日本核电事故与核安全

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1、2011.3绵阳日本核电事故与核安全西南科技大学国防科技学院核废物与环境安全国防重点学科实验室李全伟高级工程师123全民普及核物理要电更要核安全峥嵘初露三里岛北国之春的灾难切尔诺贝利恶梦福岛将走向何方辐射防护保平安1234567北国之春的灾难——9级大地震北国之春的灾难——15米大海啸北国之春的灾难——福岛第一核电站北国之春的灾难——系列爆炸与泄漏3月11日13时46分，大地震发生，自动停堆3月12日14时30分，1号反应堆厂房发生氢气爆炸3月14日11时01分，3号反应堆厂房发生氢气爆炸3月15日6时10分，2号反应堆安全壳出现爆炸声3月15日6时

2、15分，4号反应堆厂房发生爆炸3月15日9时30分，4号反应堆厂房发生火灾3月16日5时45分，4号反应堆厂房再次发生火灾3月16日10时许，3号反应堆再次发生氢气爆炸北国之春的灾难——系列爆炸与泄漏北国之春的灾难——系列爆炸与泄漏北国之春的灾难——辐射难民北国之春的灾难——辐射难民北国之春的灾难——几级事故？三里岛5级、切尔诺贝利7级、福岛几级？全民普及核物理——质能转换核能是从哪里来的呢？爱因斯坦在1905年提出相对论时指出，物质的质量和能量是同一事物的两种不同形式，质量可以消失，但同时会产生能量。两者之间的定量关系是：E＝mc2全民普及核物理—

3、—平均结合能全民普及核物理——质量亏损当重原子核分裂成较轻的原子核或轻原子核聚合成较重的原子核时，会发生质量亏损。损失的质量转换成巨大的能量，这就是核能的本质。原子核的质量总是小于组成其核内质子与中子质量的总和全民普及核物理——铀核裂变当中子撞击一个铀原子核时，铀核吸收一个中子分裂成两个较轻的原子核，同时发生质能转换，放出很大的能量，并产生2～3个中子，这就是举世闻名的铀核裂变反应。裂变反应释放出巨大的核能，1千克铀-235裂变释放出的能量，相当于2500吨标准煤燃烧产生的能量。全民普及核物理——链式反应全民普及核物理——中子减速全民普及核物理——裂

4、变产物裂变反应通式:235U92＋1n0→A1F1Z1＋A2F2Z2＋ν1n0＋能量裂变产物:铀-235的热中子裂变方式在40种以上，生成的初级裂变产物（裂变碎片）在80种以上。裂变产物中存在着200多种放射性同位素，大部分除了放出β粒子外，还放出γ射线。全民普及核物理——放射性全民普及核物理——α、β、γ全民普及核物理——放射性衰变要电更要核安全——反应堆构成福岛沸水堆核电站示意图要电更要核安全——反应堆原理主要原理：人工方法控制链式反应使原子核能和平利用的设备。主要技术：利用减速剂（慢化剂）将裂变的快中子减速为热中子。主要组成部分：堆芯、中子反射

5、层、冷却系统、控制系统。二氧化铀陶瓷芯块轻水堆的核燃料组件核反应堆堆芯反应堆安全壳安全壳是防止放射性物质逸入环境的最后一道屏障要电更要核安全——三道屏障第一道屏障:燃料元件包壳（cladding）第二道屏障:一回路压力边界(primarysystemenvelope)第三道屏障:安全壳(containmant)要电更要核安全——冷却系统主冷却剂泵（主泵）是保证冷却水流过堆芯带走热量，不可须臾停运的重要设备。为防止失水事故造成堆芯损坏，设有应急堆芯冷却系统：由安全注入罐、高压安全注入系统和低压安全注入系统组成。安全壳喷淋系统可燃气体控制系统要电更要核安

6、全——沸水堆核电站福岛核电站属沸水反应堆，是美国GE于1950年代中期研发成功的一种轻水核反应堆。沸水堆核电站所占比例仅次于压水堆核电站，我国目前没有这种类型的核电站。沸水堆核电站的工作原理：氧化铀核裂变后的热量对水加热，产生大量蒸汽，直接推动汽轮机发电，蒸汽冷却后流回反应堆芯。包容一次安全壳的密封厂房形成二次安全壳，靠蒸汽凝结来降低事故压力，它是防止放射性气体外逸的另一道屏障。控制棒驱动机构装在压力容器底部，发生事故时将所有控制棒同时快速插入堆芯以实现紧急停堆。设置应急堆芯冷却系统以防止失水事故。峥嵘初露三里岛——反应堆失水1979年3月28日凌

7、晨4时，美国宾夕法尼亚州的三里岛核电站2号反应堆的操作室里，红灯闪亮，汽笛报警，涡轮机停转，堆芯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，堆芯温度才开始下降，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。美国和西欧一些国家政府不得不重新检查发展核动力计划。美国宾夕法尼亚州三里岛核电站峥嵘初露三里岛——事故分析反应堆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

8、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，反应堆自动停堆