基本介紹
- 中文名：堆芯破裂事故
- 外文名：meltdown
- 別稱：核熔毀
- 領域：核
原因,危害,發生過的堆芯熔毀事故,三哩島核泄漏事故,車諾比核事故,福島第一核電站事故,
原因
堆芯熔毀的原因可能有以下幾種：
- 反應堆冷卻劑的冷卻能力異常降低或喪失（核電站冷卻劑喪失事故）
- 應對堆芯異常的輸出上升時，緊急停止（控制棒完全插入以緊急停機）失敗
- 堆芯發生異常過渡變化
- 大地震、重量物落下等造成堆芯受損（包括被覆管因高溫而脆化受損的情況）
- 冷卻水的迴路受阻造成冷卻能力降低
其中最主要是核反應堆的冷卻系統發生故障或因外界因素自動停止運作，即使控制棒已插入爐內，核裂變反應產生的熱也會將累積在爐內，將水燒乾。當燃料棒所包覆的鋯錫合金（Zircaloy）因爐內溫度過高而達到兩千多度的熔點時，便可能使反應堆燃料棒中的核燃料如氧化鈾外泄出燃料棒。
危害
- Zr + 2H2O → ZrO2+ 2H2↑
當氫氣無法排出而累積，與空氣混合後，則可能會發生氫氣爆炸而損壞壓力容器及圍阻體。
堆芯熔毀之後果可能是放射性物質逸出反應堆壓力容器，甚至是圍阻體。
沒有破壞圍阻體的核泄漏所發出的輻射導致的危害大多遠比核武器的小，但若圍阻體損壞，對鄰近土地的長期污染很有可能遠超過核武器爆炸。這是因為核電廠儲存的燃料及核廢料量遠超過核子彈，而且核子彈爆炸時已經將大部分的燃料給反應掉，因此核子彈的污染在短期內就會降低到可接受程度，而核電廠嚴重事故釋出的污染物質，不但數量龐大，也有數萬年以上的半衰期。
另外，核泄漏雖然不一定總會引發核災害，但已是已知核能套用上的最大安全及環保隱憂。
發生過的堆芯熔毀事故
- 1966年恩里科·費米核電廠一號機事故（Fermi 1，美國密西根州）
三哩島核泄漏事故
二號機組的迴路冷卻水沒有按照程式進入蒸汽發生器，熱量在反應堆中心處持續聚集，堆芯壓力上升，導致穩壓器卸壓閥於4時0分03秒開啟，放出堆芯內的部分汽水混合物。當下反應堆於4時0分08秒自動停堆，當反應堆內壓力下降至正常時，卸壓閥又由於故障未能自動回座，使堆芯冷卻劑以45m/s繼續外流。壓力降至正常值以下卻由於發生機械故障，在堆心壓力回復正常值後堆芯冷卻水繼續注入減壓水槽，造成減壓水槽水滿外溢；4時2分2秒主系統壓力繼續下降至11.3MPa，“堆芯緊急冷卻系統(RCIC)”的高壓注水自動啟動，向堆芯注入冷卻水。但反應堆操作員未判明卸壓閥沒有回座，反而於4時3分13秒關閉了應急堆芯冷卻系統，停止了向堆芯內注水。
一迴路冷卻水大量排出造成堆芯上部失水，堆芯上部燃料棒的溫度超過2760度，堆腔上部形成了蒸汽。反應堆操作員恢復高壓安注系統和主泵運行後，260度的水遇到2760度堆芯，堆芯燃料棒像玻璃一樣破裂，堆芯坍塌。堆芯90%的燃料棒包殼破損，47%的核燃料已經融毀並發生泄漏，系統發出了放射性物質外漏的警報，但由於警報響起時並未引起運行人員的注意，甚至現時的紀錄報告都指出沒有人注意到警報。直到當天晚上19時50分，二號堆實現強迫循環，但運行人員始終沒有察覺堆芯的損壞和放射性物質的外漏。
車諾比核事故
車諾比核事故（或簡稱“車諾比事件”），是1986年4月26日蘇聯烏克蘭普里皮亞季市車諾比核電站發生的核反應堆破裂事故。該事故被認為是歷史上最嚴重的核電事故，也是首例被國際核事件分級表評為最高第七級事件的特大事故。主因為反應堆進行供電測試時，因設計缺陷與操作人員的訓練不足，功率的劇增導致反應堆被破壞，並使大量的放射性物質被釋放到環境中。最初發生的蒸氣爆炸導致兩人死亡，接踵而至的絕大部分受害者的病因及死因都歸咎於事故中釋放的高能輻射，然而輻射塵少量放射導致的影響依舊爭論不休。
1986年4月26日凌晨1點23分（UTC+3），烏克蘭普里皮亞季鄰近的車諾比核電廠的第四號反應堆發生了爆炸。連續的爆炸引發了大火併散發出大量高能輻射物質到大氣層中，這些放射性塵埃涵蓋了大面積區域。這次災難所釋放出的輻射線劑量是二戰時期爆炸於廣島的核子彈的400倍以上。核輻射塵污染過的雲層飄往眾多地區，包括前蘇聯西部的部分地區、西歐、東歐、斯堪的納維亞半島、不列顛群島和北美東部部分地區。此外，烏克蘭、白俄羅斯及俄羅斯境內均受到嚴重的核污染，超過336,000名的居民被迫撤離。前蘇聯官方的報告表示，約60%受到輻射塵污染的地區皆位於白俄羅斯境內。經濟上，這場災難總共損失大概兩千億美元（已計算通貨膨脹），是近代歷史中代價最“昂貴”的災難事件。
這次意外引起了全世界對於蘇聯核電工業上的安全顧慮，並減緩了一系列的核電工程進度。同時，此事件促使蘇聯政府的訊息公布更趨透明化。蘇聯解體後的獨立國協及各獨立國家，包括俄羅斯、烏克蘭、白俄羅斯，至今仍為車諾比事件所遺留的一系列污染問題付出極大代價。此次事故對當地乃至全球生態造成了難以想像的負面影響，僅事件所造成的死亡人數就因主觀與客觀的原因難以精確計算——前蘇聯時期的刻意隱瞞，使得統計工作變得非常困難。事實上，前蘇聯當局在事件發生後不久，就禁止醫生在死亡證明上提及“輻射線”的死因事實。
由國際原子能總署和世界衛生組織所主導的車諾比論壇在2005年所提出的車諾比事件報告中，共56人死亡（47名救災人員，9名罹患甲狀腺癌的兒童），並估算在高度輻射線物質下暴露的大約60萬人中，將額外有4,000人將死於癌症。此數據包括已診斷出的4,000名兒童甲狀腺癌將造成的死亡數字（依據白俄羅斯的經驗，存活率接近99%）。綠色和平組織所估計的總傷亡人數是93,000人，但引用在一份最新出爐的報告中的數據指出發生在白俄羅斯、俄羅斯及烏克蘭單獨事件在1990年到2004年間可能已經造成20萬起額外的死亡，但此數字來源並非來自經過同儕審查的學術論文。儘管疏散區域和某些限制地區還有些管制，但是大多數的受影響區域已經被認為可以安全地居住和進行經濟活動，針對此地附近的廢棄都市進行“輻射觀光”的金額還在逐步成長。
福島第一核電站事故
福島第一核電廠事故（日語：福島第一原子力発電所事故/ふくしまだいいちげんしりょくはつでんしょじこ）是位於日本福島縣海濱的福島第一核電廠，因2011年3月11日發生的東日本大震災所引起的一系列設備損毀、堆芯熔毀、輻射釋放等核能災害事件，為全球自1986年車諾比核電廠事故以來最嚴重的核能事故，也是第二起在國際核事件分級表中被評為第7級（最嚴重等級）的核電廠事故。
福島第一核電廠設有6個沸水反應堆機組。在地震發生時，僅有1至3號機組正常運轉，4至6號機組則因定期檢查而停機中。當偵測到地震時，1、2、3號機組亦立刻進入自動停機程式，因此廠內發電功能均告停止。同時機組與電力網的連線也遭受到大規模損毀，只能倚賴緊急柴油發電機驅動電子系統與冷卻系統。但是，隨即而來的大海嘯淹沒了緊急發電機室，損毀了緊急柴油發電機，令冷卻系統停止運作，反應堆開始過熱。地震與海嘯造成的損毀也阻礙了外來的救援。在之後的幾個小時到幾天內，1、2、3號發生了堆芯熔毀。員工們努力設法使反應堆得以冷卻，但之後又發生了幾宗氫氣爆炸事件。政府命令使用海水來冷卻反應堆，這也意味著未來修復反應堆的念頭徹底被打消。
為避免輻射外釋危害附近居民健康，日本內閣官房長官枝野幸男於3月12日發布緊急避難指示，要求福島核電站周邊10千米內的居民立刻疏散。他表示：“因為核反應堆無法進行冷卻，為預防萬一，希望民眾緊急避難。”輻射半徑10千米範圍內的居民都被迅速疏散，規模約4萬5000人左右。稍後，又將疏散半徑擴展至20千米。可是，在核電廠內工作的員工都遭到輻射曝露，當輻射水平過高的時候，還必須暫時撤離工作崗位。經過多日努力，電力網終於在3月20日恢復供電，使各機組能陸續恢復自動冷卻功能。
4月12日，日本原子力安全保全院（簡稱“原安院”）將本次事故升級至國際核事件分級表中最高的第七級，是第二個被評為第七級事件的事故（第一個為1986年發生在前蘇聯的車諾比核事故）。這意味著本次事故為“可能會造成嚴重的健康影響及環境後果”的特大事故。由於與民眾聯絡溝通不良，並且未能有效地管理緊急事故，日本政府與東京電力公司飽受外國輿論界批評。
日本政府估計釋入大氣層的總共輻射劑量大約是車諾比核電廠事故的十分之一。大量放射性物質也被釋入土地與大海。日本政府在離核電廠30–50km區域檢測出過高濃度的放射性銫，令人萬分擔憂，政府因此下令禁止買賣在此區域出產的食物。東京政府官員一度建議避免使用自來水調製料理給嬰兒飲食。
這次事故已經嚴重地傷害了幾位核電廠員工，雖然未有任何員工因為直接輻射曝露而不幸死亡，但有6位員工吸收到超過“終身攝入限度”的輻射劑量，約有300位員工也吸收到較大量輻射劑量。在核電廠附近居住的民眾，因累積輻射曝露量而在未來患癌症死亡的人數估計約在100人以下。
2011年12月16日，日本首相野田佳彥宣布福島第一核電站核泄漏已得到有效控制，1、2、3號反應堆冷停機成功，核事故處理第二階段工作結束。但是，妥善清理周邊區域的輻射污染，並且將整個核電廠除役，第三階段可能還需要幾十年不怠不懈地努力工作才能達成目標。
2013年7月22日，在事故發生之後兩年又幾個月，東電錶示，核電站內的放射性污水正泄漏流入太平洋，當地漁民與核子監督機構的專家早先就懷疑會發生這問題。而東電先前堅決否認這問題的存在。因此，日本首相安倍晉三命令政府介入處理這緊急問題。8月20日，核電站又發生一起事件，多達300噸的高輻射濃度污水從污水儲存槽外泄。這污水足以危害附近工作員工的健康。這次污水外泄事故被評為國際核事件分級表中的第三級。8月24日，東電錶示，導致福島第一核電站蓄水罐存儲的放射性污水大量泄漏的原因是蓄水罐變形。此前東電曾經用橡膠圈對蓄水罐進行了密封，防止蓄水罐變形，但是，近日橡膠圈可能已經因老化而喪失功能。8月26日，日本政府採取緊急措施，直接出面解決外泄問題，避免這問題變得更嚴重，這動作顯示出政府對於東電缺乏信心。9月3日，日本政府準備投入470億日圓經費阻止污水外泄，並且建設凍土牆與除污裝置。9月19日，日本首相安倍晉三親自視察核電站並且做出指示，除了先前除役的四個反應堆以外，完好但停機的第五、六號反應堆也應報廢，專心處理污水問題。安倍說：“此行目的正是要親自見證。”
2017年1月30日，東電安排工作人員在安全殼外部將攝像機送入並拍攝照片並確認，反應堆壓力容器下方的腳手架出現了約1平方米的破洞，根據推測，這是由於核燃料融穿壓力容器後滴落導致的。在此之前(2011年)也曾有訊息已經指出反應堆內部可能發生了融穿的情況
2017年2月9日，東電先後控制兩個機器人深入安全殼內部檢查反應堆狀況，但均在到達目標位置之前由於輻射出現故障。此時安全殼內的輻射量為650希瓦特，目前仍沒有方法得知反應堆內部具體情況。
