反应堆就关闭了30多次。
1976年，反应堆再次出事故，气体泄漏导致2名工人死亡。
随后，这座核电站因为程序设计的缺陷和人工操作的失误，接连又发生了故障，也产生了大量的污染现象，而排除污染的工作目前仍在进行中，据估计要到2033年才能彻底结束。
6、苏联托姆斯克-7核燃料回收设施事故10场严重的核事故，不只有切尔诺贝利时间：1993年国际原子能事故等级：第4级俄罗斯谢韦尔斯克市拥有许多西伯利亚公司旗下的工厂和核电站，这里曾被视作是前苏联的“秘密之城”，1992年前也被称为“托姆斯克-7”。
日本福岛核事故的工程伦理分析
日本福岛核事故的工程伦理分析2011年3月11日东京时间14时46分，日本东海域发生里氏9.0级特大地震并引发海啸。
致使日本福岛第一核电站发生核事故，史称“福岛核事故”。
该次事故按照国际核事件和放射性事件分级标准，国际原子能机构将这次事故定位为“七级事故”，并称该次事故为1980年切尔诺贝利灾难以来在核电厂发生的最严重事故。
本文拟针对日本福岛核事故中存在的工程伦理问题进行浅析核探讨，以求通过本事件中的工程伦理问题为我国核电事业的发展积累经验。
一、背景情况福岛第一核电站位于日本福岛县双叶郡大熊町，距离东京约220公里。
电站于1967年开始建设，共有6台运行机组，分别于1971年、1974年、1976年、1978年、1979年投入商业运营，全部为美国通用公司设计的沸水堆，总装机容量469.6万千瓦。
事故发生时，1~3号机组处于满功率运行状态，4~6号机组因检修换料处于计划停堆状态。
东京时间2011年3月11日14时46分，日本本州岛海域发生里氏9级特大地震。
该特大地震引发强烈海啸，在地震发生46分钟后，第一波4~5米高的海啸抵达福岛第一核电站，被设防能力为5.5米的防波堤挡在外面，但随后高达14~15米的第二波海浪漫过防波堤，涌入厂址，淹没了应急柴油发电机及其相关电源链接，造成1号至5号机组的全场断电。
电源丧失导致反应堆各类余热排出的手段失效，反应堆堆内水蒸发，裸露的核燃料元件的锆合金包壳在高温下和水蒸气反应产生大量氢气，1号至3号机组堆芯过热、燃料熔化、安全壳破裂，随后1、3、4机组厂房爆炸并引发火灾，导致放射性物质直接向环境释放，乏燃料水池也丧失冷却能力。
事故发生后，日本政府和东电公司及日本社会进行了紧急应对，但最终仍然造成了严重、失控的后果，对居民生活、生态环境均造成了不可磨灭的伤害于影响。
二、问题表述事故发生后，国际社会空前关注，日本政府以及东电公司也即刻采取一系列措施，但由于本次自然灾害远超福岛核电站设计基准措施，并且在事故缓解过程中，日本政府和东电公司应对不当，最终导致这场事故错上加错、雪上加霜，造成严重后果。
(完整版)切尔诺贝利核事故--永远不能忘却的事故
5月9日扑灭石墨引发的大火
核安全事故
nuclear accident
1、切尔诺贝利核事故
事故影响
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，也飘过欧洲的部份地区，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)和英国
4、核事故应对
6.“服碘防护”指的是什么？ 答：当事故已经或可能导致释放碘的放射性同位素的情况下，将含有非放射性 碘的化合物作为一种防护药物分发给居民服用，以降低甲状腺的受照剂量。 7.什么情况下服用稳定性碘？ 答：核与辐射突发事件发生后，人有可能摄入放射性碘，并集中在甲状腺内， 使这个器官受到较大剂量的照射；此时服用稳定性碘就可减少甲状腺吸收放射性的 碘。如果在吸入放射性碘的同时服用稳定性碘，就能阻断90%放射性碘在甲状腺内 的沉积。 8.服用稳定性碘应注意什么？ 答：对出生后一个月内的新生儿，稳定性碘服用量应保持在有效的最低水平。 对有些人，例如，甲状腺有结节者，突眼性甲状腺肿已经治愈者，曾接受过放射性 碘治疗者，甲状腺慢性炎症性疾病患者，甲状腺单侧切除者，有亚临床性甲状腺功 能低下者，对碘过敏者，某些皮肤病（痤疮、湿疹、牛皮癣）患者等，应慎用或不 用稳定性碘。
切尔诺贝利核事故
——人类历史上最大的核灾难
核安全事故
nuclear accident
1、切尔诺贝利核事故
1986年4月26日这一个值得所有人类永远铭记 的一天。
在这一天发生了人类有史以来最大的一次核 事故；
在这一天人类对核能应用有了新的认识；
从这天以后，数十万人流离失所，十几万人 遭受核辐射，一生承受痛苦。
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❖并发ECCS的注射功能或再循环功能失效 ❖ 堆芯裸露和熔化，锆+水蒸汽—〉氢气 ❖ 堆芯水位下降到下栅格板以后，堆芯支撑结构失效，熔
融堆芯跌入下腔室水中，—〉蒸汽 ❖ 压力容器在低压下熔穿(p<3.0MPa)，熔融堆芯落入堆
坑，并与地基混凝土反应—〉向安全壳释放H2,CO,CO2 等不凝气体 ❖ 安全壳可能破损：
15.安全壳内裂变产物放出 (Ex-Vessel Fission Product Release)
16.安全壳内裂变产物沉积 (Ex-Vessel Fission Production Deposition)
17. 核裂变产物在环境中的放出 10
5.1 严重事故过程和现象
严重事故研究主要参与国或地区和机构 美国、日本、英国、德国、加拿大、意大利、瑞士、 瑞典、韩国、台湾、芬兰、俄国、法国、欧共体等
3
核电厂的严重事故--内容要点
定性分析压水堆的严重事故过程及现象，压水堆 严重事故的操作管理。
1. 严重事故过程和现象 2. 堆芯熔化过程 3. 压力容器内的过程 4. 安全壳内过程 5. 严重事故管理 6. 核事故应急管理 7. 典型严重事故分析
44
5.1 严重事故过程和现象
压水堆堆芯熔化过程：高压熔堆、低压熔堆
不凝气体聚集持续晚期超压(3-5d)导致破裂或贯穿件失效 熔融堆芯烧穿地基
5
5.1 严重事故过程和现象
高压熔堆：堆芯冷却不足为先导条件
如失去二次侧热阱事件、小小破口失水事故
➢ 高压熔堆特点 ❖ 高压堆芯熔化过程进展相对较慢，约为小时量级，因 为有比较充裕的干预时间； ❖ 燃料损伤过程是随堆芯水位缓慢下降而逐步发展的， 对于裂变产物的释放而言，高压过程是“湿环境”， 气溶胶离开压力容器前有比较明显的水洗效果； ❖ 压力容器下封头失效时刻的压力差，使高压过程后 堆芯熔融物的分布范围比低压过程的更大，并有可能 造成完全壳内大气的直接加热。因而，高压熔堆过程具 有更大的潜在威胁。
核反应堆安全分析
第五章 核电厂的严重事故
主讲：艾青
核电厂的严重事故
核电站设计基准事故
•核反应堆冷却水管道双端断裂 大破口失水事故(LOCA) •单一故障原则
核电站严重事故
• 堆芯熔化大面积燃料包壳失效 • 超设计基准事故 • 多重失效 (人因、故障等）
2
核电厂的严重事故
核电厂严重事故： 核反应堆堆芯大面积燃料包壳失效，威胁或破坏核电厂压力 容器或安全壳的完整性，并引发放射性物质泄漏的系列过程
国外研究规模
近十多年核电站安全研究领域 投资最大、研究力量最集中、 国际合作范围最广的研究学科
目前主要研究方向
• 具有最大不确定性的问题 • 评价程序用的论证工作 • 利用国际合作进一步确定严重事故的议题
11
5.2 堆芯熔化过程
❖ 堆芯加热 •燃料包壳变形 •氧化过程
❖ 堆芯熔化 •堆芯熔化的三种定位机理 •多孔碎片床
裂变产物气 溶胶的迁移
安全壳直接加热
安全壳 反应堆压力容器
堆芯
氢气爆炸 堆芯熔融的进展 水蒸气爆炸 下封头的熔穿
熔融物/堆坑水的相互作用
熔融物与混凝土相互作用
9
严重事故的主要现象
1. 压力容器内的氢气产生 (In-Vessel Hydrogen Generation)
2. 堆芯熔融的进展 3. 压力容器内的水蒸气爆炸 4. 压力容器的熔融贯通 5. 安全壳直接加热 6. 安全壳内的水蒸气爆炸
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5.2.1 堆芯加热
–在瞬态或LOCA中导致冷却剂装量的损失，对芯裸露后，燃料 中的衰变热将引起燃料元件温度上升。
–由于燃料棒与蒸汽间传热性能较差，此时燃料元件温升较快； –若主系统压力较低，燃料棒内气体压力上升会导致包壳肿胀 –燃料温度继续上升并超过1300k，则锆合金包壳开始与水或
水蒸气氧化反应
核反应堆的严重事故可以分为两大类： —— 堆芯熔化事故（CMAs）：美国三哩岛事故 堆芯熔化事故是由于堆芯冷却不充分，引起堆芯裸露、升温 和熔化的过程，其发展较为缓慢，时间尺度为小时量级。 —— 堆芯解体事故（CDAs）：切尔诺贝利核电厂事故 堆芯解体事故是由于快速引入巨大的反应性，引起功率陡增 和燃料碎裂的过程，其发展非常迅速，时间尺度为秒量级。
(Containment Pressurization)
12. 安全壳的破损
(Containment Failure)
13.压力容器内裂变产物放出 (In-Vessel Fission Product Release)
14. 压力容器内冷却系统内的核裂变产物的沉积
(In-Vessel Fission Production Deposition)
燃料元件
(Basement Concrete Disinteragtion)
8. 安全壳内的氢气产生
(Ex-Vessel Hydrogen Generation)
9. 氢气燃烧
( Hydrogen Burning)
10. 可燃性气体的燃烧
(Combustible Gas Burning)
11. 安全壳的加压
堆外 水蒸 汽爆 炸
堆芯 混凝 土相 互作
安全 壳传 热
安全 壳直 接加 热
氢气 燃烧
裂变 产物 迁移
安全 壳破 损
裂变 产物 大气 释放
展
用
严重事故进展
7
5.1 严重事故过程和现象
严重事故次序
热工水力过程用实线表示：裂变产物（FP）气溶胶用虚线表示
8
5.1 严重事故过程和现象
严重事故时的主要现象
6
5.1 严重事故过程和现象
核
I．堆内事故过程
电
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
站 严 重 事
正常 热工 水力
事故 堆芯 传热
包壳 氧化 产生 氢气
堆芯 熔化 进展
裂变 产物 释放
裂变 产物 传递 和沉 淀
堆内 水蒸 汽爆 炸
压力 容器 破损
故
始发事故
严重事故进展
事
故
II．堆外事故过程
系
⑨
⑩
⑪⑫⑬ຫໍສະໝຸດ ⑭⑮⑯列 及 进
(Core Melt Progression) (In-Vessel Steam Explosion) (Reactor Vessel Melt-Through) (DCH: Direct Containment Heating) (Ex-Vessel Steam Explosion)
7. 基础混凝土的热分解