核能发电是解决能源紧缺的重要途径, 能源是人类社会存在与发展的物质基础, 亦是实现可持续发展的关键因素之一。核电站是利用原子核裂变反应释放出的能量发电, 此技术已较为成熟, 且核电站的设计和建造标准以及质量控制和质量保证要比一般工业严格, 但即便如此仍有少数核事故发生。怎样审慎、科学地发展核电事业, 提高核电站事故医学救援和辐射防护水平, 加强应急机制的建设, 减少核电站事故的损失, 有效保障公众和职业人员的身心健康显得迫在眉睫。本文通过对正常工况和异常工况下核电站辐射源项的分析以及切尔诺贝利核电站事故、日本福岛核事故的发生原因、危害及处理措施的分析, 探讨应急响应体系、人才队伍、技术装备、防护手段等应急机制的建设问题。

1 核电站辐射源项分析

核电机组主要由反应堆及反应堆冷却剂系统(简称一回路)、核辅助系统、专设安全设施系统、仪表和控制系统、电气系统、二回路汽轮发电机系统等组成。一回路内的高温高压含硼水, 由反应堆冷却剂泵输送, 流经反应堆堆芯, 吸收了²³⁵ U核裂变释放出的热能, 通过蒸汽发生器传热管壁, 将热能传给二回路蒸汽发生器给水, 在蒸汽发生器吸收热量变成高压蒸汽, 然后驱动汽轮发电机组发电。蒸汽发生器给水再被反应堆冷却剂泵送回反应堆。如此循环往复, 构成封闭回路。二回路系统内的蒸汽发生器的给水做功后的乏汽在凝汽器内冷凝成水, 经低压加热器进入除氧器, 除氧水由电动主给水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸汽发生器, 如此形成热力循环^[1]。

1.1 正常工况下辐射源项

固体²³⁵ U燃料元件包壳采用密封设计, 绝大部分的放射性物质被限制在反应堆堆芯内, 但由于燃料元件少量的破损及中子活化产物的产生, 会使反应堆一回路冷却剂中含有一定量的放射性物质。同时与一回路相连的反应堆冷却剂净化系统也会带有一定量的放射性物质, 因此放置一回路系统部件和管道的设备间、阀门间、泵房及管道间等都有一定量的辐射源存在, 会给操作人员和维修人员造成不同程度的伤害。二回路系统与一回路系统相隔绝, 因此二回路系统无放射性物质。但蒸汽发生器有可能有少量的泄漏, 从而导致一回路少量的放射性物质迁移到二回路中。在燃料厂房内设有乏燃料贮存水池, 由于乏燃料本身带有强辐射, 破损的元件也会污染水池中的水。此外, 核电站会产生一定量的放射性废气、废液和固体废物。

1.2 事故工况下辐射源项

安全壳是防止放射性物质向外环境泄漏的最后一道实体屏障, 事故期间和事故后, 安全壳外的专设安全设施和有关辅助系统的流体中也含有放射性物质。这些系统包括处在燃料厂房和连接厂房内的安全壳喷淋系统、安全注入系统和安全壳大气控制系统, 在核辅助厂房内的化学容积控制系统、硼回收系统和核取样系统。事故后由于燃料包壳破损可能导致主回路冷却剂和安全壳内大气的严重污染。事故工况下的主要辐射源是放射性裂变产物, 放射性释放的设计基准事故包括失水事故、控制棒弹出事故、蒸汽发生器传热管破裂事故、燃料操作事故、容积控制箱破裂事故、废气系统衰变箱破裂事故、安全壳外主蒸汽管道破裂等事故, 其中失水事故是造成职业照射最为严重的事故。

2 历史上重大核电站事故分析

核能的安全使用与反应堆类型、使用年限、安全、管理水平等诸多因素有关, 引发事故的原因有技术和人为等方面的因素, 一旦发生核事故对这个国家乃至整个世界都将造成重大影响, 其危害是长期的, 且极易造成社会恐慌。同时在事故应急救援及处理等工作中也会付出巨大的代价。这是人类在开发和利用核能过程中值得总结和思考的问题。

2.1 切尔诺贝利核电站事故

该核电站的反应堆是20世纪70年代引进的水冷式石墨慢化反应堆, 缺乏安全壳这道重要屏障, 在低功率时不稳定, 控制棒停堆速度太慢, 堆芯温度迅速升高, 造成氢气浓度增高(当氢气浓度达4.0%~74%时, 遇明火混合可燃气体可发生爆炸), 此外工作人员违反操作规程, 连续切断反应堆的电源, 使主要冷却系统停止工作, 以至1986年4月26日凌晨发生了猛烈爆炸, 反应堆厂房破坏, 导致大量放射性物质泄漏, 造成了欧洲大部分地区的污染。在事故发生后前苏联采取了建立应急组织、灭火和封闭被毁反应堆、辐射监测、确定安全剂量、撤出居民和保护水源、清除放射性污染、开展医疗卫生和保健工作等措施^[2]。由电离辐射引起的急性放射病最后确诊为134人, 其中28人死亡, 还有56名病人发生了放射皮肤损伤。急性损伤都发生在反应堆运行人员及现场抢救人员中^[3]。事后经多年观察, 甲状腺癌的发生率明显增加; 白血病及其他实体癌的发生率和死亡率未见明显增加, 辐射的远期效应仍在继续观察和研究之中。国际社会广泛批评了前苏联对核事故消息的封锁和应急反应的迟缓, 在瑞典境内发现放射性物质含量过高后, 该事故才曝光于天下。

2.2 日本福岛核电站事故

2011年3月11日, 日本东北部地区发生里氏9.0级地震和由地震引发的海啸, 在双重破坏下, 位于福岛县福岛第一核电站的4个核电机组核反应堆在停堆后的3月12日到16日期间相继发生氢气爆炸(核反应堆的冷却系统失灵, 反应堆内水位下降, 其核燃料棒未被冷却液浸没而处于裸露状态, 发生锆水反应, 产生大量氢气), 厂房破坏, 大量放射性物质外泄, 同时造成了日本和邻国部分民众的核恐慌, 在世界上也造成巨大的社会影响和对核电站事故的担忧。日本福岛核电站事故对抢险人员、附近居民和受放射性污染人员带来的健康影响, 将是长期和深远的, 既有近期辐射生物效应, 也有远期效应, 而且主要将以小剂量照射的远期辐射生物效应为主。本次日本核电站事故中, 由于日本政府及时采取了撤离措施, 目前尚未见公众受外照射损伤的报道。但是对于在核电站内参与抢险的工作人员和其他作业人员, 个别人有可能受到超过剂量限值的外照射^[4]。本次日本核电站事故中, 已有少数在核电站内参与抢险的工作人员因为防护措施不当, 使脚部浸泡和接触高活度放射性废水而发生局部皮肤放射损伤的报道。

通过上述分析, 我们可以看出核电站事故对人类的危害不容忽视, 核事故发生后第一时间的紧急处置和善后处理措施, 对于降低辐射危害, 保护公众和职业人员的健康尤为重要, 而做好此项工作的前提则是完善的应急机制的建立。

3 应急机制的建设 3.1 明确应急组织与职责, 建立健全应急计划

遵循"常备不懈、积极兼容、统一指挥、大力协同、保护公众、保护环境"的方针, 成立应急组织机构, 负责制定完善的应急计划和进行应急准备, 统一指挥在应急状态下的应急响应, 并负责与国家核安全部门及场外应急机构联系。

3.2 应急设施

为了加强核事故应急管理工作, 快速有效地处理核事故中的各个问题, 最大限度控制和减少事故危害, 必须设置完善的场内应急设施, 以保证应急组织实施及其响应职能。场内应急响应设施由应急指挥中心、主控制室、应急控制点、技术支援中心、应急评价与监测设施、通讯设施、医疗救护设施、后勤保障设施、消防保卫设施及其他应急设施组成。

3.3 应急状态分类和不同应急状态的响应行动^[5]

为了快速、正确处理各种核事故, 将核事故应急状态进行分类是十分必要的。

按照每一种核事故的特征、性质、规模、严重程度及后果, 将核事故的应急状态分为应急待命、厂房应急、场区应急和场外应急四个级别, 并根据不同的应急状态, 采取不同的响应行动, 具体内容如下。

3.3.1 应急待命情况下的医学应急响应行动

① 医学应急待命负责人立即赶到待命地点, 向场内应急指挥部报到, 并确认场内医疗救护组进入待命地点待命; ②启动医学应急设施、设备; 清点医学应急药品和物品; 准备伤员分类标签, 登记表格和留取生物样品的器具等; ③穿带个人防护衣具, 佩戴个人剂量计; ④必要时通知场外支持医疗机构; ⑤如果接到人员受伤的报告, 根据应急预案, 实施现场救援行动。

3.3.2 厂房应急情况下的医学应急响应行动

① 对参加事故处理人员进行健康评价, 医学预防和应急照射控制; ②根据应急指挥部的指令, 组织碘片的发放; ③如果接到人员受伤的报告, 根据应急预案, 实施现场救援行动; ④评估现场的救援能力; 如果必要, 请求场外支援, 并明确支持内容和方式; ⑤协调场内和场外应急救援行动。

3.3.3 场内应急和场外应急情况下的医学应急响应行动

① 组织伤员撤离; ②启动应急中心和场外的去污、急救设施和设备; ③对撤离人员进行污染测量和去污; ④根据场内应急指挥部的指令, 组织并跟踪碘片的发放; 根据现场伤害事故和伤员情况决定是否需要场外支持, 以及支持的内容和方式; ⑥协调场内、场外应急救援行动; ⑦如果现场有伤员, 按照急救预案, 实施现场救援; ⑧组织医务人员有序撤离到指定地点。

3.4 医学应急

核电站应建立三级医疗救护体系, 建立完善和有效的现场医疗救护机构、就近医疗救护机构和紧急医疗后援机构。不同级别的医疗救援机构承载着不同的救援任务, 分工合作。

3.5 应急准备

为了能在事故发生后, 迅速、正确、有条不紊地处理事故, 尽可能减少事故造成的损失, 平时应做好应急及救护的准备工作。

3.5.1

建立和保持必要的应急技术支持体系充分利用现有条件, 建立和保持必要的应急技术支持, 如应急决策支持、辐射监测、医疗救治、后援单位等。

3.5.2 应急物资器材准备

① 应急设施和设备准备:常规应急设施和设备, 去污室, 救护车, 常规急救药箱, 核事故应急药箱等; ②药品准备:常规急救药品, 放射性核素阻吸收和促排药品, 去污药品, 抗放药品, 治疗烧伤药品, 化学中毒特效解毒药品; ③材料和物品准备:去污材料和物品, 生物样品采集器具, 急救物品和材料, 污物收集器具。

3.5.3 应急人员准备

核设施营运单位及其承包商员工的准备和场内医务人员的准备。并保持应急组织人员稳定, 当人员变动时及时调整补充。

3.5.4 应急培训

建设单位对所有参与应急装备与相应的人员进行培训和定期复训, 应包括普通员工的培训、应急人员的培训和场内医学应急组织的培训。

3.5.5 应急演习

制订演习计划并定期举行不同类型的应急演练, 以检验、改善和强化应急准备和应急响应能力。演习计划应包括:演习的目的与要求, 演习的类型, 演习情景设计, 演习日常安排, 演习准备, 演习关键点设置, 演习实施, 演习结束和演习效果评价。

3.5.6 公众信息交流

向一般工作人员及公众交流国家相关法律法规、辐射安全、辐射防护与事故应急的基本概念与知识, 加强核能、环境与健康问题的群众性教育, 消除辐射事故对公众心理的影响^[6]。

在审慎、科学地发展核电事业的同时, 我国应加强核电站核事故医学救援和防护研究建设, 吸取前苏联切尔诺贝利核电站事故和日本福岛核电站事故的经验教训, 从应急响应体系、人才队伍、技术装备、辐射防护手段等方面, 重新审视国内现状, 加强研究和完善建设, 确保一旦核电站发生核事故时, 将损失减少到最低点, 有效保障公众和职业人员的身心健康。