宁边5 MWe石墨堆核事故跨国紧急情况分析

于 红，刘 汀，程诗思，李 兰

(中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室，成都 610213)

朝鲜宁边地区有1座正在运行的5 MWe石墨反应堆(以下称为“宁边5 MWe石墨堆”)。虽然不少学者认为由于获取信息困难，我国想要针对宁边5 MWe石墨堆核事故所致应急照射情况作出准确的应急准备既不可能、也不可行，但本文仍试图通过有限信息对宁边5 MWe石墨堆核事故跨国紧急情况进行分析并根据分析结果给出我国应急准备建议，至少可以缓解宁边5 MWe石墨堆发生核事故时我国对其跨国紧急情况开展应急处置的紧迫性。

1 宁边5 MWe石墨堆概况

朝鲜位于东亚朝鲜半岛北部，西临黄海、东临日本海，北部与我国和俄罗斯接壤、南部与韩国接壤。朝鲜宁边地区位于朝鲜首都平壤以北约90 km处，与我国辽宁省丹东市隔江相望，距中朝边境约110 km[1-2]。

朝鲜宁边地区共建有以下4座核设施[3-6]：

(1)1座0.1 MWt临界装置，20世纪60年代由前苏联提供。

(2)1座8 MWt反应堆，最初是20世纪60年代由前苏联援建的1座2 MWt IRT-2000型反应堆，1974年朝鲜凭借自己能力对其进行改建并将功率提高至4 MWt，后又再次改建并最终将功率提高至8 MWt。

(3)1座5 MWe石墨堆，由朝鲜自行设计，1979年开始建造，1985年8月首次达临界，1986年1月投入运行。

(4)1座50 MWe石墨堆，由朝鲜自行设计，1984年开始建造，后于20世纪90年代停建。

由于宁边5 MWe石墨堆是朝鲜目前唯一一座正在运行的反应堆，因此本文对其进行了分析。

宁边核设施地理位置图如图1所示。宁边5 MWe石墨堆位于朝鲜首都平壤以北约130 km处，是朝鲜在宁边地区建造的第一座自行设计的反应堆，朝鲜称其为“实验核电站”[3]。关于宁边5 MWe石墨堆的信息非常有限，主要来自美国的卫星图片和资料[1]，目前能获得的对宁边5 MWe石墨堆核事故跨国紧急情况分析有用的信息仅是宁边5 MWe石墨堆是一座石墨慢化、重水冷却[7]、功率5 MWe(约20 MWt[8])的反应堆。虽然有用信息极其有限，但由于堆芯功率是对核设施核事故紧急情况做出应急准备的首要关键要素，因此本文主要基于堆芯功率对宁边5 MWe石墨堆核事故所致应急照射情况下我国的应急准备进行分析。

图1 宁边核设施地理位置图

2 宁边5 MWe石墨堆跨国紧急情况分析

跨国紧急情况是指对不止一个国家有放射性意义的实际的、可能的或察觉到的核或放射紧急情况，包括显著的放射性材料跨境释放，即：可能导致国界以外剂量或污染水平超过防护行动和其他响应行动通用准则(包括食品限制和贸易限制)的放射性材料环境释放[9]。

2.1 国际应急计划区和距离分析

国际原子能结构(IAEA)将应急准备分为以下5种类别[10]：

(1)类别Ⅰ：核电厂等设施。

(2)类别Ⅱ：研究堆、核动力推进船舶或潜艇等设施。

(3)类别Ⅲ：工业辐照、医院等设施。

(4)类别Ⅳ：核或放射性材料运输、危险源盗窃等活动和行为。

(5)类别Ⅴ：一个国家在另一个国家类别Ⅰ和类别Ⅱ设施应急计划区(EPZ)和应急计划距离(EPD)内的区域。

对于应急准备类别Ⅰ和类别Ⅱ，IAEA给出了与功率相关的EPZ和EPD最大半径建议，列于表1。

表1 IAEA建议的EPZ和EPD最大半径

从上述应急准备分类可以看出：

(1)对于朝鲜，对宁边5 MWe石墨堆的应急准备是类别Ⅱ；

(2)对于我国，对宁边5 MWe石墨堆的应急准备是类别Ⅴ，但需要确定是否有我国领土在宁边5 MWe石墨堆EPZ和EPD内。

宁边5 MWe石墨堆堆芯热功率约为20 MWt，根据表1，属于类别Ⅱ的“10≤功率<100”情况，EPZ最大半径为5 km、EPD最大半径为50 km。我国与宁边5 MWe石墨堆直线距离大于110 km，可见，我国领土不太可能在宁边5 MWe石墨堆EPZ和EPD内。

2.2 切尔诺贝利核事故实践分析

虽然宁边5 MWe石墨堆是朝鲜自行设计的反应堆，但朝鲜全面接触和获得核知识与核技术主要来自前苏联的援助[3]。

1986年，乌克兰境内的Chernobyl-4发生了世界首例7级核事故，也是迄今为止场外放射性后果最严重的核事故。Chernobyl-4堆芯采用UO2燃料，包壳用锆管制成，压力管之间以石墨为慢化剂，沸腾轻水为冷却剂。Chernobyl-4核事故属于反应性引入事故，从1986年4月26日事故发生到5月6日放射性材料释放基本结束这段时间(事故早期)[13]：

(1)发生了重大放射性材料(气体、已凝结气溶胶、燃料粒子)环境释放，总释放量约14 000 PBq(1 PBq=1015Bq)。主要放射性核素环境释放当量大致上比大气层核试验低1个数量级，比福岛核事故高1个数量级。

(2)反应堆周围风向经常改变，使得放射性材料沉积在反应堆周围几乎所有地区。其中，24%在乌克兰、35%在俄罗斯、40%在白俄罗斯。这段时间的放射性材料羽流分布，如图2所示。

图2 Chernobyl-4核事故早期放射性材料羽流分布

(3)前苏联(乌克兰、俄罗斯、白俄罗斯)采取了撤离、服碘、农业对策等应急响应行动。其中：①撤离：距反应堆30 km范围内居民、30 km范围附近高污染区域居民、较远距离高水平Cs-137沉积区域居民；②服碘：普里皮亚季居民(事故后立即)、60%～70%的当地居民(事故后1.5 d内)、到达切尔诺贝利现场的善后工作人员(事故后最初几周)；③农业对策：确保食品中放射性核素活度水平低于行动水平，即：30 km范围内的50 000头牛、13 000头猪、3 300头羊、700匹马随居民撤离，剩余牲畜宰杀和掩埋。

(4)除前苏联以外，一些欧洲国家也在国际框架下采取了应急响应行动。其中：①波兰：儿童服碘；②瑞典：进口和国产食品I-131和Cs-137控制、牧场牧牛控制，使用下水污泥作为土壤肥料限制，不食用新鲜绿叶蔬菜和清洗其他新鲜蔬菜建议、深耕建议、更高切割水平收割牧草建议；③挪威：作物收割后野外监测，丢弃和翻埋高放射性Cs活度水平作物，禁用高放射性活度水平饲料；④奥地利：禁用新鲜牧草喂牛；⑤英国：山地羊转移和宰杀限制，山地地区比赛活动规范建议。

可见，如果根据当前的IAEA应急准备分类以及EPZ和EPD最大半径建议，没有领土在Chernobyl-4撤离区(IAEA建议的EPZ最大半径上限)内的受影响国家(除波兰以外)对Chernobyl-4核事故的应急响应都仅是采取关于农业对策的应急响应行动。

2.3 我国对宁边5 MWe石墨堆的应急准备

从上述分析可以看出，无论是国际应急计划区和距离分析还是切尔诺贝利核事故跨国紧急情况实践分析都得到了相同的结论，即：如果宁边5 MWe石墨堆发生核事故，我国都仅需要采取相关食品、牛奶和饮水限制，食物链和供水系统相关限制，食品以外相关商品限制的应急响应行动做出准备。并且，这些应急响应行动可以参照我国关于食入应急计划区进行准备，其中，对环境以及食品、牛奶和饮水采取监测行动可能是必要的。

另外，如果宁边5 MWe石墨堆发生核事故，我国既可能是受影响国家，也可能是通报国，即：有责任向可能受影响国家和IAEA通报对其他国家有放射性意义的实际的、可能的或察觉到的事件的国家。因此，如果宁边5 MWe石墨堆发生核事故，我国还需要在IAEA框架下对受影响国家和通报国责任内关于通报、信息传递、公众交流的应急响应行动做出准备。并且，这些应急响应行动可以按照我国国务院公报《核事故辐射影响越境应急管理规定》进行准备。

3 结论

本文基于有限信息，从国际应急计划区和距离、切尔诺贝利核事故跨国应急实践两方面分析了宁边5 MWe石墨堆核事故跨国紧急情况，得到了以下结论：

(1)我国领土不太可能在宁边5 MWe石墨堆应急计划区和距离内。

(2)我国对宁边5 MWe石墨堆跨国应急准备的重点是对当地相关食品、牛奶和饮水限制，相关食物链和供水系统限制，食品以外相关商品限制及相应监测的应急响应行动作出准备，同时在国际框架下对通报、信息传递、公众交流的应急响应行动作出准备。