潘自强
(中国核工业集团公司科技委,北京)
根据国民经济发展的需要,国家确定了积极发展核电的方针,规划在2020年使我国核电装机容量达到4000万千瓦,约占当时总发电量的4-5%。根据对我国国民经济发展的预测,专家们提出在2035年左右我国核电装机容量应达到1.5亿千瓦,发电量占当时发电量的16%左右。我国煤电的发展既受环境污染影响的限制,也受已查明资源量的约束。水电开发中的生态影响问题也已逐渐引起公众的关注。油电和气电由于资源的限制不可能有较大的发展。风电和太阳能等可再生能源难于在短期内形成大的规模。在这种情况下,积极发展核电是完全必要的,也是有可能的。我国从上世纪80年代以来,已经建成了9台核电机组。基本掌握了设计和建造大型核电站的能力。在此同时建设了相应的同位素分离厂和元件厂。铀资源也不可能成为限制核电发展的不可克服的制约因素。
核电是安全的、清洁的能源。核电的危险是很小的,但不等于零。事故应急响应和准备是进一步减小核电站可能危害的最后必要屏障。我国核与辐射应急响应和准备工作取得了较大进展,但在总结经验和教训的基础上,进一步提高是必要的。
1 核电是安全和清洁的工业
核电链与煤电链相比较:
(1)对公众健康的影响。从对公众产生的辐射照射看,煤电链为420人?Sv(GW?a)-1,核电链为8.39人?Sv(GW?a)-1。煤电链约为核电链的50倍。就非辐射而言,采用健康危害评价方法,煤电链为12人(GW?a)-1,核电链为0.67人(GW?a)-1,煤电链比核电链高1个数量级。
(2)对环境的影响。对煤电链,在正常情况下就可观察到排出SO2和NOx等对森林、农作物等的明显影响。对核电链,除切尔诺贝利事故外,未发现可察觉的影响。固体废物占地面积,煤电链约为2.1×104㎡(GW?a)-1;核电链为1×104㎡(GW?a)-1。地表塌陷,煤电链约为1×106㎡(GW?a)-1;核电链要小得多,仅为1.6×102㎡(GW?a)-1。
(3)对工作人员健康的影响。从辐射照射看,煤电链为90人?Sv(GW?a)-1,核电链约为8.91人?Sv(GW?a)-1,煤电链约为核电链的10倍。从尘肺看,煤矿为21.6例 (GW?a)-1,铀矿为4.4例 (GW?a)-1。煤矿为铀矿的5倍。急性事故死亡率。煤电链为35人(GW?a)-1,核电链为0.6人(GW?a)-1。煤电链约为核电链的60倍。可见核电链是一种安全的工业。
(4)温室气体排放系数。我国煤电链温室气体排放系数约为1.3×103CO2, g/kw?h,核电链温室气体排放系数13.7 CO2, g/kw?h。煤电链温室气体排放系数为核电链的100倍。
2 核电的危险是很小的,但不等于零
核电发展的历史表明:核电站是安全清洁的能源。从第一个核电站运行以来,核电站仅发生过两起影响到环境和人身安全的事故。一起是1979年3月的美国三里岛电站事故,另一起是1986年4月的前苏联切尔诺贝利事故。
三里岛事故是由于未能关闭减压阀,导致燃料失去冷却而受到严重破坏。大量放射性物质释放到安全壳中,但释放到环境中的放射性物质相对较小,惰性气体约370PBq,主要是133Xe, 131I约为550GBq。80km范围内,个人平均剂量为15μSv,最大有效剂量约为85μSv,即约等于世界天然本底年平均剂量的35%。
切尔诺贝利事故是在低功率工程试验过程中,形成失控性不稳定状态,进而引起爆炸和起火,使反应堆遭到破坏。大量放射性排入环境中。事故后第十天,火被扑灭,放射性释放停止。事故发生后3个月内因辐射导致28人死亡,死者均为反应堆操作人员和消防人员。事故后电厂周围116000人撤离。联合国原子辐射效应科学委员会2000年报告书关于切尔诺贝利事故影响的结论是:“切尔诺贝利事故立即造成了很多严重辐射影响。在1986年4月26日早晨出现在事故现场的600名工作人员中,134人受到高剂量照射(0.7~13.4Gy)并患放射病。在这些人当中,有28人在头3个月中死亡,另外有两人在事故中因其它原因立即死亡。此外,在1986年和1987年间,约200000名恢复工作人员受到的剂量为0.01~0.5Gy。这个群体存在潜在的晚期后果的风险(如癌症和其他疾病),他们的健康问题受到密切的跟踪研究”。“除儿童时期受到照射之后出现甲状腺癌症增加外,没有观察到可归因于电离辐射的各种癌症发生率或死亡率的上升。人们主要关心的疾病之一──白血病(白血病是辐射照射后癌症发生潜伏期最短的病症,潜伏期一般为2~10年)的危险没有表现出增加,甚至在恢复工作人员中也是如此。同时,也没有发现一些其他的非恶性疾病与电离辐射有关的证据。但是事故对人们的心理影响是广泛存在的,这主要是惧怕辐射,而不是由于实际受到的辐射剂量”。
切尔诺贝利事故引起辐射急性死亡为28人,慢性效应也很小。却为何常常在报刊上出现“死亡7000人”的报导呢?俄罗斯资深防护专家L。A。伊连在所著的《切尔诺贝利:神秘与真相》一书中阐明了这一数据的来源:“1991年国外多个出版物声称7000名应急人员业已因辐射死亡。按国家统计委员会数据,1989年全苏20-49岁段的年死亡率为455/100000,此值在2-3年内无明显涨落,对于20-49岁段内30万人的群体每年死亡1326人,5-6年间合计当在6800~8200之间,此值与媒体报道的参与消除事故影响的人员中已因辐射死亡人数(6000~8000)几乎一致……事实上这是该年龄段的自然死亡数。”。
切尔诺贝利事故是核电历史上发生的一次最大的灾难性事故,三里岛事故是压水堆型核电站发生的一次最大事故。切尔诺贝利核电站的反应堆是石墨慢化水冷堆,导致事故的直接原因是严重的违反安全规定,但造成这样严重后果的根本原因在于设计上存在缺陷,即固有安全性存在缺陷,以及安全文化素质差。三里岛核电站是压水堆,虽然堆芯熔化释放出大量放射性物质,但基本上均滞留在安全壳内。三里岛事故后,各国加强了核电站的安全研究工作,安全性有很大提高,至今压水堆未发生过重大事故。切尔诺贝利核电站事故后,更进一步提高了人们的安全意识。我国核电站均是压水堆电站,运行以来,近60堆年中未发生过一起三级以上的事件(按国际原子能机构分类,事件分7级,1级为异常,2级为事件,3级为严重事件,4级以上称为事故)。综上所述可见,核电站发生严重事故的危险是很小的,但并不等于零。
3 事故应急响应和准备是减小核电站可能危害的最后必要屏障
现在正在运行的核电站反应堆基本属于第二代反应堆或其改进型,其堆芯熔化概率不大于10-4堆年,放射性大量释放不大于10-5堆年。正在开始建设的第三代反应堆安全性将提高1个数量级。正在研究的第四代核电站的目标是能够取消场外应急计划,即不存在场外危险。我国现在正在运行的核电站属于第二代,将要开始建设的核电站主要也是属于第二代。即使是第三代核电站也还需要场外应急预案。由此可见制定事故应急响应预案并做好相应的准备是完全必要的。制定事故应急响应预案的目的是:在核电站发生事故工程屏障失效后,为了保护抢救、恢复和重建人员,为了保护公众而制定的计划。
科学研究和实践表明,事故应急和准备具有良好的防护效果。在事故发生后,如果及时的通知居民隐蔽,即通知居民留在家中、并关闭门窗,其防护因子就可达到10~100。在事故发展到十分严重需要撤离时,及时组织居民撤离,也是有效的防护措施,防护因子则取决于撤离的时间。医学处理是事故应急的必要环节。除服用KI外,其防护因子通常只有2-3。服用KI的效果,取决于服用的时间。如果在含有放射性碘的污染空气达到前服用,其效果可达到98%,即防护因子为50;达到时及时服用可达90%,即防护因子约10;事发后4-6小时服用可达50%,医学应急中值得重视的一个问题是心理社会问题,一些核和辐射事故发生后的经验表明,由于害怕辐射可能危害引起的焦愁和恐惧等造成的危害比真实的辐射危害要大得多。实际被污染的为100人,则可能有10万人要求进行测量。医学应急还应注意的一个问题,在医学应急中,首先需要处理的常常不是与辐射和核有关的问题,而是外伤等其他问题。由此可见,事故应急响应与准备实际上是核电站的最后的一道必要屏障。
4 核和辐射事故应急的经验与教训
对核和辐射事故应急经验与教训的总结,国际上一直十分重视,发表了一些典型事故的总结。国际原子能机构和世界卫生组织在2005年发表了专题报告“应急响应准则扩展框架的发展”,总结了近年来的一些经验。这些主要经验概括如下。
4.1 事先应制定防护行动标准。
不能由非专业人员(公众和政治家)确定标准。在切尔诺贝利事故发生后,由于事先没有明确的标准或虽有标准但公众并不了解。在事故发生后,由于公众情绪处于一种非正常状态,难于客观地看待一些问题,结果由于公众压力,不得不采用一些过于保守的不正当的行动水平,实际上使得代价高于利益。在Goiania事故,由于时间的限制和政治的压力,也很难按照国际上制定的科学原则制定应急后的干预操作水平,结果导致不合理地产生大量废物,不正当地花费大量费用和时间用于去污和废物处置。所以IAEA和WHO专家组建议:“为了执行减轻应急放射后果的防护和其他行动的国际导则应该仅仅根据辐射防护考虑”。在确定采取有关辐射防护行动的决策时,吸收防护专业人员参加是重要的。在1999年9月30日日本发生临界事故,显然不可能对我国产生任何可察觉的影响,我国一些部门启动监测系统显然是不必要的。造成这种情况的原因,也是由于决策时没有吸收专业人员参加造成的。
4.2 没有制定实际需要的操作行动水平。
没有制定实际所需的操作行动水平,各阶段的行动水平也没有作到协调一致。例如:个人剂量监测和去污、财产的去污、污染财产的解控、初始医学筛选、长期医学跟踪、被污染的非食用物件、辐射引起的伤害补偿和措施终止时间等。
4.3 行动标准应根据真实情景制定,保守的假设导致不合理的负担。
在切尔诺贝利事故时,根据保守假设采取的行动,实际上使得危害大于利益。在Goiania事故中,执行根据保守假设制定的导则实际上是造成了更大的经济和社会负担。例如:对于去污制定了很低的标准,为减轻公众的关心而采取的临时避迁,其结果是对私人财物进行广泛的去污和处置,从而导致危险的夸大,给公众心理造成不必要的负担。
5 事故应急响应和准备中值得重视的问题
5.1加强培训是应急响应和准备的关键
事故应急响应和准备主管和相关部门的官员是事故响应和准备的决策者。对这些人员进行放射生物效应、辐射防护和事故应急响应与准备基础知识的培训是十分重要的。抢救和恢复人员直接面对可能的强辐射照射,应该具有基本的辐射防护技能和知识以保护自己免受辐射危害。医务人员是负责医学处置的,但一般医务人员并不具有能够承担这一任务的知识,对这些人员进行专门的培训是必要的。这些知识包括放射生物效应、放射防护、去污方法和社会心理等。培训必需具有针对性和实用性。
5.2做好公众沟通是应急响应和准备的基础
公众沟通包括直接面对公众的沟通和通过传媒的沟通。使可能受到辐射影响的公众成员了解辐射危害的特点和辐射防护的基础知识,并掌握辐射防护的基本技能是作好应急响应和准备的基础。制定与传媒的沟通计划并定期进行沟通是事故应急响应和准备的重要组成部份。
5.3制定应急响应全过程的各项行动水平和准则
仅仅有基本标准中的干预水平和行动水平是不够的。必须制定可以实际运作的各项标准。如进出入口污染标准以及4.2节中所提的各项标准等。
5.4 装备一些专业设备
在“积极兼容”的原则下,在充分利用现有资源的前提下,装备一些设备是必要的。例如:为了保护初始响应者,装备带报警的个人剂量计和呼吸防护器具等是必要的。为了有效、快速组织应急响应,建立完善的通讯系统是必要的。为了充分利用现有资源,必须明确组成相应的网络和平台。