核事故如何应急

第11章核事故应急

任何人类实践活动都存在着发生事故的可能性，必然存在相应的事故应急问题。核反应堆事故事故地点和时间对环境的影响人员伤害情况温茨凯尔(英国)1957.10.10向环境释放的放射性核素为：740TBq的

131I、1.2PBq的133Xe、12TBq的106Ru和44TBq的137Cs。气载放射性物质的扩散影响到欧洲大陆。反应堆周围10～50km范围短时间γ辐射水平达50μGy·h-1，部分地区牧草受污染。现场居民最大剂量10mGy，伦敦儿童甲状腺剂量0.8mGy。当地居民甲状腺集体剂量当量负担约为1.8×104人·Sv。26年后，当局认为可能有约260人因核事故诱发甲状腺癌，有33人可能死于与事故有关的癌症或引起先天遗传性疾病或导致子女死亡。三里岛（美国）1979.3.28向环境释放的放射性核素为：2257TBq的88Kr、307000TBq的133Xe、500TBq的135Xe、1TBq的131I、90Sr和137Cs极小。152个空气样品中，8个样品有微量放射性碘。牛奶样品中的131I最高浓度为0.6～1.5Bq·L-1。土壤样品与河水样品未测出放射性碘。核电站周围80km范围内居民集体剂量负担约为16～35人·Sv。个人平均剂量约15μGy，外照射个人最大剂量约0.85mGy。事故过程中，261名电站职工受到大于1mSv的全身照射，最高受照剂量38mSv；255名外来支援者中23人受照剂量大于1mSv，其中最高者为10mSv。切尔诺贝利（前苏联）1986.4.26热气团将堆芯中的大量放射性物质抛向1200m空中，然后水平传输。事故释放出的放射性物质总量约12×1018Bq，放射性核素成分复杂，主要是碘和铯。事故释放量的地区分配比例大致为：事故现场12%，20km范围内51%，20km以外37%。在欧洲造成复杂的烟羽弥散径迹，放射性物质沉降在前苏联西部广大地区和欧洲国家，并有全球性沉降。在白俄罗斯16500km2、乌克兰4600km2和俄罗斯8100km2的土地上，137Cs的污染水平超过185kBq/m2。在前苏联因核事故撤离的人员中，受照剂量超过50mSv的约10%，超过100mSv的约5%。生活在污染区的公众其总的待积剂量(1986-2056年)估算值为80～160mSv。除前苏联外的北半球国家，事故后第一年的最高平均剂量为0.8mSv。参加应急处理的人员平均受照剂量约100mSv，最高达500mSv。事故中被认为患急性放射病而送入医院的共237人，确诊为不同程度急性放射病者134人，有28人死于急性放射病。事故远期辐射效应表现为甲状腺癌增加，在儿童中尤为明显。放射性废物贮存事故事件发生地和时间事件原因对环境的影响对公众的影响乌拉尔南部克什特姆镇，1957.8.29废物储存罐冷却系统失灵，液体废物干化，失控的物理化学反应引发严重爆炸事故，1m厚的混凝土废物罐顶盖被炸飞。大量放射性物质外流，严重污染了环境，释放的放射性物质约54PBq，主要成分90Sr、137Cs、106Ru、144Ce，还有Pu和氚。放射性微尘污染面积达23000km2。事故发生后20天，居民区已收割的粮食、牧草及饮用水中放射性物质污染水平为：谷物29.6kBq/kg～4.44MBq/kg，青草59.2～740kBq/kg，牛奶0.37～96.2kBq/kg，水3.7～533.3kBq/kg。受影响人口达27万(90Sr污染水平3.7GBq/km2)。事故最初8个月内每天随口粮摄入体内的放射性裂变产物总量为：成年人74kBq～2.3MBq，7岁以下儿童(含幼儿)2.2kBq～1.1MBq。在污染区内未撤离的居民，在事故后12a内，其胃肠道累积受照剂量约0.021～21Gy，已撤离的居民，事故后30a的平均有效剂量为：胃肠道7～1500mSv，红骨髓5～38mSv，肺1～27mSv。核武器事故

名称地点和时间后果核武器试验事故美国比基尼岛，1954.3.11500万t氢弹试验，爆炸高度偏低及风向预报失误，使核武器在距珊瑚礁表面7m处爆炸，造成爆区和下风向严重放射性污染。爆后96h内，能使人受到1Gy以上剂量照射的污染区长470km，宽100km，总面积达37000km2。海域内4个岛上的239名居民和28名美军受到0.14～1.75Gy的全身外照射，体内放射性核素污染量达28～110MBq。在比基尼岛东侧一艘日本渔船上的23名渔民受到持续5h的早期落下灰的污染，全身外照射剂量为2.7～4.4Gy，体内放射性核素污染量约56～463MBq，引起了中度和重度放射病。核武器运输事故西班牙上空1966.1.172架携带核武器的飞机与加油机相撞，核弹坠落未发生核爆炸。1号核弹轻度受损，无放射性物质泄漏，2号核弹烈性炸药爆炸，武器部件分散在6m深的弹坑内，地面有α放射性污染，3号核弹烈性炸药爆炸，核弹碎片散落在457m范围内，有明显的放射性钚污染，4号核弹事故后在地中海找到，无损坏。两枚化爆的核武器形成的放射性污染总面积为263hm2，有22300m2的土壤需刮除表层土壤，由西班牙运出的受放射性污染的土壤和蔬菜共1147m3。核电安全1、防止放射性物质外泄的四道屏障：

1）第一道屏障：燃料芯块；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：燃料元件包壳管；燃料芯块密封在锆合金包壳内,防止放射性物质进入一回路水中。

3）第三道屏障：压力容器和一回路压力边界；由核燃料构成的堆芯封闭在壁厚20厘米的钢质压力容器内,压力容器和整个一回路都是耐高压的,放射性物质不会漏到反应堆厂房中。

4）第四道屏障：安全壳。反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土构筑物,壁厚近1米,内表面加有6毫米厚的钢衬,防止放射性进入环境.2、可靠的冷却系统

该系统可保证反应堆在正常工作状态或发生事故时将燃料发生的热量带走，避免燃料元件烧毁。燃料芯块压水式反应堆的核电站

切尔诺贝利核电站示意图大功率压力管式石墨反应堆

压水反应堆核电站与切尔诺贝利核电站比较压水堆核电站切尔诺贝利核电站在世界核电站中有一半以上使用，反应堆性能好，堆内无易燃物质。在低功率下性能不稳定，堆内有大量的石墨，高温时易燃。采用压力容器结构，焊接和密封接头较少。采用压力管结构，堆内有1663根压力管，接头多。如一回路发生破裂，实现堆芯紧急冷却较简便。如一回路发生破裂，较难实现堆芯紧急冷却。保护反应系统快保护反应系统慢有防止放射性物质外泄的坚固安全壳，它能承受设计事故硬压力。只有部分一回路设备放在混凝土屏蔽层后，反应堆厂房不能承受内压，不能防止放射物质外泄。11.1核事故与核应急11.1.1国际核事故分级制

IAEA和经济合作与发展组织核能机构(NEA/OECD)提出的国际核事件分制，依据场外影响、场内影响和纵深防御降级等三项准则，将核事故分为七个等级。

场外影响准则则适用于造成放射性核素向场外环境释放的事件，其涉及的最高级(7级)相当于造成广泛的公众健康与环境影响的特大事故；最低级(3级)意味着极少最放射性核素释放的事件。场内影响准则涉及的最高级(5级)意味着反应堆芯严重损坏；最低级(3级)意味着场内存在严重污染，工作人员受到过量照射。11.1.2核应急和应急状态

为了有效地实施应急，必须对应急状态作必要的分级，我国和IAEA将核电厂应急状态分为以下四级。1、应急待命有关人员得到通知，进入准备应急的状态。目的是提供执行必要的应急响应的基础，使运行人员作好准备。2、厂房应急应急状态只限于场内部分区域，这些区域内的人员进入应急状态，并通报场外有关应急机构。3、场区应急应急状态仅限于场区内，场内人员进入应急状态，并通报场外有关应急机构，必要时亦将部分进入应急状态。4、场外应急应急状态已超出场区边界，执行全部场内、外应急响应计划。轻水堆核电厂应急状态等级描述11.1.3核应急管理的方针和政策

我国核事故应急的方针：常备不懈，积极兼容，统一指挥，大力协同，保护公众，保护环境。

政策：我国已批准的《及早通报核事故公约》、《核事故或辐射紧急提助公约》。同时积极采取有关国际组织提出的关于核事故应急的标准、导则和建议。11.2干预原则和防护措施11.2.1干预和干预原则

核事故对公众造成的照射是一种具有发生概率但又不一定会发生的潜在照射，潜在照射发生前，应按实践的防护体系预防和缓解其危害。核事故的干预应符合正当性和最优化的原则。

11.2.2事故分期和照射途径

为确定应急防护措施和干预水平，可将事故过程分为三个阶段。

事故初期：从出现明显的放射性核素释放的先兆到释放开始后的最初步几个小时。

事故中期：从开始释放放射性物质后的最初几小时起，直至事故发生后几天至几星期。

事故后期：从事故释放开始后几天至几星期起直至正常生活条件的恢复。

对核设施事故可能具有危害的一些放射性核素核电厂乏燃料后处理设施Kr-85Ru-106Xe-133Ce-144Sr-89Cs-137Cm-244Krm-85Tc-132Xe-135Np-239Sr-90Ce-144Kr-87I-131Cs-134Pu-239I-131Pu-238Kr-89I-132Cs-137Ru-103Pu-239Sr-89I-133Ba-140Ru-106Am-241Sr-90I-135La-140Cs-134Cm-24211.2.3应急防护措施

核事故一旦发生，可供选择采用的保护公众免受或少受辐射的带有强制性的应急防护施有：

隐蔽、服用碘片、撤离、避迁；进出通道控制、个人呼吸道和体表防护；人员去污、区域环境去污；食物和饮水控制及医学处理等。各类建筑物的平均屏蔽因子建筑物屏蔽因子烟羽外照射地面沉积物外照射木房木房地下室砖房砖房地下室高大办公楼高大办公楼地下室0.90.40.60.050.60.20.40.050.20.02-0.01隐蔽不同事故阶段的防护措施防护措施事故阶段早期中期后期隐蔽高优先使用低优先使用不或有限使用服用碘片高优先使用高优先使用不或有限使用撤离高优先使用低优先使用不或有限使用避迁不或有限使用高优先使用低优先使用进出通道控制高优先使用高优先使用低优先使用呼吸道和体表防护低优先使用低优先使用不或有限使用人员去污低优先使用低优先使用低优先使用区域去污不或有限使用低优先使用高优先使用食物和饮水控制低优先使用高优先使用高优先使用使用贮存的动物饲料低优先使用高优先使用高优先使用医学处理低优先使用低优先使用不或有限使用11.2.4干预水平和导出干预水平1、干预水平的建立

确定一个适当的剂量水平，当预期个人剂量达到或超过这一水平时，就应当进行干预，这一剂量水平为干预水平。

ICRP在推荐干预水平剂量范围时，提出了三项基本原则：

1）以对公众成员的年有效剂量限值作为干预水平剂量的下界值，当预期剂量低于此下界值时，可认为干预是不正当、不必要的；

2）以发生确定性效应的剂量阈值为干预水平剂量的上界值，当预期剂量达到或超过此上界时，干预是必要的；

3）考虑各种防护措施的代价与风险大小，代价和风险的撤离的干预水平明显高于代价和风险小的隐蔽的干预水平。我国采用放宽后的公众年有效剂量限值为5mSv为低风险防护措施的下界剂量，以发生确定性效应的阈值500mGy为高风险防护措施的上界剂量。早期防护措施的干预水平中期防护措施的干预水平2、导出干预水平的建立及应用

干预水平是以剂量表示的，而导出干预水平则以环境物质中核素的活度水平或环境辐射水平的监测结果或预估值表示，它是干预水平的实际表达。

如以IL代表干预水平(单位为剂量)，以DIL为代表导出干预水平(单位为环境物质中核素活度水平或环境辐射水平)，有：

DIL=IL/DF

式中DF为广义的剂量转换因子。

相应于各种照射途径及防护措施的导出干预水平相应于隐蔽和撤离的导出干预水平，

来自烟羽的皮肤外照射3、导出干预水平的应用国家核安全局和国家环境保局联合发布的安全法规《核事故辐射应急时对公众防护的导出干预水平》详细介绍了单个核素、单一途径导出干预水平的计算方法和相应的DIL值，利用其给出的公式，代入反映场址局部地区环境条件和受照个人生活习性的具体参数，可由预先确定的剂量干预水平估算出反映场址特征的导出干预水平。4、应急照射的控制

实际参与应急响应行动的应急工作人员有营运单位的职业性放射工作人员，也有地方应急组织的非职业照射工作人员，这些人员一旦参与应急响应行动，受到的照射均按应急照射加以控制。

应急人员在照射和抢救过程中接受的应急剂量按职业照射的剂量限值加以控制，对于需要立即为控制事故和紧急抢救的应急行动，可暂时放宽，除抢救生命必需之处，应急照射的有效剂量不得超过0.5Sv(皮肤不超过5Sv)，紧急状态一过，即应按正常情况下职业照射限值控制。11.3应急组织、计划和准备11.3.1应急组织与指挥1、核事故应急组织体系

我国对核事故应急实行中央、地方政府和核设施营运单位三级管理体系。

中央设立国家核事故应急委员会，核设施所在省、市、自治区政府设立地方核事故应急委员会，营运单位设立应急指挥部。11.3.2应急计划

应急计划又称应急响应计划。其规定了核设施营运单位和地方向国家和公众承担的应急准备和响应任务，确定起动应急的基础，提出应急执行程序的目标和为此而建立的管理组织及其职责。1、应急计划的内容和执行程序营运单位和地方政府的应急计划应包括的内容有：

对计划中有关术语的说明；制订计划的目的、适用范围和负责单位；核设施的建设、运行和发展、隶属关系、地理位置等。

执行程序：应急计划中应包括具体的实施细则。其使应急组织和人员在应急中便于操作并协调一致，也可作为应急培训的操作规程。核电厂营运单位应急计划执行的程序清单（IAEA）11.4应急环境辐射监测11.4.1应急监测的目的

应急监测的目的：尽可能及时、详细地提供有关事故对环境和公众可能带来的辐射影响的测量数据，为剂量评价及防护行动决策提供核技术依据。

事故早期：很难进行充分可靠的场外监测，防护行动决策的主要依据是营行单位提供的释放源项和气象数据，采用扩散、沉积及剂量计算模式估算公众的预期照射剂量。中后期：通过对整个受事故影响的区域内的环境辐射监测，了解烟羽及沉积所至的剂量场及地面污染水平、核素成分及随距离的变化。11.4.2早期应急监测

事故早期场外应急监测的主要任务：

尽可能多地获取有关烟羽特性，地面辐射水平，来自烟羽及地面沉积的β-γ和γ外照射剂量率，空气中放射性气体、易挥发污染物和微尘浓度及其核素成分等方面的数据。

11.4.3中后期应急监测事故中期的场外监测应从地域范围及详细程度两方面扩展早期已经开展的地面和水体污染监测，并测定食用牛奶、水和食物的污染水平。后期则作必要的补充测量，为恢复行动的决策和对潜在长期照射的预测提供依据。中期重点监测的核素是放射性碘和锶，后期还应包括钚等超铀元素。3、应急计划区

应急计划区：指为保证事故发生后能迅速采取有效行动保护公众，在核设施周围需要实施应急计划的区域。

确定计划区范围大小的原则：对应急计划所应考虑的事故进行分析，估计场外的预期剂量，并与干预水平相比较，使应急计划区的预期剂量不超过相应的干预水平。应急计划区示意图11.4个人应急监测

对公众及应急工作人员应进行必要的个人外照射剂量监测，对应急人员应配备个人剂量计，对公众一般依据环境剂量率测定值及其在各处的停留时间估算外照射剂量。

反应堆事故情况下，所监测的核素有134Cs、137Cs、90Sr和239P