历史上发生过哪些“核事故”？
历史上发生过哪些“核事故”？
国际原子能机构于1990年制定了国际核能事件分级表，最低为0级，最高为7级，每级之间造成的影响成对数增长，大约相差10倍。4级以上的核事件被称为核事故，目前国际上发生的核事故主要有13起，其中4级事故6起，5级事故5起，6级事故1起，7级事故1起。每一起事故都是沉甸甸的教训，也为核能安全利用提供了宝贵经验[1]。
4级事故——场外无显著风险
对环境和人的影响：释放的少量放射性物质并不需要采取对当地食物的限定措施，至少1人死于辐射。
对反应堆的影响：燃料棒熔化或损坏，释放了0.1%的堆芯物质，一个装置中泄露了相当数量的放射性物质，显著提高了民众受辐射的几率。
案例：
●1955年-1979年 英国温茨凯尔共发生5起4级放射性物质泄露事故[2]。其中，有2起是从核电站的一个建筑向另一个建筑转移的过程中泄露的；有2起是从核电站的建筑堆（stack）泄露的；有1起是由核电站一个建筑的容器中，由于放热反应而泄露的。这些事故虽不是同一时段发生，但一般都概括为该核电站的1综4级事故。
●1961年1月，美军的一个实验型反应堆发生蒸汽爆炸并熔毁，造成3名操作员死亡。这是美国境内发生的唯一一起致死（fatal）核事故。事故泄露的放射性碘元素主要散布在爱达荷州的沙漠中，因此危害不大。[3]事故的原因是用于吸收中子的控制棒存在设计缺陷，在启动核电站时，突然拔出控制棒导致功率骤增。后来的设计吸取的事故的经验，被称为“卡棒准则”（"one stuck rod" criterion）。
●1969年10月，法国圣洛朗核电站的一个气冷堆中，有50kg的铀燃料熔化。1980年3月，该电站的反应堆由于石墨退火（annealing）导致反应堆部分熔化，但没有造成放射性物质泄露[4]。这是以核电为主要发电方式的法国到目前为止最严重的一起事故。
●1983年9月，阿根廷布宜诺斯艾丽丝的RA-2反应堆重新布置燃料棒时发生临界事故，造成1死2伤[5]。
●1977年2月，前捷克斯洛伐克的Bohunice核电站中，由于设计缺陷，以及工人没有移除新燃料棒上的防潮包装，导致冷却异常，反应堆过热，冷却回路损坏。拆除设备和去污工作要到2033年才能结束[6]。
●1999年9月，日本茨城县那珂郡东海村JCO核燃料制备厂发生一起临界事故 。有667人被受到不同程度的辐射（主要在3mSv到23mSv之间），3名受到严重辐射（3到17Sv之间）的工作人员有2人死亡。事故的原因是工人往一个并非用于容纳硝酸铀酰溶液的容器中加入了过多的铀，超过临界质量后，引发了临界反应。溶液中的水作为中子减速剂，助长了反应的发生。1天后工人排干了水，并加入了硼酸，停止了临界反应。事故的原因被定性为“人为失误和严重违反安全章程”[7]。
5级事故——具有场外风险
对环境和人的影响：释放一定量的放射性物质，需要采取对当地食物的限定措施，几个人死于辐射。
对反应堆的影响：堆芯严重损坏，一个装置泄露了大量的放射性物质，显著提高了民众受辐射的几率；可以由临界事故或火灾引发。
●1957年10月，英国温茨凯尔1号反应堆发生火灾，释放了大量放射性元素，随后周边500平方公里地区1个月内出产的牛奶被销毁。此次事件中，参与清理工作的人员受到的辐射剂量最大，但2000年的一项研究指出没有发现其长期健康受到了损害[8]。事故造成的原因是人员误操作导致150根工艺管熔化，反应堆石墨起火，持续了3天[9]。
●1979年3月，美国三哩岛核电站2号机组发生严重的失水事故，堆芯部分熔化，放射性物质释放到了安全壳中。由于安全壳良好的发挥了功能，事故并没有造成太严重的辐射，周围80km的200万居民中，平均每人增加的剂量还不如带一年夜光表或看一年彩电的。但美国国家核管会由于缺乏经验，错误地发出撤离警告，导致8万人惊慌撤离的混乱中，有3人被挤死。
●事故的原因是机械设备故障和人员连续误操作，同时也跟控制室指示器的界面设计缺陷有关。这次事故导致对主控制室、运行规章和人员培训进行了重大改进，对严重事故分析及应急对策高度重视，从而提高了核电站运行的安全性[10][11]。
●1952年12月，加拿大恰克河的一个反应堆由于机械故障和人员失误，导致功率骤增，发生氢气爆炸，堆芯损毁。监测结果表明事故没有造成放射性污染，也没有造成间接财产和人员伤害[12]。
●1987年9月，巴西戈亚尼亚某放疗机构将装有铯-137的放疗机废弃，但未将放射源取出，后被人偷走卖给了废品收购站。废金属商将容器打开，使粉末状的放射性物质散落，由于其颜色鲜艳好看，使许多人将其装入衣袋、放在床或涂在身上。这次事故造成7个主要污染区和85间房屋受到污染，查出121人体内受到铯-137污染，4人死亡[9]。
●2011年3月，由于9级地震引发的海啸，冲毁了日本福岛核电站的备用冷却柴油发电机，导致反应堆过热，发生了反射性物质泄漏和多次爆炸，目前此次事故被暂定为5级。
6级事故——重大事故
对环境和人的影响：泄露了相当数量的放射性物质，需要立即采取措施来挽救各种损失。
●1957年9月，位于前苏联乌拉尔南部的克什特姆镇附近的放射性废物储物罐的冷却系统失灵，液体废物逐渐变干，剩下的硝酸铵和醋酸盐发生了剧烈爆炸，1米厚的混凝土顶盖被炸开，大量放射性物质外泄，波及面积达2万多平方千米。这次事故仅次于切尔诺贝利核事故。1周后约1万名群众被疏散，他们并不清楚疏散原因。直到1990年前苏联政府才将此次事故的文件解密[9][13]。
7级——特大事故
对环境和人的影响：泄露大量的放射性物质，造成广泛的健康和环境影响，需要采取计划的和进一步措施。
●1986年4月，前苏联乌克兰境内的切尔诺贝利核电站4号机发生爆炸。这是人类历史上最严重的一次核事故。周边地区共有约3万多平方公里的土地遭受了严重污染。确诊为不同程度急性放射病者134人，有28人在数周内死亡，另有2人死于化学爆炸和烧伤，有14人在10年内死亡。联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）在研究和分析大量已有资料的基础上得出的结论是：“除受照儿童可观察到甲状腺癌增加外，在切尔诺贝利13年后没有发现与电离辐射相关的主要公众健康影响。没有观察到与电离辐射可能有关的总的癌发生率或死亡率的增加；甚至在事故清理工作人员或儿童中，作为辐射照射最灵敏的指标之一的白血病也没有增高。在与电离辐射相关的其他的非肿瘤疾病（躯体的或神经性的）方面，没有增加的科学证据[10]。”
【案例分析】切尔诺贝利究竟是怎么出事的
关于此次事故已有大量的文献讨论，比较详细的有[14]和纪录片[15]等。总的来说，事故的发生分为设计缺陷，偶然因素和违规操作几个方面：
工作人员并不清楚反应堆的设计缺陷
核电站的厂长、总工程师和负责3、4号机的副总工程师没有管理大功率核电站的经验
4号机正开始停机，进行堆芯冷却实验时，另外有电厂故障，迫使反应堆不得不半功率运行供电，积累了大量氙－135，导致反应堆中毒
允许实验开始时，准备充分的白班人员已到下班时间，换上了缺乏经验和准备的夜班人员
夜班人员要求停止实验，被副总工程师拒绝
反应堆中毒，导致功率过低，为了迅速提高功率，操作员违规抽出了大量控制棒
功率不稳定，自动警报系统多次给出各种警报，控制人员并未理睬
反应堆的设计没有考虑到水受热变成蒸汽后，会减少中子的吸收，导致功率增加，形成正反馈
功率骤增后，紧急停堆按钮被按下，本该逐渐插入所有控制棒，中断链式反应。可是控制棒插入1/3长度就卡住了，控制棒有设计缺陷，尾部是石墨而不是中子吸收剂；石墨排开了反应堆中可以吸收中子的水，反而导致功率骤增到额定功率的10倍，发生了蒸汽爆炸和二次爆炸（二次爆炸有多种说法，其中核功率骤增（nuclear excursion）较有说服力）
工作人员不相信反应堆已被炸毁，向上级报告说没事，导致了救援行动和疏散行动的迟缓
切尔诺贝利核电站没有设计安全壳，大火引起的高温导致放射性物质直接进入1200米的高空，向四周扩散
前来救火的消防人员并未告知有放射性污染，只是当成一般火灾处理[14][15][16]
最终，前苏联方面向反应堆堆芯投入5000多吨的沙子、黏土、硼砂、白云石、石灰石和铅，形成防护层。此后的1年时间中，在数十万预备役人员和工人的努力下，反应堆6个面周围被安装了6000多吨金属结构，用1m厚的混凝土封起来，也就是“石棺”，其底部也安装了冷却系统。
关于此次事故的主要原因，不同报告有不同的倾向性。1992年国际核安全咨询组在大量分析事故资料后，肯定了“反应堆结构和设计缺陷是主要原因，操作人员错误只是诱发事故发生”的结论。国际原子能机构在1996年召开的“切尔诺贝利事故”国际会议上再次肯定了这个结论。
【吸取教训】核事故帮助健全核电站安全
三哩岛和切尔诺贝利等核事故，促使各国政府重新仔细检查了核电站的基本安全特性，制定了核电站“用户要求文件”，提出了新的设计目标，要求其在安全水平和经济性上都要有提高。这些文件的主要内容是：设计原则为简单，坚固，不需要原型堆，反应堆堆芯熔化概率由10^(-3)~10^(-4)，反应堆寿命增加，堆芯换料周期延长，非计划停机频率降低等等[10]。
核事故的发生，更是推动了更安全、更经济的先进反应堆的研发。研发大体思路上分为改进型、革新型和革命型。它们分别使用了国际上已成熟的先进技术；利用依靠自然规律的非能动安全性，简化系统，减少设备；以及引入固有安全性概念，从根本上排除了产生事故的可能性。此外，各国还加强了核安全监督和审查机制，并提出了核安全文化的重要性。1991年8月，我国正式成立国家核事故应急委员会，逐步建立起国家、地方、核电厂三级应急管理机构[10]。
进入21世纪，以美国为首的核能发达国家，提出了“第4代核能系统”计划，目标是到2030年实现实用化。第4代核能系统的主要特点是，廉价，投资小，建设期短，堆芯融化概率低，无论发生什么事故都不需场外应急，能够通过对核电站的整体实验向公众证明安全性等等。同时，还有国家提出“反应堆园区”和“核舰队”的概念，把新技术的研发重点放在“杂食性”上，也就是尽量提高燃料和乏燃料的利用率，把最终的高放射性废物总量最小化，长远目标是接近或低于天然本底水平[10]。
参考资料：
[1] Wikipedia: International Nuclear Event Scale
[2] G A M Webb et al. (March 2006). "Classification of events with an off-site radiological impact at the Sellafield site between 1950 and 2000, using the International Nuclear Event Scale". Journal of Radiological Protection 26 (1): 33.
[3] Wikipedia: SL-1
[4] "INES - The International Nuclear and Radiological Event Scale"(pdf). International Atomic Energy Agency. 2008-08-01. pp. 2. Retrieved 2011-03-13.
[5] Accidents 1980's
[6] Wikipedia: KS-150
[7] Wikipedia: Tokaimura nuclear accident
[8] Wikipedia: Windscale fire
[9] 《核辐射及其相关突发事故医学应对》， 龚守良， 刘晓冬， 原子能出版社， 2006
[10] 《核能开发与应用》, 马栩泉， 化学工业出版社， 2005
[11] Wikipedia: Three Mile Island Accident
[12] Wikipedia: List of civilian nuclear accidents
[13] Wikipedia: Kyshtym Disaster
[14] 切尔诺贝利的悲剧是如何发生的
[15] Discovery记录片：《拯救切尔诺贝利》
[16] Wikipedia: Chernobyl Disaster
