福島核事故應急救援分析及 其對我國的啟示

仇九子

2011年3月11日，日本發(fā)生里氏9.0級地震，并伴隨14m海嘯，引起福島第一核電站1號 4號機組發(fā)生爆炸，大量放射性物質(zhì)泄漏，造成了嚴重的環(huán)境污染。事故發(fā)生后，日本政府和福島核電站運營商——東京電力公司，積極開展了救援工作。然而，由于地震和海嘯對基礎設施造成了嚴重的破壞，加上缺乏專業(yè)的救援隊伍和裝備，導致事故救援效果并不理想。本文對福島核事故的原因和救援過程進行了認真細致的分析，并針對我國核電發(fā)展形勢以及核事故應急救援技術(shù)和隊伍的現(xiàn)狀，提出了提高我國核電消防安全水平和增強核事故應急救援能力的對策。

1 福島核事故基本情況

1.1 福島第一核電站概況

日本福島第一核電站位于福島縣雙葉郡大熊町沿海，有六臺機組。1號機組于1971年 3月投入商業(yè)運行，設計壽命40年，已達到最高服役年限。2號 6號機組分別于1974年7月、1976年3月、1978年10月、1978年4月、1979年10月投入商業(yè)運行。1號機組為BWR-3型，輸出電功率為439MW；2號 5號機組為BWR-4型，輸出電功率均為784MW；6號機組為BWR-5型，輸出電功率為1067MW。1號機組的安全殼為MARK-I型，2號 5號機組的安全殼為MARK-II型，6號機組的安全殼為MARK-III型，六臺機組在同一廠址，全是第二代沸水堆，均屬于東京電力公司。

1.2 事故基本情況

3月11日，地震發(fā)生前，福島核電站的1、2、3號機組處于運行狀態(tài)，4、5、6號機組處于定期停堆檢修狀態(tài)。地震發(fā)生后，核電站的外部供電線路遭受破壞，應急柴油發(fā)電機緊急啟動，處于運行狀態(tài)的1、2、3號機組緊急停堆。

核電站緊急停堆后，1、2、3號反應堆中的核燃料仍在緩慢“燃燒”（熱功率約為額定熱功率的5%），放出熱量，需要持續(xù)進行冷卻。但是，一小時后，海嘯襲來，核電站廠房被海嘯吞噬。應急柴油發(fā)電機和循環(huán)冷卻系統(tǒng)均遭到嚴重破壞，喪失工作能力，堆芯冷卻停止。

反應堆在停止冷卻后，溫度不斷上升，冷卻水持續(xù)汽化，壓力容器內(nèi)部壓力急劇增大。為了防止壓力容器發(fā)生蒸汽爆炸，工作人員通過泄放閥門不斷釋放反應堆中的水蒸氣。

隨著蒸汽的不斷泄放，反應堆中的冷卻水位持續(xù)下降，核燃料棒逐漸露出水面。露出水面的核燃料棒開始干燒，其溫度迅速升高，當核燃料棒溫度達到800℃以上時，核燃料棒外層的金屬鋯包殼與水蒸氣發(fā)生化學反應生成氫氣。氫氣發(fā)生爆炸，破壞了外層建筑、安全殼、乃至壓力容器；當露出水面的燃料棒溫度繼續(xù)上升，達到約2000℃時，燃料棒發(fā)生熔化，原來被金屬鋯外殼包裹的放射性物質(zhì)（包括碘-131和銫-137）大量泄漏，造成嚴重的環(huán)境污染。

同樣的原因，4號機組由于無法給乏燃料池冷卻水進行循環(huán)冷卻，乏燃料池的水溫不斷升高，水位不斷下降。鋯水反應生成的氫氣發(fā)生爆炸，乏燃料棒熔化，最終也導致放射性物質(zhì)大量泄漏。

核泄漏事故導致福島核電站內(nèi)部的最高輻射劑量率超過1000mSv/h，附近海水中碘-131超標數(shù)千倍，福島核電站周圍的土地、海洋受到嚴重污染，30km范圍內(nèi)的數(shù)十萬居民撤離家園，附近地區(qū)的蔬菜、牛奶、自來水均受到放射性核素污染。放射性煙云隨大氣飄到了太平洋、美洲、歐洲上空，在比鄰的韓國、朝鮮、俄羅斯、中國以及美國等國家都檢測到了福島核電站泄漏的放射性物質(zhì)。

2 應急救援情況及其分析

事故發(fā)生后，東京電力公司和日本政府相繼啟動了應急響應程序，積極組織人員對反應堆進行注水冷卻、搶修電力、檢修電器等應急作業(yè)，阻止事故擴大，全力恢復冷卻系統(tǒng)功能。然而，結(jié)果表明，此次事故救援存在許多問題和不足，事故處置并未達到安全停堆的預期目標。

2.1 應急救援情況

2.1.1 緊急注水，冷卻堆芯

3月11日，地震和海嘯發(fā)生后，福島核電站的柴油發(fā)電機、反應堆冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)遭到嚴重損壞，核電站員工迅速向反應堆注入淡水進行應急冷卻，防止堆芯熔化。但因核電站的備用淡水存量有限，無法循環(huán)散熱，不能滿足冷卻需要。導致1、2、3號機組堆芯和4號乏燃料池水位下降、核燃料棒熔毀、發(fā)生氫氣爆炸，造成嚴重的核泄漏。5、6號機組冷卻系統(tǒng)的電力喪失，情況同樣十分危急。

核泄漏事故發(fā)生后，核電站500名工作人員迅速撤離。核電站50名有豐富工作經(jīng)驗的老員工，為了捍衛(wèi)國家和公眾安全，抱著必死的信念，自發(fā)組成敢死隊，留守在核電站繼續(xù)進行注水冷卻作業(yè)。隨后，又有一批工作人員返回核電站，加入到他們的隊伍中，輪流進行注水和搶修電力的工作。

2.1.2 注入海水，控制事態(tài)

由于缺乏冷卻用的淡水， 1、2、3、4號機組接連發(fā)生氫氣爆炸事故。為了阻止事故的進一步擴大，從3月17日開始，日本自衛(wèi)隊和東京消防廳利用消防車輛和供水裝備從太平洋抽取海水，持續(xù)向4個機組進行注水作業(yè)。注水后， 1號 4號機組的表面溫度均降低到100℃以下，注水工作取得了一定的成效，事故有所緩解。同時，為防止5、6號機組發(fā)生氫氣爆炸，在機組所在廠房頂部鉆出了數(shù)個排氣孔。

通過連續(xù)的注水作業(yè)后，環(huán)境的輻射監(jiān)測值出現(xiàn)下降。監(jiān)測顯示，3月20日8時30分，在2號機組西北約0.5km處的放射線劑量率已降至2625μSv/h，而3月19日14時這一數(shù)值是3443μSv/h。

2.1.3 搶修電力，恢復供電

事故發(fā)生后，在向反應堆進行注水冷卻的同時，東京電力公司加緊修復外部供電線路以及核電站的應急柴油發(fā)電機和電氣系統(tǒng)。

經(jīng)過搶修人員的艱苦努力，3月19日，5、6號機組的應急柴油發(fā)電機恢復工作，乏燃料池冷卻系統(tǒng)恢復運轉(zhuǎn)，5、6號機組的危險隨之解除；3月20日，1、2、5、6號機組獲得外部電力供應，福島第一核電站恢復外部供電工作取得進展；3月22日，4號機組與外部電網(wǎng)成功連接，4號機組的危機化解。晚上23時59分， 3號機組也與外部電源成功相連，3號機組的控制室恢復照明。至此，福島第一核電站的6臺機組全部獲得外部電力。但是，由于1號～4號機組的電氣設備在海嘯中均遭到嚴重損壞，反應堆冷卻系統(tǒng)還無法恢復工作。盡管如此，獲得穩(wěn)定電力給救援工作帶來了很大便利。

2.1.4 改注淡水，阻止熔毀

3月21日下午，福島第一核電站3號、2號機組相繼冒出灰色和白色煙霧。在2號機組冒煙后，監(jiān)測到福島第一核電站正門附近的輻射劑量率驟增，隨后慢慢降低，恢復到先前的水平。

3月24日上午，福島第一核電站1、2、3、4號機組又一次冒出白煙。在1、2、3、4號機組建筑內(nèi)積水中出現(xiàn)高濃度的放射性物質(zhì)，2號機組積水的核輻射劑量率超過1000mSv/h。而且，東京電力公司在積水中檢測出放射性物質(zhì)鈰-144、碘-131、鈷-60、锝-99m、銫-134、銫-137、鋇-140以及鑭-140等。這些核素都是核裂變的產(chǎn)物，除碘-131和銫-137外，其他物質(zhì)通常被封閉在燃料棒內(nèi)，很少會出現(xiàn)在反應堆的水里。這表明反應堆的核燃料棒已發(fā)生嚴重熔毀。

分析表明，海水中的鹽分腐蝕壓力容器，可能導致壓力容器破裂，冷卻水外泄；或隨著海水不斷汽化，鹽分結(jié)晶沉積，導致冷卻功能失效。致使堆芯溫度升高，燃料棒再次熔毀，大量放射性物質(zhì)泄漏。其中，部分放射性物質(zhì)隨積水流入大海。

3月25日，鑒于海水中的鹽分對反應堆造成的損壞，消防人員開始從核電站附近的水庫汲取淡水注入到堆芯損壞最嚴重的1號和3號機組進行冷卻。美國航母也為福島核電站提供部分冷卻用淡水。3月27日，對福島第一核電站的1號 4號反應堆全部注入淡水進行冷卻，事故狀況得到控制。

2.2 救援情況分析

日本福島核電站發(fā)生嚴重的核泄漏事故，其直接原因是在地震和海嘯的雙重襲擊下，核電站的安全系統(tǒng)遭到了嚴重的損壞，應急冷卻功能喪失；其間接原因是東京電力公司和日本政府在應急管理上存在不足，缺乏專業(yè)的救援隊伍、裝備以及行之有效的應急措施。無論是作為核電運營商的東京電力公司，還是具有監(jiān)督管理職能的日本政府，在此次事故的處置中，都存在著判斷不準確、救援不及時、處置不專業(yè)、保障不得力的情況。以致貽誤了戰(zhàn)機，導致事態(tài)失控，造成了嚴重的核泄漏。

2.2.1 存在僥幸心理，忽視公眾安全，喪失最佳救援時機

3月11日，在遭受海嘯襲擊、應急柴油發(fā)電機和冷卻系統(tǒng)失靈后，東京電力公司為了保全核電機組，忽視公共安全，沒有及時向反應堆中注入硼酸溶液來抑制核裂變反應。在淡水不足的情況下，既沒有設法尋找淡水，也沒有用海水對堆芯進行冷卻，導致事態(tài)一步步失控，直至發(fā)生了核泄漏。

福島第一核電站采用的是沸水反應堆，其冷卻劑是淡水。向反應堆注入硼酸或海水，會腐蝕反應堆，可能導致反應堆報廢。在事故發(fā)生之初，為了避免反應堆報廢，東京電力公司心存僥幸，既沒有往反應堆注入硼酸和海水，也沒有如實向政府匯報事故情況，請求和接受國際援助和技術(shù)支持，以致喪失了最佳處置和救援的時機。

2.2.2 缺乏應急救援預案以及專業(yè)的應急救援隊伍和裝備，導致事故處置顧此失彼、力不從心

無論是日本政府，還是東京電力公司，對核事故應急救援工作沒有做好充分的準備，缺乏一支專業(yè)的、裝備精良的核電消防應急救援隊伍，更沒有針對事故情況制定相應的應急預案。以致在事故發(fā)生后，不知所措，不能及時、科學、有效地對事故進行處置，阻止事態(tài)擴大。

3月11日，在反應堆冷卻系統(tǒng)失效后，東京電力公司沒能在第一時間采取有效措施，控制事故狀態(tài)，造成4個機組接連發(fā)生氫氣爆炸、燃料棒熔毀，最終發(fā)生嚴重的放射性泄漏事故。使事故處置的危險性、復雜性和難度急劇增加，事故后果急劇升級。

在發(fā)生核泄漏后，日本政府派遣自衛(wèi)隊前往救援。但是，由于自衛(wèi)隊一方面缺乏核事故應急救援的專業(yè)技能和裝備，另一方面對核輻射有強烈的恐懼心理，致使救援工作一拖再拖，未能順利展開，導致事故進一步擴大。作為福島第一核電站運營企業(yè)的東京電力公司同樣缺乏專業(yè)的救援隊伍和裝備，面對事故，束手無策，也顯得蒼白無力。

面對不斷惡化的事故狀態(tài)，3月18日，東京消防廳臨危受命，派遣消防隊前往福島核電站參與注水作業(yè)，才使事故狀態(tài)得到了暫時的控制和緩解。然而，同樣由于缺乏專業(yè)的救援知識、技能和精良的裝備以及必要的應急救援物資，救援效果并不理想。

另外，由于缺乏應急救援預案和必要的裝備，消防隊沒能及時用大功率消防泵遠距離抽取淡水對反應堆進行冷卻。只能向反應堆注入海水進行冷卻，為事故救援埋下了新的隱患。海水中的鹽分腐蝕壓力容器，使壓力容器遭到破壞，出現(xiàn)裂縫，造成大量冷卻水泄漏；由于反應堆中的海水不斷汽化，結(jié)晶出的鹽分，使反應堆冷卻功能再次失靈。這些都是導致核燃料棒再次發(fā)生熔化，釋放出大量放射性物質(zhì)的根本原因。

2.2.3 救援活動缺乏體制完善、運行高效的組織和指揮體系，救援效率低下

從福島核事故的救援行動來看，日本缺乏健全的應急救援組織體系，缺乏高效、快捷的應急響應機制，缺乏統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的組織指揮，缺乏強有力的后勤保障系統(tǒng)，缺乏專業(yè)的應急救援隊伍和裝備。救援活動職責不清、指揮不靈、處置不當、保障不力，沒能把應急救援的各個環(huán)節(jié)在第一時間有效地組織和調(diào)動起來，實現(xiàn)及時救援、有效控制、確保安全的行動目標。

3 福島核事故應急救援的啟示

日本福島核事故應急救援給我們留下了一些寶貴的經(jīng)驗，但更多的是沉痛的教訓，值得我們深思。

3.1 及時、科學、正確的事故應急是保障核電安全的最后一道防線，核電專業(yè)消防部隊是這道防線的構(gòu)筑者和守衛(wèi)者

2011年3月11日福島核事故和1986年4月26日切爾諾貝利核事故［1-5］應急救援中都有消防隊伍參加，但這兩起事故救援的結(jié)果卻有天壤之別。前蘇聯(lián)由于擁有一支經(jīng)驗豐富、裝備精良的核電消防專業(yè)隊伍，在切爾諾貝利核電站4號核反應堆發(fā)生爆炸事故后，這支專業(yè)消防隊伍在4分鐘內(nèi)就趕到了事故現(xiàn)場，及時、科學、正確地處置了事故，成功保住了與4號反應堆比鄰的3號、2號和1號反應堆，并最大程度地限制了放射性物質(zhì)的泄漏。而日本由于缺乏一支專業(yè)的核電消防救援隊伍，在3月11日福島發(fā)生核事故后，消防隊伍沒有在第一時間趕赴事故現(xiàn)場進行正確的應急救援，導致事故失控，狀態(tài)不斷惡化。直到18日，在首相菅直人的命令下，東京消防廳才派消防隊員前往救援。從救援過程來看，在發(fā)生福島核泄漏事故后，無論是核電運營單位還是自衛(wèi)隊，在事故處置中，都顯得有些盲目混亂、力不從心。直到消防隊員參與救援，用消防車輛和裝備進行處置，才使事故得到一定程度的控制。

由此可見，正確的消防應急救援是核安全的最后一道防線，而核電專業(yè)消防部隊是這道防線的構(gòu)筑者和守衛(wèi)者。

3.2 專業(yè)的核事故應急處置應從核裂變的本質(zhì)出發(fā)來解決

福島核事故的根本原因是應急冷卻系統(tǒng)遭到破壞，核裂變釋放的熱量無法排出，導致堆芯溫度上升、冷卻水持續(xù)汽化、水位不斷下降，引起鋯水反應產(chǎn)生氫氣爆炸和燃料棒熔毀，發(fā)生核泄漏。因此正確的事故處置方法是：（1）往反應堆注入過飽和硼酸溶液，抑制核裂變，減少熱量產(chǎn)生；（2）依靠消防力量和裝備，向反應堆中不斷注水進行冷卻，或構(gòu)建外部循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，將反應堆中的熱量釋放出來；（3）搶修外部供電系統(tǒng)和反應堆應急冷卻系統(tǒng)，爭取使反應堆應急冷卻系統(tǒng)早日恢復運行。

只有按照科學規(guī)律，及早研究和制定應急救援預案，在事故發(fā)生時采取及時、正確、有效的應急措施，才能確保核安全和公眾安全。反之，如果缺乏應急預案和正確的處置措施，或不顧公眾安全，心存僥幸，盲目保堆，必將產(chǎn)生嚴重的事故后果。

3.3 加強核電消防技術(shù)研究和隊伍建設、提高核事故應急救援能力，是保障公眾安全和社會穩(wěn)定的重要基礎

日本在福島核事故處置中表現(xiàn)出的混亂和低效表明，日本在核事故應急救援技術(shù)研究以及應急隊伍和裝備建設等方面存在著嚴重的問題和不足。此次事故再一次說明，完善核電消防安全措施、加強核電消防和應急救援隊伍建設、健全日常監(jiān)督管理制度、配齊應急救援裝備和器材、加大對核電消防安全與應急救援技戰(zhàn)術(shù)研究，制定切實可行的應急救援預案,對于保障核電消防安全乃至核安全具有重要的意義，它是保障公眾安全和社會穩(wěn)定的重要基礎。

3.4 完善的應急救援組織體系，是確保核事故應急救援及時、科學、高效展開的前提條件

這次福島核事故應急救援還表明,日本在核事故應急組織和指揮體系、應急響應程序以及保障機制等方面也存在著嚴重的問題和不足。日本政府在核事故應急救援方面準備不足，缺乏反應靈敏的應急救援指揮體系，缺乏分工合作的應急救援聯(lián)動機制，更缺乏反應快速、功能專業(yè)的應急救援隊伍和機制健全、功能完善的應急救援保障體系。導致整個救援過程雜亂無序，沒有章法，顧此失彼，最后釀成嚴重的核泄漏事故。

應急救援的效能，由組織協(xié)調(diào)、決策能力、救援隊伍的素質(zhì)、裝備技術(shù)、后勤保障等要素決定。合理的應急救援體系、專業(yè)的應急救援力量和完善的應急救援保障機制，是核事故應急救援得以實施和最終取得勝利的必要條件。應急救援體系必須建立在政府統(tǒng)一領導的基礎上，充分發(fā)揮各職能部門的優(yōu)勢，做到責任明確、分工合作。

4 提高我國核電安全水平與應急救援能力的對策

日本福島核事故給全世界人民又一次敲響了警鐘。隨著我國能源結(jié)構(gòu)政策的調(diào)整和核電事業(yè)的快速發(fā)展，核電安全問題日益突出，我國核電消防技戰(zhàn)術(shù)研究及其隊伍建設嚴重滯后于核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，積極開展核電消防技術(shù)標準制定與技戰(zhàn)術(shù)研究，培養(yǎng)核電消防專業(yè)人才，加強核電消防救援隊伍和裝備建設，建立和完善核事故應急救援組織體系，是我國面臨的一項緊迫而艱巨的任務，必須引起有關部門高度重視。

4.1 制定統(tǒng)一、科學、規(guī)范的設計、管理和救援技術(shù)標準，增強我國核電站抗御風險的能力

我國的核電已進入快速發(fā)展期。目前，我國核電運行裝機容量為1080萬千瓦，共13個機組；在建裝機容量為2665萬千瓦，共26個機組。按照我國核電中長期發(fā)展規(guī)劃，到2020年，我國核電運行機組將達到65個左右，同時在建機組28個。

為了確保我國的核安全，防止核事故發(fā)生，就必須要提高核電站的安全性和事故救援能力。為此，針對我國缺乏核電消防技術(shù)標準的現(xiàn)狀，建議我國有關部門盡快研究制定統(tǒng)一、科學、規(guī)范的核電消防設計、管理、審核、應急救援隊伍建設以及裝備技術(shù)標準，增強我國核電站抗御風險的能力，確保我國的核電事業(yè)和國民經(jīng)濟安全、快速、穩(wěn)步發(fā)展。

4.2 加強核電消防與應急救援高層次專業(yè)人才的培養(yǎng)，為核電安全與事故救援提供智力保障

核電消防與應急救援專業(yè)人才的缺乏是導致日本福島核事故救援失敗的重要原因。對事故的正確判斷和專業(yè)處置，是事故應急的關鍵，而這要靠專業(yè)救援人才來實現(xiàn)。因此，加強核電消防與應急救援專業(yè)人才的培養(yǎng)，為我國核電消防安全提供智力支撐，是我國當前面臨的一項緊迫而艱巨的任務。

4.3 積極開展核電消防與應急救援技戰(zhàn)術(shù)研究，不斷提高我國核電站運行管理和事故處置水平

隨著我國能源結(jié)構(gòu)政策的調(diào)整和核電事業(yè)的快速發(fā)展，核電安全問題日益突出。核事故和其他事物一樣，有其發(fā)生發(fā)展的本質(zhì)規(guī)律，只要我們掌握了其運動變化的本質(zhì)規(guī)律，就可以通過技術(shù)手段有效地預防和避免，也是可以通過科學救援進行有效控制。萬一發(fā)生核泄漏事故，也可以通過正確的應急救援限制放射性事故的后果。為此，建議有關部門成立專門的研究機構(gòu)，組織人員積極開展核電消防與應急救援技術(shù)研究，不斷提高我國核電安全水平和事故處置能力，保障我國的核安全、經(jīng)濟安全與公眾安全。

4.4 加強核電消防應急救援隊伍建設和裝備配備，不斷提高事故應急救援能力

根據(jù)消防法，公安消防部隊是重大災害事故搶險救援的專業(yè)隊伍和骨干力量。然而，目前我國公安消防部隊還沒有核電消防的專業(yè)隊伍，缺乏核事故應急救援的經(jīng)驗，處置核事故應急救援的能力還比較弱，還不能滿足核電發(fā)展對公安消防部隊的要求。

因此，我國有必要借鑒前蘇聯(lián)的核電消防的經(jīng)驗，吸取日本的教訓，盡快建立一支規(guī)模適當、業(yè)務精湛、裝備精良的公安核電消防隊伍，加強專業(yè)人才培養(yǎng)和應急救援隊伍的日常培訓，加大消防車輛以及核輻射防護裝備和器材的配備力度，健全消防監(jiān)督管理制度，完善滅火救援預案的制定與演練，切實提高我國核電消防能力，確保我國的核電安全和國民經(jīng)濟的發(fā)展。

4.5 進一步完善核電事故應急救援組織體系，確保事故響應和處置的高效與快捷

經(jīng)過長期建設，我國的核事故應急管理工作取得了重大進步，應急救援力量也得到了加強。尤其是自2009年以來，各省、直轄市、自治區(qū)依托公安消防總隊建立了綜合應急救援總隊，進一步提升了防御重大災害事故的能力。但由于核事故處置具有專業(yè)性強、危險性高、危害性廣、難度大以及發(fā)生概率極低等特點，導致和其他國家一樣，我國對核事故應急救援重視不夠、準備不足、分工不清、責任不明。因此，在我國核電快速發(fā)展的新形勢下，進一步完善統(tǒng)一指揮、責任明確的核事故應急救援組織體系，建設一支反應快速、功能專業(yè)的核電消防應急救援隊伍，建立健全功能強大的應急救援保障體系，對于提高我國核事故響應速度和處置能力具有十分重要的意義。

5 結(jié)束語

發(fā)展核電是我國能源建設的戰(zhàn)略決策，保障核安全是發(fā)展核電的先決條件。針對我國核事故應急救援力量比較弱、裝備比較差、經(jīng)驗不足的現(xiàn)狀，吸取切爾諾貝利和福島核事故應急救援的經(jīng)驗和教訓，積極完善我國核事故應急救援組織體系，大力加強我國核電消防專業(yè)隊伍和裝備建設，積極開展核電消防技術(shù)標準與事故應急救援技戰(zhàn)術(shù)研究，不斷提高我國核電安全水平與事故應急救援能力，對保障我國的核電安全、公眾安全和經(jīng)濟安全都具有十分重大的意義。