核电厂火灾事故案例分析
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第三卷》第1563页（3963字）
据统计，美国自1965年3月2日～1985年5月5日共发生354起核电厂火灾，这些火灾发生的部位有33种类型，起火的原因有38种不同的情况。据统计分析，平均一个核电厂每运行5年11个月就要发生一次火灾事故。德国公布运行的18座核电厂，在182运行堆年中，共发生59次火灾，平均每座核电厂每运行3年10个月就发生一次火灾。说明核电厂的火灾概率是相当高的，火灾概率与一般火电厂火灾事故的概率基本相同。
(一)布朗斯·费瑞核电厂火灾事故
1．火灾经过。1975年3月22日，美国布朗斯·费瑞核电厂发生一起严重的火灾事故。火灾发生在与核反应堆毗邻的电缆室。一名职工在检查泄漏时，发现穿过反应堆大厅墙上电缆托架中有一个约50cm深的孔洞，发现反应堆厂房确有严重泄漏，便将两块聚乙烯粘布塞入孔洞堵塞，并点燃蜡烛检查，不慎蜡烛的火焰点燃了堵塞孔洞的聚乙烯粘布。随即用身边物品扑打火焰，未能扑灭。又用二氧化碳灭火器喷射2次，火焰未能窒息，随后又拿干粉灭火器对准孔洞喷射，仍然无效。此时，才向电厂值班人员发出报警。
火焰随着空气的流动，向孔洞深处蔓延，逐渐燃烧至反应堆大厅的内侧。这时形成2处燃烧点，一处在电缆室；另一处在反应堆大厅内，当中夹着厚厚的墙壁。在电缆室起火约15min后，启动固定二氧化碳灭火系统，又因有人进入室内检查核反应堆泄漏情况，因此延误了灭火时机。一共喷射了3次二氧化碳，虽然起到了控制火势的作用，但由于电缆存在着燃烧余热，刚把火扑灭，火又重新燃烧起来，并以很高的速度蔓延。消防队员赶到现场，整装进入电缆室，经过80min的扑救，才将大火扑灭。
在反应堆大厅里，火在距地面6m多的电缆托架上燃烧，职工登上梯子接近火焰，喷射干粉，收效不大。改用二氧化碳灭火器，又因通风系统突然停止工作，顿时烟雾弥漫，等拿到呼吸器时已经难以接近火场。消防车赶到后，经过15min的准备，7名消防队员进入核反应堆大厅，因无照明，只能借助紧急照明灯和手电筒的光线用干粉灭火器灭火。大量的烟雾严重影响视线，给扑救工作带来很大的困难。
经过5h多的扑救，火灾仍未得到完全控制，在厂长核实核反应堆基本处于稳定状态后，才使用喷雾水枪登梯灭火，又经过40min，才将大火扑灭。这次火灾使核电厂与安全有关的系统由于电缆损毁而失效，经济损失1亿美元，修复时间达1年多。
2．事故原因。这次事故是由于工作人员违反安全防火规定使用明火造成。
3．经验教训：
(1)必须制订完善严格的规章制度，认真执行防火有关规定。
(2)这次火灾是由小火引发大火的典型案例。说明该电厂在防火设计、防火分区、消防管理和设备可靠性方面均存在不少问题。
(3)核电厂火灾的扑救，必须以核电厂核安全为中心。当火灾危及核安全系统时，应首先考虑安全停堆，然后，才能全力以赴扑灭火灾。
(4)反应堆大厅是无窗建筑，由火灾产生的烟雾成为灭火的最大障碍，因此通风系统必须可靠。
(5)对电缆火灾的扑救，二氧化碳、干粉灭火器虽可以控制火势，但最有效的还是采用水喷雾灭火。这次事故中由于在无绝对把握的情况下拒绝用水救火，丧失了灭火时机。
(二)切尔诺贝利核电厂火灾事故
1．事故原因和经过。1986年4月26日，前苏联乌克兰加盟共和国基辅西北130km的切尔诺贝利核电厂第4号反应堆，发生了一次有史以来最为严重的核电厂火灾。
切尔诺贝利核电厂4号堆是1000MW级大型石墨管道式沸水反应堆(PBMK1000)，于1983年12月投入运行。1986年4月25日乘计划停堆检修前的机会，作汽轮发电机惰走带负荷的试验，但试验程序的临时改动未经安全审批。在试验过程中，操作人员的违章操作和判断失误又与PBMK反应堆设计上的固有弱点(例如，正汽泡反应性系数、控制棒设计错误、无安全壳等)结合在一起，导致了这场灾难性事故。
从4月25日1时开始，降低反应堆功率作试验准备，至26日1时23分发生事故前长达24h的过程中，操作人员急于作试验和获得不停堆重复作试验的条件，发生以下危及反应堆安全的重要事件：
(1)关闭了与汽轮发电机组停转信号相关的反应堆自动停堆保护系统；
(2)关掉了与汽水分离器水位和蒸汽压力有关的反应堆保护系统；
(3)切除了最大设计基准事故时应动作的应急堆芯冷却系统；
(4)因为反应堆严重“中毒”，把原来插在堆芯的为提供运行后备反应性的手动控制棒大部分提升到反应堆上端(按安全要求堆内至少应有30根手动棒，而在4月26日1时22分30秒时堆内总共只有6～8根控制棒)。
由于上述违反安全运行准则的错误操作，4月26日1时23分开始做汽轮发电机惰走试验时，反应堆处于正汽泡反应性占优势的状态。随着冷却剂流量下降，堆芯汽泡增多，引入正反应性使堆功率升高，而后者又使汽泡增多。1时23分40秒，值班长命令按下紧急停堆按钮，使所有控制棒和事故保护棒插入堆芯。但是，由于大多数控制棒高悬于堆芯之上，在初始插入时反而引入正反应性(由于控制棒设计错误)，遂导致瞬发超临界事故。当时功率剧增，核燃料熔化。熔融的燃料碎粒与冷却剂剧烈反应引起蒸汽爆炸，石墨燃烧，一回路系统和反应堆厂房被破坏，大量放射性物质释入大气。爆炸飞出的灼热碎片散落到邻近汽轮发电机厂房和辅助设施上面，引起多处着火。同时，因油管破裂，电缆短路和反应堆炽热的热辐射又引起汽轮发电机组着火。整个核电厂一片火海，火焰高达200余m。
火灾发生后，前苏联有关部门及时有效地组织了控制事故和灭火工作。第一批消防队员在爆炸后6min内即赶到现场，首先着手切断通向3号堆的火势。消防队员利用发电机厂房内的灭火器和消火栓在大厅里扑救并登上71m高的房顶灭火，条件极为困难。经过奋力扑救，消防队用了40min，基本扑灭发电机厂房顶的大火，又经过40min扑灭主厂房屋顶大火。总共经过4h，才于26日5时把大火完全扑灭。灭火行动的成功受到专家的赞扬，但参加抢救和灭火的核电工作人员和消防队员也受到高剂量的辐射和烧伤，造成重大伤亡。共有238人被诊断为急性放射病而住院治疗，其中已有29人死亡，另在现场死亡2人，共死亡31人。直接经济损失约134亿美元。
为了防止核物质继续危害环境，苏联空军用直升机空投了5000吨黄砂、白云石、水泥等，把破坏了的反应堆全都封了起来。
在这次事故中，有13．5万人从30km半径内撤离。他们都受到一定的外照射剂量和放射性元素进入体内造成的内照射剂量。这次事故还造成了严重经济损失和世界性影响。
2．经验教训：
(1)设计选型存在严重缺陷。造成反应堆瞬发超临界事故。当不得不按动停堆按钮时，时间已经来不及了，已不能抑制灾难性事故的发生。反应堆内状况恶化，堆功率急剧上升，形成恶性循环，大批工艺管内压力急剧增加，造成工艺管蒸汽爆炸，损坏了堆本体结构。工艺管爆破后，大量高温水蒸汽与金属锆反应，与堆芯慢化剂石墨反应，产生大量可燃气体，遇空气后发生猛烈的化学性爆炸，损坏了整个厂房，进一步引燃了堆芯的石墨。爆炸后的高温物质抛撒到房顶，引起沥青防水面30处着火。
切尔诺贝利核电厂是压力管式石墨沸水堆。它在反应堆设计方面有其固有的缺陷：①固有的蒸汽泡正反应性效应，使反应堆在冷却剂参数发生改变时，反应性和堆功率可能出现不稳定的现象。②堆内有大量的石墨作为中子慢化剂，在发生爆炸的情况下石墨经反应产生大量可燃气体，导致更猛烈的爆炸和燃烧，加大了事故后的处理难度。③压力管式石墨沸水堆核电厂没有压水堆核电厂通常采用的安全壳作为第三道屏障，因此在爆炸、燃烧发生后，堆本体和厂房受到严重破坏，使大量放射性物质外泄，造成环境的放射污染并将受其长远的影响。
(2)切尔诺贝利核电厂事故的启示：①设计核电厂必须选择成熟安全的堆型，我国已将压水堆作为发展核电厂的主要选择。②这次事故后，国际原子能机构在加强核安全工作建议中提出防火标准必须适用于核电厂灭火的需要。在这方面国际原子能机构的核安全导则已制定出新的版本。③要加强管理和培训，提高个人的技术和安全素质。