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核安全

核安全（nuclear safety）包括為了防止核輻射事故以及控制並減輕核事故發生以後的不利影響的措施。

需要採取核安全措施的包括核能發電廠和其它的核設施、以及醫用、發電用、工業用和軍用的核物質的運輸、使用與儲存。核能工業中使用的反應堆的安全和性能都有所改進，而且新的內稟安全的反應堆設計已經提出，但是還沒有經過測試，因此還無法保證這種反應堆能夠設計、建造，並在實際的核電站中應用。在目前的核電站中，仍然需要考慮到錯誤可能發生，而且也可能會發生如恐怖襲擊等災難性情況[1] 。由於需要保密等各種原因，核武器的安全和使用核物質的軍用研究的安全不會由那些負責平民安全的機構負責。

清理工作人員在三哩島事故後清理放射性污染物。

總覽核過程與安全的問題

截至2011年，核安全可在以下數個狀況中:

除了熱核武器(氫彈)和核聚變研究外，所有核安全問題是指定於核電，限制生物因核污染而攝入額外輻射

因此，核安全至少涵蓋:

  • 可裂變物質的提煉，運輸，儲存，處理和棄置
  • 核反應堆的安全
  • 控制與安全地管理核武器，可用於核武器的核材料，與其他放射性物質
  • 安全地處理，用於工業，醫療，研究上的放射性物質
  • 核廢料的棄置
  • 限制在放射性物質下的暴露

機構

在國際上，國際原子能機構致力於提供安全的、保險的和和平的使用核科學與核技術。很多應用了核能的國家都有專門的部門來監督和控制核安全。

其他的機構還有：

複雜性

核電站是人類有史以來所設計的最複雜的能源系統[6]。不論如何設計如何測試，任何複雜系統都不能保證永不出錯。史蒂芬尼·庫克報告中稱：

核反應堆自身是非常複雜的機器，其中可能出錯的零件更是無法計數。當1979年三哩島的核泄漏事故發生時，核世界中的錯誤鏈條也被曝光了。一個錯誤會帶來另一個錯誤，然後接連引發一系列錯誤，一直到反應堆堆芯開始熔化，而這時世界上最訓練有素的核工程師也都束手無策。這個事故暴露了系統沒有考慮到保護公眾健康和安全的不足之處[7]。

關於核能發電系統的另一個有關複雜性的根本問題是：核電站的生命周期非常長。從建造一個商業用核電站開始，一直到安全回收它最後的放射性廢物，可能會經過100到150年的時間[6]。

核電站事故模式

 
核電站防護質量分層示意圖。
第一層是二氧化鈾自身的惰性，和它類似陶瓷的質量。
第二層是氣密封閉包裹在燃料棒外的鋯合金。
第三層是核反應堆的反應堆壓力槽，這個容器由鋼製成，厚達十餘厘米。
第四層是核反應堆耐壓、氣密封閉的圍阻體。
第五層是核反應堆建築，在新的核反應堆設計中，這是第二層的圍阻體。
[8]

人們很擔心在核電站的運行中，如果人為錯誤與機械故障並發，可能會造成非常嚴重的後果，對人和環境產生極大的傷害：[9]

工作中的核反應堆包含有大量的放射性裂變物質，如果這些物質發生擴散，將會導致直接的輻射傷害，污染土壤和植物，同時可能被人和動物吸收。如果人暴露在足夠強的輻射中，可能引起短期的疾病甚至致死，也有可能引起長期的癌症和其他疾病導致死亡[10]。

核反應堆在很多方面都有可能出現故障。如果核反應堆中核物質的不穩定性產生了無法預料的行為，就可能出現無法控制的功率異常。正常情況下，根據設計，核反應堆的冷卻系統會處理並帶走異常產生過多的熱量。然而，如果核反應堆同時發生冷卻劑的故障，燃料就可能熔化，甚至是包容燃料的容器過熱並熔化。這就叫做反應堆熔毀。由於反應堆中產生的熱量非常巨大，可以對反應堆的容器產生巨大的壓力，從而導致反應堆發生蒸汽爆炸。切爾諾貝爾核事故就是這個原因引起的。然而，在切爾諾貝爾的核反應堆在很多方面都是獨一無二的，尤其是設計中使用了正的空泡系數，這意味着冷卻系統故障會導致核反應堆功率迅速上升。蘇聯以外的所有的反應堆都使用了負的空泡系數，這是一種被動安全的設計。更重要的是，切爾諾貝爾核電站缺少圍阻體。西方的反應堆都有這個結構，這樣在發生事故的時候可以包容輻射。根據設計，圍阻體是人類建造的最結實的結構之一。

核物質的危害性

核物質如果不進行適當的處理，可能會有很大的危害性。根據實驗，接近臨界質量的核物質具有發生臨界事故的危險。大衛哈恩表示，想要在家製造一個核反應堆的放射性男童軍就是一個很好的例子，這些核實驗者沒能按照正確的安全步驟行事。實驗導致的失敗增加了放射性污染的危險。

即使裂變的副產物被適當地封裝，當他們不再有用時依然會產生放射性廢物。這些放射性廢物必須使用適當手段進行處理。另外，核反應堆中暴露在中子輻射下的物質可能含有放射性，或者被其他放射性廢物污染。還有，在核電站的運行過程中，可能會需要一些有毒的危險化學物質，這些物質也必須用適當的手段處理。

核電站的弱點

核電站在一般人的眼中都是非常堅固的目標。在美國，核電站由使用電子監控的兩排高高的圍牆包圍，在核電站附近還有許多武裝警衛巡邏[11]。核管理委員會對核電站設計時所考慮到的威脅級別是保密的，因此無法確切知道核電站能夠防守多大的攻擊力量。而且核電站緊急關閉僅須少於五秒鐘，而重啟過程則需要若干小時，這也可以嚴重牽制以釋放放射性物質為目的的恐怖力量。

在911襲擊事件以後，對核電站的空中打擊成為了一個重要問題。然而事實上早在1972年，就有三名劫機者劫持了沿美國東海岸飛行的南部航空49號航班，並威脅要將飛機墜毀於田納西州的橡樹嶺核武器工廠。在劫機者的要求得到滿足以前，這架飛機距離工廠高度僅有約2.5公里[12][13]。

如果核電站被空中打擊，能夠防止放射性物質泄露的最重要的保護就是它的遏制建築和導彈防禦系統。目前的核管理委員會主席戴爾·克萊恩表示：「核電站自身擁有結實的結構，根據我們的研究，可以在假想的空中打擊中提供足夠的保護。核管理委員會也要求核電站操作員有能力處理大火或爆炸事件，不論事件的起因是什麼。」[14]

另外，美國電力科學研究院進行了一項大性研究，對核反應堆和核廢料儲存設備的堅固性進行了測試，測試結果表明，它們可以承受類似911襲擊事件強度的恐怖襲擊。核電站產生的乏燃料經常儲存在核電站內部的某個受保護的區域[15] 或者是乏燃料運輸桶中，將它們竊取並用於骯髒彈中也是非常困難的。如果試圖竊取乏燃料的人暴露在強輻射下，很快就會失去行動能力，甚至失去生命[16]。

2010年9月，對震網計算機蠕蟲的分析表明它的主要目的是破壞核電站。這種網絡攻擊可以越過物理上的保安人員，直接對控制核電站的系統進行攻擊，因此這個發現暴露了核電站的一個新的弱點[17]。

2011年臺灣前國防部長伍世文分析，臺灣的核電廠若遭遇攻擊，散發的輻射塵會先隨季風飄散到中國大陸與東南亞，飄落海洋的輻射塵污染將會隨東海岸的黑潮洋流帶向日本與朝鮮半島，產生環境破壞。[18]

新的核技術

下一個將要建造的核電站可能是第三代反應堆，在日本已經有一些這樣的核反應堆正在運行了。第四代反應堆將會更加安全。這些新的設計可能是被動安全的，自身也更加安全。這些安全方面的進展包括三套緊急情況下的柴油發電機和附加的緊集核心冷卻系統，而不僅僅是兩個，在反應堆堆芯的上邊有裝滿了冷卻劑的大水箱可以在需要的時候自動打開，將冷卻劑傾入堆芯，遏制建築之外另有一幢遏制建築等等。

然而，如果操作新的核電站系統的工作人員缺少經驗，那麼新的核電站的安全風險可能會更大。核工程師解釋說，幾乎所有的嚴重的核事故都發生在新技術剛剛採用的時候。他認為，新反應堆和事故之間的問題是兩面的：實際運行中可能會出現仿真中無法預計的問題，人也會犯錯誤[19]。一位美國研究實驗室的領導者這樣說，「設計、建造、運行和維護新反應堆會面對這非常陡峭的學習曲線，先進的技術會使發生事故和錯誤的風險增加。技術可以認為無誤，但是人不會不出錯。」[19]

安全文化與人為錯誤

核安全討論中一個比較流行的概念是安全文化。國際核安全諮詢小組將安全文化定義為「所有人在任何對核電站安全有影響的活動中所做出的個人奉獻和問責制」[20]。這個目標是設計一個系統，使得這個系統能夠適當使用人的能力來保護系統不被人的弱點影響，同時保護人類不受系統的危險性威脅[20]。同時，也有證據表明：操作習慣很難改變，工作人員幾乎從來沒有準確地按照指示和書面條例工作，在操作人員完成工作所必需的正常工作負擔和時間約束下，違反規則是非常常見的行為。大多數試圖增進核安全文化的努力都被工作人員以一種難以預料的方式調整到另一個方向去了[20] ，因此需要使用訓練模擬器。

法國原子能委員會領導的一個評估活動表明：沒有任何技術創新能夠消除核電站運行中人為的錯誤，其中，有兩類錯誤被認為是最嚴重的，在運行過程中的錯誤，如維護和測試，還有人在小的事故中犯下一系列錯誤，最終導致整個系統崩潰[19]。

核事故與輻射事故

參見：國際核事件分級表、民用核事故列表、民用輻射事故列表和軍用核事故列表

嚴重的核事故與輻射事故包括切爾諾貝爾核事故、三哩島核泄漏事故、福島第一核電站事故等等[21][22]。

風險評估

AP1000認為反應堆堆芯損毀的最大頻率是每年損毀5.09 x 10−7個反應堆。進化功率反應堆的最大堆芯損毀頻率是每年4 x 10−7個反應堆。通用電氣對它生產的核反應堆的堆芯損毀頻率計算如下[24]：

BWR/4 -- 1 x 10-5
BWR/6 -- 1 x 10-6
ABWR -- 2 x 10-7
ESBWR -- 3 x 10-8

參見

外部連結

參考

  1. ^ Jacobson, Mark Z. and Delucchi, Mark A. Providing all Global Energy with Wind, Water, and Solar Power, Part I: Technologies, Energy Resources, Quantities and Areas of Infrastructure, and Materials (PDF). Energy Policy: 6. 2010. 
  2. ^ About NRC （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, U.S. Nuclear Regulatory Commission （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Retrieved 2007-6-1
  3. ^ Our Governing Legislation （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, U.S. Nuclear Regulatory Commission （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, Retrieved 2007-6-1
  4. ^ Health and Safety （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） www.australia.gov.au
  5. ^ Radiation Protection 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2010-01-03. www.arpansa.gov.au
  6. ^ 6.0 6.1 Jan Willem Storm van Leeuwen (2008). Nuclear power – the energy balance （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
  7. ^ Stephanie Cooke (2009). In Mortal Hands: A Cautionary History of the Nuclear Age, Black Inc., p. 280.
  8. ^ Oncor knowledge college: Nuclear Energy （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）.
  9. ^ Union of Concerned Scientists: Nuclear safety. [2011-01-21]. （原始內容存檔於2008-07-31）. 
  10. ^ Globalsecurity.org: Nuclear Power Plants: Vulnerability to Terrorist Attack （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） p. 3.
  11. ^ U.S. NRC: "Nuclear Security – Five Years After 9/11" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. Accessed 23 July 2007
  12. ^ Threat Assessment: U.S. Nuclear Plants Near Airports May Be at Risk of Airplane Attack 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2010-11-10., Global Security Newswire, June 11, 2003.
  13. ^ Newtan, Samuel Upton (2007). Nuclear War 1 and Other Major Nuclear Disasters of the 20th Century, AuthorHouse, p.146.
  14. ^ STATEMENT FROM CHAIRMAN DALE KLEIN ON COMMISSION'S AFFIRMATION OF THE FINAL DBT RULE. Nuclear Regulatory Commission. [2007-04-07]. （原始內容存檔於2008-09-20）. 
  15. ^ The Nuclear Fuel Cycle. Information and Issue Briefs. World Nuclear Association. 2005 [2006-11-10]. （原始內容存檔於2013-03-01）. 
  16. ^ Lewis Z Koch. Dirty Bomber? Dirty Justice. Bulletin of the Atomic Scientists. 2004 [2006-11-10]. 
  17. ^ Was Stuxnet Built to Attack Iran's Nuclear Program. [2011-01-21]. （原始內容存檔於2012-09-14）. 
  18. ^ 作者：方明，劉茵，韓美新，明鏡出版社. 《核電大危機》. 明鏡出版社, 2011. 2011-03-08 [2021-11-28]. ISBN 9789868953307. （原始內容存檔於2021-11-28） （中文（臺灣））. 
  19. ^ 19.0 19.1 19.2 Benjamin K. Sovacool. A Critical Evaluation of Nuclear Power and Renewable Electricity in Asia, Journal of Contemporary Asia, Vol. 40, No. 3, August 2010, p. 381.
  20. ^ 20.0 20.1 20.2 M.V. Ramana. Nuclear Power: Economic, Safety, Health, and Environmental Issues of Near-Term Technologies, Annual Review of Environment and Resources, 2009. 34, pp.139-140.
  21. ^ Newtan, Samuel Upton (2007). Nuclear War 1 and Other Major Nuclear Disasters of the 20th Century, AuthorHouse.
  22. ^ The Worst Nuclear Disasters. [2011-01-21]. （原始內容存檔於2013-08-26）. 
  23. ^ Severe Accidents in the Energy Sector (see pages 287,310,317) (PDF). [2011-01-21]. （原始內容存檔 (PDF)於2012-07-07）. 
  24. ^ Next-generation nuclear energy: The ESBWR (PDF). [2011-01-21]. （原始內容 (PDF)存檔於2010-07-04）. 


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