福岛核事故应急救援分析及 其对我国的启示

仇九子

2011年3月11日，日本发生里氏9.0级地震，并伴随14m海啸，引起福岛第一核电站1号 4号机组发生爆炸，大量放射性物质泄漏，造成了严重的环境污染。事故发生后，日本政府和福岛核电站运营商——东京电力公司，积极开展了救援工作。然而，由于地震和海啸对基础设施造成了严重的破坏，加上缺乏专业的救援队伍和装备，导致事故救援效果并不理想。本文对福岛核事故的原因和救援过程进行了认真细致的分析，并针对我国核电发展形势以及核事故应急救援技术和队伍的现状，提出了提高我国核电消防安全水平和增强核事故应急救援能力的对策。

1 福岛核事故基本情况

1.1 福岛第一核电站概况

日本福岛第一核电站位于福岛县双叶郡大熊町沿海，有六台机组。1号机组于1971年 3月投入商业运行，设计寿命40年，已达到最高服役年限。2号 6号机组分别于1974年7月、1976年3月、1978年10月、1978年4月、1979年10月投入商业运行。1号机组为BWR-3型，输出电功率为439MW；2号 5号机组为BWR-4型，输出电功率均为784MW；6号机组为BWR-5型，输出电功率为1067MW。1号机组的安全壳为MARK-I型，2号 5号机组的安全壳为MARK-II型，6号机组的安全壳为MARK-III型，六台机组在同一厂址，全是第二代沸水堆，均属于东京电力公司。

1.2 事故基本情况

3月11日，地震发生前，福岛核电站的1、2、3号机组处于运行状态，4、5、6号机组处于定期停堆检修状态。地震发生后，核电站的外部供电线路遭受破坏，应急柴油发电机紧急启动，处于运行状态的1、2、3号机组紧急停堆。

核电站紧急停堆后，1、2、3号反应堆中的核燃料仍在缓慢“燃烧”（热功率约为额定热功率的5%），放出热量，需要持续进行冷却。但是，一小时后，海啸袭来，核电站厂房被海啸吞噬。应急柴油发电机和循环冷却系统均遭到严重破坏，丧失工作能力，堆芯冷却停止。

反应堆在停止冷却后，温度不断上升，冷却水持续汽化，压力容器内部压力急剧增大。为了防止压力容器发生蒸汽爆炸，工作人员通过泄放阀门不断释放反应堆中的水蒸气。

随着蒸汽的不断泄放，反应堆中的冷却水位持续下降，核燃料棒逐渐露出水面。露出水面的核燃料棒开始干烧，其温度迅速升高，当核燃料棒温度达到800℃以上时，核燃料棒外层的金属锆包壳与水蒸气发生化学反应生成氢气。氢气发生爆炸，破坏了外层建筑、安全壳、乃至压力容器；当露出水面的燃料棒温度继续上升，达到约2000℃时，燃料棒发生熔化，原来被金属锆外壳包裹的放射性物质（包括碘-131和铯-137）大量泄漏，造成严重的环境污染。

同样的原因，4号机组由于无法给乏燃料池冷却水进行循环冷却，乏燃料池的水温不断升高，水位不断下降。锆水反应生成的氢气发生爆炸，乏燃料棒熔化，最终也导致放射性物质大量泄漏。

核泄漏事故导致福岛核电站内部的最高辐射剂量率超过1000mSv/h，附近海水中碘-131超标数千倍，福岛核电站周围的土地、海洋受到严重污染，30km范围内的数十万居民撤离家园，附近地区的蔬菜、牛奶、自来水均受到放射性核素污染。放射性烟云随大气飘到了太平洋、美洲、欧洲上空，在比邻的韩国、朝鲜、俄罗斯、中国以及美国等国家都检测到了福岛核电站泄漏的放射性物质。

2 应急救援情况及其分析

事故发生后，东京电力公司和日本政府相继启动了应急响应程序，积极组织人员对反应堆进行注水冷却、抢修电力、检修电器等应急作业，阻止事故扩大，全力恢复冷却系统功能。然而，结果表明，此次事故救援存在许多问题和不足，事故处置并未达到安全停堆的预期目标。

2.1 应急救援情况

2.1.1 紧急注水，冷却堆芯

3月11日，地震和海啸发生后，福岛核电站的柴油发电机、反应堆冷却系统、电气系统遭到严重损坏，核电站员工迅速向反应堆注入淡水进行应急冷却，防止堆芯熔化。但因核电站的备用淡水存量有限，无法循环散热，不能满足冷却需要。导致1、2、3号机组堆芯和4号乏燃料池水位下降、核燃料棒熔毁、发生氢气爆炸，造成严重的核泄漏。5、6号机组冷却系统的电力丧失，情况同样十分危急。

核泄漏事故发生后，核电站500名工作人员迅速撤离。核电站50名有丰富工作经验的老员工，为了捍卫国家和公众安全，抱着必死的信念，自发组成敢死队，留守在核电站继续进行注水冷却作业。随后，又有一批工作人员返回核电站，加入到他们的队伍中，轮流进行注水和抢修电力的工作。

2.1.2 注入海水，控制事态

由于缺乏冷却用的淡水， 1、2、3、4号机组接连发生氢气爆炸事故。为了阻止事故的进一步扩大，从3月17日开始，日本自卫队和东京消防厅利用消防车辆和供水装备从太平洋抽取海水，持续向4个机组进行注水作业。注水后， 1号 4号机组的表面温度均降低到100℃以下，注水工作取得了一定的成效，事故有所缓解。同时，为防止5、6号机组发生氢气爆炸，在机组所在厂房顶部钻出了数个排气孔。

通过连续的注水作业后，环境的辐射监测值出现下降。监测显示，3月20日8时30分，在2号机组西北约0.5km处的放射线剂量率已降至2625μSv/h，而3月19日14时这一数值是3443μSv/h。

2.1.3 抢修电力，恢复供电

事故发生后，在向反应堆进行注水冷却的同时，东京电力公司加紧修复外部供电线路以及核电站的应急柴油发电机和电气系统。

经过抢修人员的艰苦努力，3月19日，5、6号机组的应急柴油发电机恢复工作，乏燃料池冷却系统恢复运转，5、6号机组的危险随之解除；3月20日，1、2、5、6号机组获得外部电力供应，福岛第一核电站恢复外部供电工作取得进展；3月22日，4号机组与外部电网成功连接，4号机组的危机化解。晚上23时59分， 3号机组也与外部电源成功相连，3号机组的控制室恢复照明。至此，福岛第一核电站的6台机组全部获得外部电力。但是，由于1号～4号机组的电气设备在海啸中均遭到严重损坏，反应堆冷却系统还无法恢复工作。尽管如此，获得稳定电力给救援工作带来了很大便利。

2.1.4 改注淡水，阻止熔毁

3月21日下午，福岛第一核电站3号、2号机组相继冒出灰色和白色烟雾。在2号机组冒烟后，监测到福岛第一核电站正门附近的辐射剂量率骤增，随后慢慢降低，恢复到先前的水平。

3月24日上午，福岛第一核电站1、2、3、4号机组又一次冒出白烟。在1、2、3、4号机组建筑内积水中出现高浓度的放射性物质，2号机组积水的核辐射剂量率超过1000mSv/h。而且，东京电力公司在积水中检测出放射性物质铈-144、碘-131、钴-60、锝-99m、铯-134、铯-137、钡-140以及镧-140等。这些核素都是核裂变的产物，除碘-131和铯-137外，其他物质通常被封闭在燃料棒内，很少会出现在反应堆的水里。这表明反应堆的核燃料棒已发生严重熔毁。

分析表明，海水中的盐分腐蚀压力容器，可能导致压力容器破裂，冷却水外泄；或随着海水不断汽化，盐分结晶沉积，导致冷却功能失效。致使堆芯温度升高，燃料棒再次熔毁，大量放射性物质泄漏。其中，部分放射性物质随积水流入大海。

3月25日，鉴于海水中的盐分对反应堆造成的损坏，消防人员开始从核电站附近的水库汲取淡水注入到堆芯损坏最严重的1号和3号机组进行冷却。美国航母也为福岛核电站提供部分冷却用淡水。3月27日，对福岛第一核电站的1号 4号反应堆全部注入淡水进行冷却，事故状况得到控制。

2.2 救援情况分析

日本福岛核电站发生严重的核泄漏事故，其直接原因是在地震和海啸的双重袭击下，核电站的安全系统遭到了严重的损坏，应急冷却功能丧失；其间接原因是东京电力公司和日本政府在应急管理上存在不足，缺乏专业的救援队伍、装备以及行之有效的应急措施。无论是作为核电运营商的东京电力公司，还是具有监督管理职能的日本政府，在此次事故的处置中，都存在着判断不准确、救援不及时、处置不专业、保障不得力的情况。以致贻误了战机，导致事态失控，造成了严重的核泄漏。

2.2.1 存在侥幸心理，忽视公众安全，丧失最佳救援时机

3月11日，在遭受海啸袭击、应急柴油发电机和冷却系统失灵后，东京电力公司为了保全核电机组，忽视公共安全，没有及时向反应堆中注入硼酸溶液来抑制核裂变反应。在淡水不足的情况下，既没有设法寻找淡水，也没有用海水对堆芯进行冷却，导致事态一步步失控，直至发生了核泄漏。

福岛第一核电站采用的是沸水反应堆，其冷却剂是淡水。向反应堆注入硼酸或海水，会腐蚀反应堆，可能导致反应堆报废。在事故发生之初，为了避免反应堆报废，东京电力公司心存侥幸，既没有往反应堆注入硼酸和海水，也没有如实向政府汇报事故情况，请求和接受国际援助和技术支持，以致丧失了最佳处置和救援的时机。

2.2.2 缺乏应急救援预案以及专业的应急救援队伍和装备，导致事故处置顾此失彼、力不从心

无论是日本政府，还是东京电力公司，对核事故应急救援工作没有做好充分的准备，缺乏一支专业的、装备精良的核电消防应急救援队伍，更没有针对事故情况制定相应的应急预案。以致在事故发生后，不知所措，不能及时、科学、有效地对事故进行处置，阻止事态扩大。

3月11日，在反应堆冷却系统失效后，东京电力公司没能在第一时间采取有效措施，控制事故状态，造成4个机组接连发生氢气爆炸、燃料棒熔毁，最终发生严重的放射性泄漏事故。使事故处置的危险性、复杂性和难度急剧增加，事故后果急剧升级。

在发生核泄漏后，日本政府派遣自卫队前往救援。但是，由于自卫队一方面缺乏核事故应急救援的专业技能和装备，另一方面对核辐射有强烈的恐惧心理，致使救援工作一拖再拖，未能顺利展开，导致事故进一步扩大。作为福岛第一核电站运营企业的东京电力公司同样缺乏专业的救援队伍和装备，面对事故，束手无策，也显得苍白无力。

面对不断恶化的事故状态，3月18日，东京消防厅临危受命，派遣消防队前往福岛核电站参与注水作业，才使事故状态得到了暂时的控制和缓解。然而，同样由于缺乏专业的救援知识、技能和精良的装备以及必要的应急救援物资，救援效果并不理想。

另外，由于缺乏应急救援预案和必要的装备，消防队没能及时用大功率消防泵远距离抽取淡水对反应堆进行冷却。只能向反应堆注入海水进行冷却，为事故救援埋下了新的隐患。海水中的盐分腐蚀压力容器，使压力容器遭到破坏，出现裂缝，造成大量冷却水泄漏；由于反应堆中的海水不断汽化，结晶出的盐分，使反应堆冷却功能再次失灵。这些都是导致核燃料棒再次发生熔化，释放出大量放射性物质的根本原因。

2.2.3 救援活动缺乏体制完善、运行高效的组织和指挥体系，救援效率低下

从福岛核事故的救援行动来看，日本缺乏健全的应急救援组织体系，缺乏高效、快捷的应急响应机制，缺乏统一、协调的组织指挥，缺乏强有力的后勤保障系统，缺乏专业的应急救援队伍和装备。救援活动职责不清、指挥不灵、处置不当、保障不力，没能把应急救援的各个环节在第一时间有效地组织和调动起来，实现及时救援、有效控制、确保安全的行动目标。

3 福岛核事故应急救援的启示

日本福岛核事故应急救援给我们留下了一些宝贵的经验，但更多的是沉痛的教训，值得我们深思。

3.1 及时、科学、正确的事故应急是保障核电安全的最后一道防线，核电专业消防部队是这道防线的构筑者和守卫者

2011年3月11日福岛核事故和1986年4月26日切尔诺贝利核事故［1-5］应急救援中都有消防队伍参加，但这两起事故救援的结果却有天壤之别。前苏联由于拥有一支经验丰富、装备精良的核电消防专业队伍，在切尔诺贝利核电站4号核反应堆发生爆炸事故后，这支专业消防队伍在4分钟内就赶到了事故现场，及时、科学、正确地处置了事故，成功保住了与4号反应堆比邻的3号、2号和1号反应堆，并最大程度地限制了放射性物质的泄漏。而日本由于缺乏一支专业的核电消防救援队伍，在3月11日福岛发生核事故后，消防队伍没有在第一时间赶赴事故现场进行正确的应急救援，导致事故失控，状态不断恶化。直到18日，在首相菅直人的命令下，东京消防厅才派消防队员前往救援。从救援过程来看，在发生福岛核泄漏事故后，无论是核电运营单位还是自卫队，在事故处置中，都显得有些盲目混乱、力不从心。直到消防队员参与救援，用消防车辆和装备进行处置，才使事故得到一定程度的控制。

由此可见，正确的消防应急救援是核安全的最后一道防线，而核电专业消防部队是这道防线的构筑者和守卫者。

3.2 专业的核事故应急处置应从核裂变的本质出发来解决

福岛核事故的根本原因是应急冷却系统遭到破坏，核裂变释放的热量无法排出，导致堆芯温度上升、冷却水持续汽化、水位不断下降，引起锆水反应产生氢气爆炸和燃料棒熔毁，发生核泄漏。因此正确的事故处置方法是：（1）往反应堆注入过饱和硼酸溶液，抑制核裂变，减少热量产生；（2）依靠消防力量和装备，向反应堆中不断注水进行冷却，或构建外部循环水冷却系统，将反应堆中的热量释放出来；（3）抢修外部供电系统和反应堆应急冷却系统，争取使反应堆应急冷却系统早日恢复运行。

只有按照科学规律，及早研究和制定应急救援预案，在事故发生时采取及时、正确、有效的应急措施，才能确保核安全和公众安全。反之，如果缺乏应急预案和正确的处置措施，或不顾公众安全，心存侥幸，盲目保堆，必将产生严重的事故后果。

3.3 加强核电消防技术研究和队伍建设、提高核事故应急救援能力，是保障公众安全和社会稳定的重要基础

日本在福岛核事故处置中表现出的混乱和低效表明，日本在核事故应急救援技术研究以及应急队伍和装备建设等方面存在着严重的问题和不足。此次事故再一次说明，完善核电消防安全措施、加强核电消防和应急救援队伍建设、健全日常监督管理制度、配齐应急救援装备和器材、加大对核电消防安全与应急救援技战术研究，制定切实可行的应急救援预案,对于保障核电消防安全乃至核安全具有重要的意义，它是保障公众安全和社会稳定的重要基础。

3.4 完善的应急救援组织体系，是确保核事故应急救援及时、科学、高效展开的前提条件

这次福岛核事故应急救援还表明,日本在核事故应急组织和指挥体系、应急响应程序以及保障机制等方面也存在着严重的问题和不足。日本政府在核事故应急救援方面准备不足，缺乏反应灵敏的应急救援指挥体系，缺乏分工合作的应急救援联动机制，更缺乏反应快速、功能专业的应急救援队伍和机制健全、功能完善的应急救援保障体系。导致整个救援过程杂乱无序，没有章法，顾此失彼，最后酿成严重的核泄漏事故。

应急救援的效能，由组织协调、决策能力、救援队伍的素质、装备技术、后勤保障等要素决定。合理的应急救援体系、专业的应急救援力量和完善的应急救援保障机制，是核事故应急救援得以实施和最终取得胜利的必要条件。应急救援体系必须建立在政府统一领导的基础上，充分发挥各职能部门的优势，做到责任明确、分工合作。

4 提高我国核电安全水平与应急救援能力的对策

日本福岛核事故给全世界人民又一次敲响了警钟。随着我国能源结构政策的调整和核电事业的快速发展，核电安全问题日益突出，我国核电消防技战术研究及其队伍建设严重滞后于核电产业的发展。因此，积极开展核电消防技术标准制定与技战术研究，培养核电消防专业人才，加强核电消防救援队伍和装备建设，建立和完善核事故应急救援组织体系，是我国面临的一项紧迫而艰巨的任务，必须引起有关部门高度重视。

4.1 制定统一、科学、规范的设计、管理和救援技术标准，增强我国核电站抗御风险的能力

我国的核电已进入快速发展期。目前，我国核电运行装机容量为1080万千瓦，共13个机组；在建装机容量为2665万千瓦，共26个机组。按照我国核电中长期发展规划，到2020年，我国核电运行机组将达到65个左右，同时在建机组28个。

为了确保我国的核安全，防止核事故发生，就必须要提高核电站的安全性和事故救援能力。为此，针对我国缺乏核电消防技术标准的现状，建议我国有关部门尽快研究制定统一、科学、规范的核电消防设计、管理、审核、应急救援队伍建设以及装备技术标准，增强我国核电站抗御风险的能力，确保我国的核电事业和国民经济安全、快速、稳步发展。

4.2 加强核电消防与应急救援高层次专业人才的培养，为核电安全与事故救援提供智力保障

核电消防与应急救援专业人才的缺乏是导致日本福岛核事故救援失败的重要原因。对事故的正确判断和专业处置，是事故应急的关键，而这要靠专业救援人才来实现。因此，加强核电消防与应急救援专业人才的培养，为我国核电消防安全提供智力支撑，是我国当前面临的一项紧迫而艰巨的任务。

4.3 积极开展核电消防与应急救援技战术研究，不断提高我国核电站运行管理和事故处置水平

随着我国能源结构政策的调整和核电事业的快速发展，核电安全问题日益突出。核事故和其他事物一样，有其发生发展的本质规律，只要我们掌握了其运动变化的本质规律，就可以通过技术手段有效地预防和避免，也是可以通过科学救援进行有效控制。万一发生核泄漏事故，也可以通过正确的应急救援限制放射性事故的后果。为此，建议有关部门成立专门的研究机构，组织人员积极开展核电消防与应急救援技术研究，不断提高我国核电安全水平和事故处置能力，保障我国的核安全、经济安全与公众安全。

4.4 加强核电消防应急救援队伍建设和装备配备，不断提高事故应急救援能力

根据消防法，公安消防部队是重大灾害事故抢险救援的专业队伍和骨干力量。然而，目前我国公安消防部队还没有核电消防的专业队伍，缺乏核事故应急救援的经验，处置核事故应急救援的能力还比较弱，还不能满足核电发展对公安消防部队的要求。

因此，我国有必要借鉴前苏联的核电消防的经验，吸取日本的教训，尽快建立一支规模适当、业务精湛、装备精良的公安核电消防队伍，加强专业人才培养和应急救援队伍的日常培训，加大消防车辆以及核辐射防护装备和器材的配备力度，健全消防监督管理制度，完善灭火救援预案的制定与演练，切实提高我国核电消防能力，确保我国的核电安全和国民经济的发展。

4.5 进一步完善核电事故应急救援组织体系，确保事故响应和处置的高效与快捷

经过长期建设，我国的核事故应急管理工作取得了重大进步，应急救援力量也得到了加强。尤其是自2009年以来，各省、直辖市、自治区依托公安消防总队建立了综合应急救援总队，进一步提升了防御重大灾害事故的能力。但由于核事故处置具有专业性强、危险性高、危害性广、难度大以及发生概率极低等特点，导致和其他国家一样，我国对核事故应急救援重视不够、准备不足、分工不清、责任不明。因此，在我国核电快速发展的新形势下，进一步完善统一指挥、责任明确的核事故应急救援组织体系，建设一支反应快速、功能专业的核电消防应急救援队伍，建立健全功能强大的应急救援保障体系，对于提高我国核事故响应速度和处置能力具有十分重要的意义。

5 结束语

发展核电是我国能源建设的战略决策，保障核安全是发展核电的先决条件。针对我国核事故应急救援力量比较弱、装备比较差、经验不足的现状，吸取切尔诺贝利和福岛核事故应急救援的经验和教训，积极完善我国核事故应急救援组织体系，大力加强我国核电消防专业队伍和装备建设，积极开展核电消防技术标准与事故应急救援技战术研究，不断提高我国核电安全水平与事故应急救援能力，对保障我国的核电安全、公众安全和经济安全都具有十分重大的意义。