國際核事件分級表及應用實例

康 慧

（中國電力工程顧問集團公司，北京 100120）

核技術，因在其應用中產生電離輻射，有可能對人體健康和生命及環境帶來重大危害，特別是受切爾諾貝利核事故和三哩島核事故的影響，使得核與輻射安全受到世界范圍的特殊重視。

總結世界上已發生的核事件（事故），有很多值得吸取的經驗教訓，其中，最重要的是：當發生核事件（事故）時，應如何真實、及時、恰如其分地向公眾和媒體通報，本文將通過國際核事件分級表的主要內容和8個應用實例，介紹與核事件（事故）有關的基本知識。

1 國際核事件分級表

為了保證核與輻射安全，取得公眾的信賴，世界各國在核技術的研究、開發和應用中，在核設施設計、建造、運行和退役過程中，采取了一系列技術措施及管理措施，制定了一整套理論和原則，以法律和法規的形式頒布并嚴格實施。

但是，核設施不可避免會發生事故，一旦發生事故，為了避免誤傳、誤導、謠言、夸大、縮小、隱瞞等現象的發生，使公眾和媒體及時而準確地了解真相，國際原子能機構（IAEA）在1986年主持制定了《及早通報核事故公約》，我國于1986年9月26日簽署了該公約。

核事件是十分復雜的，如果使用專業性的術語進行通報，缺少專業知識的公眾和媒體很難理解其所達到的程度，這就需要有一種易于理解的統一的術語向公眾媒體通報核設施所發生事故的嚴重程度，使核工業界、新聞界和公眾取得對事故的共同理解。為此目的，國際原子能機構（IAEA）和聯合國經濟合作與發展組織核能機構（OECD/NEA）共同組織國際核能專家編制了國際核事件分級表，并于1991年4月使用。目前，國際核事件分級表在全世界有60多個國家使用。

為了使我國的核事件定級工作與國際接軌，我國正式使用國際核事件分級表來通報核事件。

2 國際核事件分級表的主要內容

2.1 使用范圍

核電廠以及與民用核工業相關的所有設施，放射性材料運輸以及與放射性材料（或輻射）有關的任何事件。它不對工業事故或其他與核（或放射性）作業無關的事件進行分級，這些與核無關的事件被定為“分級表以外”的事件。例如：汽輪機主軸振動，發電機定子繞組短路等只影響汽機和發電機可用性的故障，盡管是可能引起停機的事故，但因為不涉及核安全，仍被歸類為“分級表以外事件”。同樣，核設施發生的火災事故，只要不涉及核安全，也被歸類為“分級表以外的事件”。

2.2 分級的總說明

分級表將核事件分為7級：較高的級別（4～7級）被定為“事故”；較低的級別（1～3級）為“事件”。

不具有安全意義的事件被歸類為零級，定為“偏離”。

與安全無關的事件被定為“分級表以外”。

分級表的級別見表1，采用帶有易于理解和記憶的關鍵詞形式，所使用的關鍵詞并不刻意追求精確或權威。事件根據每個欄中列出的3個方面的影響進行考慮：廠外影響、廠內影響和對縱深防御的影響。

表1 國際核事件分級表的基本結構Table 1 Fundamental structure of INES

2.3 對核事件分級的具體說明

0級——偏離（或一般事件），不會對核電站的核安全造成影響。

1級——異常，核動力廠運行偏離規定的功能范圍。

2級——事件，核動力廠運行中發生具有潛在安全后果的事件。

3級——重大事件，核動力廠的縱深防御措施受到傷害。廠內嚴重污染，工作人員受到過度的輻射。向廠外環境釋放極少量放射性物質，公眾受到的照射遠低于規定限值。

4級——沒有明顯廠外風險的事故（主要在核設施內的事故），核動力廠反應堆堆芯部分損壞，對工作人員具有嚴重的健康影響。向廠外環境釋放少量放射性物質，公眾受到規定限值量級的照射。

5級——具有廠外風險的事故，核動力廠反應堆堆芯嚴重損壞。向廠外環境有限度地釋放放射性物質，需要部分地實施當地應急計劃。

6級——重大事故（或嚴重事故），核動力廠向廠外明顯的釋放放射性物質，需要全面地實施當地應急計劃。

7級——特大事故（或極嚴重事故），核動力廠向廠外大量釋放放射性物質，產生廣泛的健康和環境影響。

2.4 分級表使用中的若干問題

2.4.1 評定程序

第一步：檢查事件是否是與放射性材料和/或輻射有關的事件，以及放射性材料運輸中發生的事件。如果是工業事故或其他與核或放射作業無關的事件，則被定為“分級表以外”的事件。

第二步：對于與放射性材料和/或輻射有關的事件，以及放射性材料運輸中發生的事件，需要分別考慮廠外影響、廠內影響和縱深防御三方面對事件加以定級。

第三步：選取三者中定級最高者。

參與評定程序的人員都是核工業界的資深專家。

2.4.2 分級表使用的時機

國際原子能機構要求各成員國在發生2級及以上的核事件以及引起新聞媒介和公眾關注的核事件時，迅速定級并在24 h內通知國際原子能機構。

分級表為事件發生后即刻使用而設計，不過，在有些情況下要求較長的時間對事件后果進行了解和定級。在這些少見的情況下，可先臨時定級，待日后確認。事件還可能因為得到進一步的信息而需要重新定級。

2.4.3 其他

盡管分級表適用于所有裝置，但實際上不可能適用于某些類型的設施發生的涉及有相當數量的放射性物質向環境釋放的事件。對于這些設施，分級表的最高級別將不適用。這些設施包括研究堆、未輻照核燃料處理設施和廢物儲存場所。

分級表并不替代國家和國際上為事件的技術分析和向安全主管部門報告所采用的準則。它也不構成每個國家現有的處理放射學事故的正式應急安排的一部分。

鑒于經常能從重要性相對較小的事件中獲得重要的經驗，分級表不宜作為選擇運行經驗反饋事件的基礎。

最后，分級表也不宜用來比較各國之間的安全實績。每個國家在向公眾報告較小事件方面都有不同的安排，而且很難保證在國際上對0級和1級之間界限上事件分級有一致的精確性。分級表上2級及以上的事件的信息一般是可以得到的，但從統計學上看這些事件的數目很小，并且每年都有變化，很難提供有意義的國際比較。

3 利用國際核事件分級表的實例

以下給出0～7級分級的8個實例，供參考。

3.1 前蘇聯切爾諾貝利核電廠事故

3.1.1 事故簡述

切爾諾貝利核電廠4號堆是1 000 MW級大型石墨管道式沸水反應堆，20世紀70年代初設計，于1983年12月投入運行。此堆在設計上有兩個主要的安全不利因素：1）堆芯具有正氣泡反應效應；2）控制棒擠水棒的正反應性效應（控制棒下端連接著石墨制成的擠水棒，插入堆芯時，會引入正反應性）。

1986年4月26日，前蘇聯的切爾諾貝利核電廠4號反應堆在計劃停堆進行檢修之前，做汽輪發電機甩負荷實驗。這次實施的準備工作極其草率，“實驗大綱”并未嚴肅認真加以制定，“大綱”中寫著的實施過程也輕描淡寫，流于形式?！按缶V”甚至還明確規定作實驗時解除應急冷卻系統的備用狀態，至于操作人員對實驗中可能出現的各種異常情況都沒有思想準備。

在不具備甩負荷實驗條件下，操縱人員仍頑固的堅持實驗，又出現一系列操縱錯誤，發生了堆芯熔化和大量放射性外泄的事故。大約在1時24分左右，相繼發生兩次爆炸（間隔2～3 s），濃煙烈火直沖天空，高達1 000多米?；鸹R落在反應堆廠房、發電機廠房等建筑物屋頂，引起屋頂起火。同時由于油管損壞，電纜短路以及來自反應堆的強烈熱輻射，引起附近區域30多處大火。

3.1.2 事故后果及影響

在切爾諾貝利事故中，有237位職業人員受到有臨床效應的超劑量輻射。其中134人呈現急性輻射病征兆。當中28人在3個月內死亡，另外2名工作人員在事故爆炸中直接致死。

1986—1987年，參加事故后果處理的20萬人員接受的平均劑量約為100 mSv。其中，約10%人員受到的劑量為250 mSv，少數人員受到的照射劑量大于500 mSv。事故后從禁區（半徑30 km）撤離的116 000名居民在疏散前已受到輻射，其中約10%的人受到的劑量大于50 mSv，5%的居民受到大于100 mSv的輻照劑量。

對切爾諾貝利核電廠廠區和周轉地區進行放射性污染清理，參加消除事故后果的總人數達20萬之多。

3.1.3 事故分級

事故造成大量放射性物質外泄，對周圍環境和居民造成廣泛影響，需全面實施應急計劃，甚至波及北半球各國。屬于7級（特大事故）。

這次事故造成了大約200億美元的巨大經濟損失，對世界核電發展造成了災難性的負面影響。

3.2 前蘇聯南烏拉爾后處理事故（又稱基斯迪姆后處理事故）

3.2.1 事故簡述

事故發生在1957年，前蘇聯南烏拉爾核材料生產設施有16個300 m3的高放廢液貯罐。這些貯罐存放在一組混凝土拱形地下室內，每個罐的四周留有一定的空間，充滿冷卻水，按一定周期換水。

由于其中一個貯罐的一根輸送放射性液體的管子泄露，該罐周圍的冷卻水被污染。核材料廠把冷卻水抽走，但沒有換上新的冷卻水。這時，罐中含有70～80 t約20×106Ci的放射性廢液。廢液衰變產生的熱交換出不去，水溫上升并大量蒸發，形成了硝酸鈉和醋酸鹽等易爆性殘渣。這些殘渣的溫度一路上升到350 ℃，終于引發爆炸。爆炸力相當于70～100 tTNT炸藥的爆炸威力。

3.2.2 事故后果和影響

Preliminary Design of Engine-Propeller Matching Based on CFD Technology

爆炸使相鄰的兩個貯罐被破壞，放射性物質大量散布在貯罐的附近，估計有20×106Ci的放射性物質被噴射到1 km高的大氣層，放射性煙羽擴展到105 km遠。

事件后的7～10 d內，約600人從附近的居民點撤離，在那里放射性物質90Sr的最大濃度為10～100 Ci/km2。在隨后的18個月內，總計撤離了10 180人。撤離前最大平均外照射達17 rem，有效劑量當量為52 rem，有1 120 km2面積受到污染。90Sr的污染超過2 Ci/km2。

3.2.3 事故分級

根據國際核事件分級表（INES）規定，考慮到放射性物質向外釋放，需要全面啟動地方應急計劃的防護措施，因此該案例定為6級（重大事故）。

迄今為止，在已發生的國際核事件中，基斯迪姆后處理事故排在第二位，僅次于切爾諾貝利事故，其定級高于美國三喱島事故（5級）。

3.3 美國三喱島事故

3.3.1 事故簡述

1979年3月28日，美國三喱島核電站的2號機組發生了嚴重事故。事故的起因是蒸汽發生器的給水泵跳閘，事故給水管線上的閥門由于維修人員的誤操作而處于關閉狀態，使蒸汽發生器的給水中斷。這本是一種普通的事故，很容易排除。事故出現后，由于信號顯示不全，操縱人員未能及時發現設備處于不正常狀態，出現了多次的人為誤操作，使得事態嚴重惡化，堆芯發生三次裸露，導致反應堆堆芯嚴重損壞。但由于安全殼的防護，沒有造成大量放射性釋放的災難性后果。

3.3.2 事故后果和影響

3次堆芯裸露，鋯包殼總量中大約有30%～40%被氧化，堆芯上部1/3嚴重損壞，燃料元件峰值溫度可能達2 000 ℃，堆芯流動阻力增加到正常值的200～400倍。事故表明，操縱員的失誤是引發這次核電嚴重安全事故的主要原因。

燃料產生的放射性惰性氣體大約有30%～40%釋放出來，有10%～15%的碘、鍶、銫從燃料中釋放出來。但由于安全殼的包容作用，釋放至環境的放射性物質不多，在80 km范圍內200萬居民受到的集體劑量當量約20人·Sv，最大個人劑量小于1 mSv。該核電廠工作人員，受劑量多的三名工作人員分別受到38、34、31 mSv的照射，這些數據表明三喱島核電廠堆芯嚴重損壞事故造成的輻射影響是很小的。

3.3.3 事故分級

事故導致反應堆堆芯嚴重損壞，向廠外有限度釋放放射性物質，需部分的實施當地應急計劃。此事故定級為5級（具有廠外風險的事故）。這是人類核電歷史上第一次較為嚴重核事故，后果慘重，核工業界的直接經濟損失達100～200億美元，由于這一嚴重核事故的影響，事故后美國至今沒有新的核電站登記注冊。

3.4 英國溫茨凱爾后處理廠事故（又稱“首端”事故）

3.4.1 事故簡述

該事件發生在1973年9月26日，該設施用于氧化物燃料的“首端”處理，所得的產品送往后處理廠。事件是在一個衡量進料器發生了放熱反應，在高溫下不溶裂變產物（含有大量的釕-106顆粒、鋯顆粒和其他固體）和酸化的Butex之間發生了反應，可能導致鋯的燃燒。

3.4.2 事故后果

大量夾帶釕-106的氣體進入大氣，釋放到大氣中的放射性估計有3.7×1011Bq。事件導致廠房中的35人均受到體外污染，有1人肺部劑量達40 μCi，其他人員在0.01～5μCi之間。

事故后調查建議包括監測首端處理過程中固體的產生，改善通風布局，增加β監測器的型號和數量，改善應急安排。

3.4.3 事故分級

事故導致廠內嚴重污染，多名工作人員受過量輻射，定級為4級（無明顯廠外風險的事故）。

3.5 某廠放射性源破損污染事件

3.5.1 事件簡述

某廠曾于某年從前蘇聯進口一銫標準源，源活度為3.7×1011Bq，成粉末狀。源結構是在玻璃容器內裝入銫粉，再用燒融法封口，無金屬外包裝。平時用棉花包裹后放在鉛罐內，存放在源庫內，一直未使用。

某年某月，做試驗時，將源借去后放在610爆轟主實驗室通風間內，每天數次從鉛罐中取出拿到距實驗室100 m處的地下爆室內標定探頭。每次放回鉛罐時，不用棉花包裹。后來偶然測試探頭本底時發現計數很高，無法測試，開始以為是儀器本身問題，經幾天查找無效，實驗隊通知劑量員來檢查，才發現源玻璃封嘴已被擠破，銫粉灑落。

3.5.2 事件后果

污染最嚴重的地方是爆轟控制室和通風間，經人員黏帶，610主實驗室和612輔助實驗室也受到了污染，地表的β污染水平為（14～70）×1011Bq·cm2。爆室雖經清理，但輻射仍高于本底水平，后用10 cm鉛套將探頭屏蔽起來，才開始試驗。

3.5.3 事件分級

事件導致實驗區嚴重污染，定級為3級（嚴重事件）。

3.6 美國愛達荷處理廠臨界事件

3.6.1 事件簡述

該事件發生在1978年10月17日，事件是在從廢棄溶液中回收高濃鈾的第一循環溶劑萃取系統中發生的。當進入水相洗滌液中的硝酸鋁溶液濃度逐漸降低時，使柱底部的鈾濃度增加到了21～22 gU/L，在洗滌柱中鈾的質量顯著增高，導致柱底部發生臨界，產生了約2.7×1017次裂變。

事件后調查發現，由于核電廠過于關心進度，在大量系統尚未完成調試的情況下急忙裝料，導致許多系統尚未移交主控制室。由于系統調試工作分散，使主控制室人員對核電廠整體狀態，特別是系統狀態缺乏了解和控制，因而并不知道系統狀態已經改變，補水用的硼酸補給泵已從硼酸制備系統切換到換料水箱，而從事補水操作的操作員并不知道。

3.6.2 事件后果

由于意外臨界發生在有重防護墻和良好通風設施的設備室內，沒有工作人員受到傷害，也沒有大量的放射性釋放。

3.6.3 事件分級

運行中發生了具有潛在安全后果的意外核臨界事件，安全措施明顯失效，定級為2級（事件）。

3.7 某核電廠硼稀釋事件

3.7.1 事件簡述

某核電廠在對主系統升壓補水的過程中，由于硼酸制備系統已臨時切換到換料水箱，而補水操縱員不知道，誤將換料水箱中2 100×106的硼水當作硼酸制備系統7 000×106的硼水與清水混合，補入了主系統。

3.7.2 事件后果

補水操縱員從硼酸濃度表指示發現問題后，及時停止了補水，事件沒有造成嚴重后果。

3.7.3 事件分級

根據縱深防御準則，該事件出現了超規定運行范圍的異常情況，事件定級為1級（異常）。

3.8 某核電廠主變壓器火警事件

3.8.1 事件簡述

某核電廠1號主變壓器B相內部由于匝間短路出現故障，導致1號主變壓器跳閘，1號主變壓器出現火警，經該廠專職消防隊和當地消防隊撲救，火被撲滅。

3.8.2 事件后果

1號主變壓器跳閘后，核電站自動停止運行，進入安全停堆狀態，余熱導出和放射性包容功能正常，未發生放射性泄漏，核電站處于安全狀態。

3.8.3 事件分級

該事件未對核電站的核安全造成影響，根據國際核事件分級原則，事件定級為0級（偏離、一般事件）。

[1] 國際原子能機構．國際核事件分級（INES）使用手冊[R]．維也納，2001.

[2] 注冊核安全工程師崗位培訓叢書編委會. 核安全專業實務[M]. 北京：中國環境科學出版社，2004.

[3] 注冊核安全工程師崗位培訓叢書編委會. 核安全案例分析[M]. 北京：中國環境科學出版社，2004.