切爾諾貝利核事故的原因及影響分析9頁(yè)

1、切爾諾貝利核事故的原因及影響14041325 金晨曦（杭州電子科技大學(xué)電子信息工程專業(yè)14047513班摘要11.切爾諾貝利核電站的概況21.1切爾諾貝利核電站所在地概況21.2反應(yīng)堆概況22.事故起因33.事故的影響53.1大量的放射性物質(zhì)在反應(yīng)堆爆炸后流到外面53.2事故造成了大范圍不同程度的污染53.3事故造成了大量人員死亡和癌癥患者53.4設(shè)立半徑30km的禁區(qū)，撤離人員永遠(yuǎn)離開(kāi)了家園53.5對(duì)地表水體造成了污染63.6前蘇聯(lián)政府為處理事故付出高昂的代價(jià)，今后還會(huì)付出多大代價(jià)尚無(wú)法預(yù)測(cè)63.7對(duì)人類心靈的創(chuàng)傷無(wú)比巨大，嚴(yán)重影響核能的發(fā)展6參考文獻(xiàn)6摘要由于燃料

2、多卜勒效應(yīng)和控制棒的插入暫時(shí)補(bǔ)償了汽泡正反應(yīng)性效應(yīng)，堆功率略降，出現(xiàn)了第一個(gè)峰值。之后，燃料碎化引起汽泡驟然增加，汽泡正反應(yīng)性效應(yīng)造成功率急劇上升;堆內(nèi)壓力管內(nèi)壓力上升，使得逆止閥關(guān)閉，主回路流量劇減，這進(jìn)一步惡化了堆內(nèi)狀況.事后通過(guò)模擬計(jì)算得到的功率峰值在4秒鐘內(nèi)達(dá)到滿功率的100倍。據(jù)四號(hào)機(jī)組外工作人員說(shuō)，大約在1點(diǎn)24分左右，相繼聽(tīng)到兩聲爆炸聲，接著熊熊大火在破壞了的四號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆廠房燃起。關(guān)鍵字：切爾諾貝利 核事故 原因 影響1.切爾諾貝利核電站的概況1.1切爾諾貝利核電站所在地概況切爾諾貝利核電廠位于烏克蘭普里皮亞季鎮(zhèn)附近，該鎮(zhèn)是電廠人員的生活區(qū);西北距切爾諾貝利市18km，距離烏克

3、蘭和白俄羅斯邊境16km。核電廠在烏克蘭首都基輔以北，相距110km。核電廠周圍地勢(shì)平坦、是一望無(wú)垠的平原，核電廠的東面是烏克蘭最大的河流第聶伯河，核電廠的主廠房離第聶伯河大約100m,核電廠的冷卻水取自該河。第聶伯河一般分為3部分:基輔以上為上游，基輔至扎波羅熱為中游，扎波羅熱至河口為下游。上游盆地主要位于森林地區(qū)，這里大多是泥煤一灰壤土壤。上游的特點(diǎn)是空氣濕潤(rùn)、濕地多。此地區(qū)支流密布，流量大(占區(qū)域流量的4/5 )。中游是黑土森林大草原地區(qū)，分水嶺和河谷滿布森林。下游盆地位于黑壤大草原地區(qū)。上第聶伯河流域的年降水量為560一610mm。第聶伯河流入黑海。第聶伯河上建有8級(jí)水利樞紐工程，實(shí)行

4、航運(yùn)、發(fā)電、灌溉、供水、防洪等綜合利用，在庫(kù)區(qū)內(nèi)有水產(chǎn)養(yǎng)殖，第聶伯河承擔(dān)著對(duì)沿岸城市供水的任務(wù)。1.2反應(yīng)堆概況該電站共有4套機(jī)組。第1,2號(hào)機(jī)組于1977年投產(chǎn)，第3,4號(hào)機(jī)組于1983年11月投產(chǎn)。4套機(jī)組均為1000MWe(3200MWt)的石墨慢化壓力管式沸水堆（-1000）。這種堆用1700t石墨砌塊作為慢化體，有1 661根平行的壓力管垂直穿過(guò)石墨慢化體，燃料組件即插在這些垂直壓力管內(nèi)。還有211根控制保護(hù)系統(tǒng)管道分布在石墨砌體中。堆芯等效直徑為11. 8 m，高7m，總計(jì)裝有約190t含2%鈾235的低加濃二氧化鈾燃料。反應(yīng)堆備有應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、應(yīng)急供電系統(tǒng)和一系列安全連鎖裝置

5、。從安全角度看，型反應(yīng)堆最大的問(wèn)題在于其空泡正反應(yīng)性系數(shù)。此外，堆的反應(yīng)性余量不足，控制棒從最高位置開(kāi)始下落時(shí)有一個(gè)反應(yīng)性增長(zhǎng)區(qū)，以及反應(yīng)堆沒(méi)有有效的圍封(安全殼)等，都是在設(shè)計(jì)上直接與此次事故有關(guān)的缺陷。 反應(yīng)堆是石墨慢化壓力管沸水型反應(yīng)堆.它由輕水冷卻，并在垂直壓力管上部沸騰產(chǎn)生蒸汽。反應(yīng)堆由兩個(gè)環(huán)路組成，每個(gè)環(huán)路有840根裝有燃料的壓力管、二個(gè)鼓式汽水分離器、四臺(tái)冷卻水泵及有關(guān)設(shè)備組成。汽水分離器直接向兩臺(tái)500MW電功率的汽輪發(fā)電機(jī)供汽。反應(yīng)堆可以帶負(fù)荷裝卸燃料。 冷卻回路的主要部份分別封閉在一些堅(jiān)固的起安全殼作用的隔室內(nèi)。這些隔室與位于反應(yīng)堆下部的抑壓水池系統(tǒng)相連，以便在冷卻劑拽漏時(shí)

6、能夠收集和冷瞬蒸汽。但是在反應(yīng)堆上部，特別是壓力管上部裝卸燃料的工作面上沒(méi)有這類安全設(shè)施。 在堆芯燃耗平衡時(shí)，PFMK反應(yīng)堆具有正的空泡反應(yīng)性系數(shù)，但燃料反應(yīng)性系數(shù)是負(fù)的。功率變化時(shí)，總的凈反應(yīng)性效應(yīng)取決于反應(yīng)堆功率水平。在滿功率運(yùn)行時(shí)，凈效應(yīng)是負(fù)的;而在20%滿功率以下運(yùn)行時(shí)，凈效應(yīng)是正的。_因此，操作規(guī)程規(guī)定禁止在熱功率700MW以下運(yùn)行。否則，會(huì)發(fā)生熱工水力參數(shù)的極端不穩(wěn)定性。反應(yīng)堆有211根中子吸收棒，分別用于總的功率控制、局部功率分布調(diào)節(jié)和緊急保護(hù).緊急事故停堆靠插入所有吸收棒，最大下插速度為0 , 4m/s.為保證所需功率分布和負(fù)的凈反應(yīng)性系數(shù)，運(yùn)行規(guī)程規(guī)定運(yùn)行時(shí)插入堆芯的吸收棒必

7、須不少于30根。 1986年4月26日切爾諾貝利核事故發(fā)生在四號(hào)機(jī)組。截止那時(shí)，蘇聯(lián)對(duì)這種堆型已有100堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，切爾諾貝利四號(hào)機(jī)組也成功地運(yùn)行了三年，而且還是系列中運(yùn)行紀(jì)錄最良好的機(jī)組之一。2.事故起因 切爾諾貝利核電站四號(hào)機(jī)組計(jì)劃于1986年4月25日停堆檢修.停堆之前，擬定在該機(jī)組8號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)上做一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的目的在于:探討廠內(nèi)、外全斷電情況下汽輪發(fā)電機(jī)中斷蒸汽供應(yīng)時(shí)，利用轉(zhuǎn)子惰走動(dòng)能來(lái)滿足該機(jī)組本身電力需求的可能性。 切爾諾貝利核電站曾經(jīng)作過(guò)類似的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn):發(fā)電機(jī)母線上的電壓早在轉(zhuǎn)子惰走動(dòng)能耗盡之前就已下降。這次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備用特制的電機(jī)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)器來(lái)解決這一問(wèn)題。 計(jì)劃停堆前

8、，四號(hào)機(jī)組一直在額定參數(shù)狀態(tài)下運(yùn)行。4月25日凌晨1點(diǎn)正，操作人員按照計(jì)劃開(kāi)始降低反應(yīng)堆功率。于13點(diǎn)5分，反應(yīng)堆熱功率降為1600MW，同時(shí)停止該機(jī)組的7號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)。14點(diǎn)正，按“實(shí)驗(yàn)大綱”要求，為了防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)動(dòng)作，解除了該系統(tǒng)的備用狀態(tài).之后，本應(yīng)開(kāi)始作實(shí)驗(yàn)，但由于應(yīng)電網(wǎng)供電要求，該機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行。這樣，四號(hào)機(jī)組在解除了應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)備用狀態(tài)下運(yùn)行，違反了操作規(guī)程。 于23點(diǎn) 10分，再次降低反應(yīng)堆功率。按照“大綱”要求，實(shí)驗(yàn)是在反應(yīng)堆熱功率為700-1000MW條件下進(jìn)行。但是，在根據(jù)操作規(guī)程解除局部自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，操作人員沒(méi)有能夠及時(shí)地排除自動(dòng)調(diào)節(jié)器測(cè)量部分所引起

9、的不平衡狀態(tài)。結(jié)果，反應(yīng)堆熱功率降至30MW以下.直到4月26日凌晨1點(diǎn)，操作人員才成功地把反應(yīng)堆熱功率穩(wěn)定在200MW。由于反應(yīng)堆處于“中毒”過(guò)程，同時(shí)堆內(nèi)可利用的剩余反應(yīng)性量小，未能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升反應(yīng)堆熱功率。此時(shí)反應(yīng)堆熱功率顯然低于“大綱”要求的值。 盡管如此，仍決定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。于1點(diǎn)03分和1點(diǎn)07分分別啟動(dòng)兩個(gè)環(huán)路的一臺(tái)備用冷卻水泵，連同一直在運(yùn)行中的六臺(tái)主泵，八臺(tái)冷卻水泵全部投入運(yùn)轉(zhuǎn)。 由于反應(yīng)堆熱功率遠(yuǎn)低于計(jì)劃值，從而引起堆芯和環(huán)路水阻偏低，加上八臺(tái)冷卻水泵全在運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)反應(yīng)堆的冷卻劑流量超過(guò)了規(guī)定允許值。這是違反操作規(guī)程的，因?yàn)榱髁窟^(guò)大會(huì)引起泵的汽穴發(fā)生從而導(dǎo)致振動(dòng)和損壞。 通過(guò)

10、反應(yīng)堆的水流量的增加，造成了堆芯內(nèi)產(chǎn)蒸汽量的減少以及汽水分離器中蒸汽壓力和水位的下降。操作人員試圖用手動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)維持汽水分離器中蒸汽壓力和水位，但未能達(dá)到目的.在這期間，他們看到汽水分離器中蒸汽壓力下降了0, 5-0. 6MPa，水位低于警戒線。為了避免反應(yīng)堆停堆，操作人員解除了與這些參數(shù)有關(guān)的事故保護(hù)信號(hào)。并于1點(diǎn)19分，加大給水流量。30秒后流量加大到初始值的三倍多，從而成功地抑制住了水位的下降趨勢(shì)，水位趨于穩(wěn)定。為了提高水位，繼而進(jìn)一步加大給水流量，約1分鐘后給水流量加大到初始值的四倍。 當(dāng)汽水分離器中較冷水進(jìn)入反應(yīng)堆堆芯后，產(chǎn)蒸汽量明顯下降。堆內(nèi)容積含汽量減少導(dǎo)致負(fù)的反應(yīng)性效應(yīng)，因而引起

11、自動(dòng)調(diào)節(jié)棒提升。約30秒內(nèi)，自動(dòng)棒提升到上部終端位置，操作人員不得不提升手動(dòng)吸收棒以維持反應(yīng)堆在200MW功率下運(yùn)行。由于不斷提升手動(dòng)棒，堆芯內(nèi)控制反應(yīng)性的能力不斷減少。 為了限制汽水分離器中水位的進(jìn)一步上升，于1點(diǎn)21分50秒，開(kāi)始大幅度減少給水流量。1點(diǎn)22分10秒，較熱的水進(jìn)入堆芯，從而引起堆內(nèi)蒸汽品質(zhì)上升。為了補(bǔ)償蒸汽品質(zhì)上升(正反應(yīng)性效應(yīng))，自動(dòng)調(diào)節(jié)棒開(kāi)始不斷下插。 直到1點(diǎn)22分30秒，操作人員才停止減少給水流量，此時(shí)給水流量已減少到比正常值小1.5倍(這是操作人員疏忽造成的操作錯(cuò)誤).偽了在實(shí)驗(yàn)正式開(kāi)始之前了解堆內(nèi)中子場(chǎng)分布和反應(yīng)性安全余量情況，計(jì)算機(jī)打印輸出堆內(nèi)功率分布和每根控

12、制棒在堆芯中的位置。操作人員從反應(yīng)性快速計(jì)算程序打印結(jié)果看到:堆內(nèi)反應(yīng)性貯備已經(jīng)太少，應(yīng)立即停堆(按操作規(guī)程規(guī)定:至少應(yīng)有30根控制棒留在堆芯內(nèi)，但這時(shí)僅有6-8根棒留在堆內(nèi))。 盡管如此，操作人員并沒(méi)有停堆，而是開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。 1點(diǎn)23分4秒，該機(jī)組的8號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)的緊急截止閥關(guān)閉以停止向汽輪機(jī)供汽.此時(shí)，兩臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)都已解列(7號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)已在4月25日停車)，反應(yīng)堆理應(yīng)自動(dòng)停止.但是，操作人員臨時(shí)決定解除了該事故保護(hù)信號(hào)，致使反應(yīng)堆繼續(xù)在約200MW熱功率下運(yùn)行。這樣做的目的在于:如果第一次試驗(yàn)失敗的話，有可能再次重復(fù)試驗(yàn).但“大綱”中并沒(méi)有這樣的要求，這樣做再次偏離了實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。由于較熱的

13、水進(jìn)入堆芯(減少汽水分離器給水流量所致)和通過(guò)堆芯流量減少(停掉了四臺(tái)冷卻水泵)，使得堆內(nèi)產(chǎn)蒸汽量增加，反應(yīng)性增加引起自動(dòng)調(diào)節(jié)棒下插.I點(diǎn)23分3I秒，自動(dòng)棒巳補(bǔ)償不了蒸汽品質(zhì)提高引起的反應(yīng)性加大，反應(yīng)堆功率開(kāi)始上升。1點(diǎn)23分40秒機(jī)組值班長(zhǎng)命令操縱員按AZ-5按鈕（緊急停堆用按鈕)停堆。所有吸收棒和緊急停堆棒開(kāi)始下插，但由于絕大多數(shù)吸收棒處于最上部位置，不能立盯起到抑制反應(yīng)堆功率作用。3秒鐘之內(nèi)堆功率上升到530MW上，反應(yīng)堆功率上升周期短于20秒，致使超功率保護(hù)和短周期事故停堆信號(hào)出現(xiàn)。但這一切已經(jīng)不能阻止一場(chǎng)災(zāi)難性事故的出現(xiàn)。堆內(nèi)傳熱條件的惡化，使得堆芯壓力管內(nèi)燃料棒溫度急劇地上升。由

14、于燃料多卜勒效應(yīng)和控制棒的插入暫時(shí)補(bǔ)償了汽泡正反應(yīng)性效應(yīng)，堆功率略降，出現(xiàn)了第一個(gè)峰值。之后，燃料碎化引起汽泡驟然增加，汽泡正反應(yīng)性效應(yīng)造成功率急劇上升;堆內(nèi)壓力管內(nèi)壓力上升，使得逆止閥關(guān)閉，主回路流量劇減，這進(jìn)一步惡化了堆內(nèi)狀況.事后通過(guò)模擬計(jì)算得到的功率峰值在4秒鐘內(nèi)達(dá)到滿功率的100倍.據(jù)四號(hào)機(jī)組外工作人員說(shuō)，大約在1點(diǎn)24分左右，相繼聽(tīng)到兩聲爆炸聲，接著熊熊大火在破壞了的四號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆廠房燃起。3.事故的影響3.1大量的放射性物質(zhì)在反應(yīng)堆爆炸后流到外面根據(jù)俄國(guó)科學(xué)家的報(bào)告，切爾諾貝利4號(hào)反應(yīng)堆共有180一190t的UO2以及核反應(yīng)產(chǎn)生的核廢料，他們估計(jì)有5%一30%的物質(zhì)在事故中流到外

15、面。有資料稱在事故中有8t多強(qiáng)放射性物質(zhì)進(jìn)人到環(huán)境中去，其強(qiáng)度相當(dāng)于日本廣島和長(zhǎng)崎兩顆原子彈的100倍。3.2事故造成了大范圍不同程度的污染 事故發(fā)生時(shí)，反應(yīng)堆爆炸形成的放射性塵埃飄到俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭，也飄到歐洲的其他國(guó)家和地區(qū)，例如:土耳其、希臘、摩爾多瓦、羅馬尼亞、立陶宛、芬蘭、丹麥、挪威、瑞典、奧地利、匈牙利、捷克、斯洛伐克、斯洛文尼亞、波蘭、瑞士、德國(guó)、意大利、愛(ài)爾蘭、法國(guó)和英國(guó)，造成了空氣和地面不同程度的污染。至今西歐有的國(guó)家還在對(duì)牛奶實(shí)施放射性檢測(cè)。核電廠周圍6萬(wàn)多平方千米的土地受到了直接污染。3.3事故造成了大量人員死亡和癌癥患者對(duì)人員死亡和因核輻射引發(fā)的癌癥患者在報(bào)道中

16、相差很大，按官方的說(shuō)法，因事故當(dāng)場(chǎng)死亡30人，事故至少造成9. 3萬(wàn)人因輻射患癌癥死亡，27萬(wàn)人患癌癥，大約600萬(wàn)人受到核輻射的侵害。3.4設(shè)立半徑30km的禁區(qū)，撤離人員永遠(yuǎn)離開(kāi)了家園 在事故處理中，當(dāng)局將以核電廠為中心、半徑30km的廣大區(qū)域劃為禁區(qū)，在該區(qū)域撤離了135 000人。原來(lái)這里是生活的天堂，事故后變成了荒無(wú)人煙的地方。20年后有報(bào)道稱:隔離區(qū)內(nèi)的平均照射度仍大于100毫倫琴，隔離區(qū)以外是較重污染撤離區(qū)，平均照射度在60毫倫琴左右，個(gè)別地方可達(dá)150一200毫倫琴;再往外是輕度污染的準(zhǔn)撤離區(qū)，平均照射度在30毫倫琴;有人擔(dān)心20年前的90Sr和137Cs還會(huì)對(duì)土壤的污染仍會(huì)存

17、在，植物、昆蟲(chóng)和蘑菇等仍會(huì)從表層的土壤中吸收137Cs,有些科學(xué)家擔(dān)心核輻射會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厝嗽斐蓭讉€(gè)世紀(jì)的影響。3.5對(duì)地表水體造成了污染 放射性塵埃落到附近第聶伯河的水體中，在庫(kù)區(qū)聚集，造成對(duì)水生物的嚴(yán)重影響。從資料中發(fā)現(xiàn)，核電廠的基礎(chǔ)坐落在粘土層上，粘土層較厚，粘土層下面是一含水層，該含水層是當(dāng)?shù)睾蜑蹩颂m首都基輔市的地下水源。由于粘土層的不透水性和對(duì)放射性核素的吸附作用，地下水未受污染，所以，事故處理中沒(méi)有像福島核事故那樣鬧水荒。3.6前蘇聯(lián)政府為處理事故付出高昂的代價(jià)，今后還會(huì)付出多大代價(jià)尚無(wú)法預(yù)測(cè)專家估計(jì)，事故處理花費(fèi)達(dá)數(shù)百億美元，可建10多個(gè)這樣的該核電廠。建安全封閉殼需8. 7億歐元，該殼的設(shè)計(jì)壽期為100年，100年后還要投資，是一個(gè)無(wú)底洞。3.7對(duì)人類心靈的