瘾科学:国际核能事件分级表

Andy Yang
Andy Yang
2011年04月15日, 中午 11:50

昨天的一则大新闻,是日本原子力安全保安院,将福岛事件的核灾等级从五级提高到了七级,和车诺比核灾相同等级。不过,到底这个「相同等级」是什么意思?核能事件分级表的等级是如何划分的?级别又是如何判定的?让我们一起来看看这个国际核能事件分级表(简称 INES)吧!

先来点历史。核能事件分级表的由来,主要是在 1980 年代多次被媒体广泛报导的核能事故之后,国际原子能委员会(IAEA)决定召集专家学者,订立一套合理的核能事故分级表,来向一般大众沟通核电厂事件的灾害等级,以避免不必要的恐慌,并强化核安教育。之后,事件分级表又两度扩张,将核物质的处理和运送过程中可能发生的意外也纳入分级表中。最新的事件分级表出版于 2008 年,增修了分级时采用的指导原则,也是各国(包括日本)目前采用的标准。

p.s. 引用来源是个 pdf 档
国际核能事件分级表分成从 0 到 7 的八个等级,设计上每一个等级的严重度都是前一级的十倍,有点像地震的规模一样,呈指数成长。没有安全性危害的事件,规范为「量表之下」或 0 级;影响范围大体上在设施内(核电厂、燃料处理厂 etc)的归类为 1~3 级,称为「事件」(Incident);影响范围扩及到设施外的归类为 4~7 级,称为「意外」(Accident)。国际核能事件分级表将意外的影响分成三个面向,分别是「人与环境」、「辐射防阻与控制」和「防御纵深」。防御纵深指的是所有保护核事件不发生的机制,例如紧急停机系统、备用电力等,是核设施的第一道防线,如果核事件能在这个范围内被控制住,一般来说都是比较轻微的。辐射防阻指的是当防御纵深被突破时,控制辐射不外泄的硬设备,如果这个部份设计妥当的话,就算有意外发生,事件的影响也不应该超过设施的范围之外。然而当事件影响到人和设施外的环境时,那通常就是相当严重的事件了。下面是各等级的大致评断标准:

INES 等级 人与环境 辐射防阻与控制 防御纵深
第 7 级
重大意外
大量辐射物质外泄,造成广泛健康与环境影响,并需要长期有计划的处理措施因应。
第 6 级
严重意外
显著辐射物质外泄,可能需要有计划的处理措施因应。
第 5 级
有广大影
响的意外
.限量辐射物质外泄,可能需要某些有计划的处理措施因应。
.造成多人死亡。
.反应炉核心严重融毁。
.大量辐射物质溢出,并有极高的危险性一般大众会接触到辐射物质。
第 4 级
有地方影响的意外
.少量辐射物质外泄,除了地方食物控制外,不太需要其它因应措施。
.至少造成一人死亡。
.燃料完全熔化,并造成超过 0.1% 的核心外物质外泄。
.显著量的辐射物质溢出,并有极高的危险性一般大众会接触到辐射物质。
第 3 级
严重事件
.工人受到的年辐射量达到法规的十倍以上。
.非致命性的辐射伤害(例如烧伤)。
.在运转区域内的辐射曝露超过每小时 1 西弗
.在设计区域之外发生严重辐射污染,但是一般大众受到显著辐射曝照的机会不高。
.接近意外的状况,已经没有任何剩余的安全机制。
.高度辐射物质丢失事件。
.高度辐射物质运送中出错,又没有适当的处理程序。
第 2 级
事件
.一般大众受到超过 10mSv(毫西弗)的辐射照射。
.工人受到的年辐射量超标。
.在运转区域内的辐射曝露超过每小时 50 毫西弗
.在设计区域之外发生显著辐射污染。
.安全机制发生严重差错,但没有实质上的危害。
.高度辐射物质运送中出错,但安全无虞。
.高度辐射物质包装不当。
第 1 级
异常
.一般大众受到超过的辐射照射超标。
.安全系统出小差错,但还有相当深的剩余防御纵深。
.低度辐射物质丢失。
第 0 级
无安全危害

从上表可以看出,如果问题在防御纵深内就能解决的话,就不会超过第一级,如果超出防御纵深之外的话,就至少有第四级。同样的,如果超出了辐射防阻与控制的设备之外的话,那至少就有第六级了。在这次的福岛事件中,最早是判定为四级,之后随着灾情扩大,逐渐上修到五级,再到现在的七级。

不过七级的灾害写的是「大量辐射物质外泄」,怎样才叫「大量」呢?这里 INES 选用的标准是「贝克」,英文为 Becquerel,简称 Bq。和最近常常听到的西弗不一样的地方在于,贝克是放射源的计量单位,而西弗则是测量生物体受到照射的程度。一个核能事件可能有很高的贝克数,但如果防堵做得好,或是疏散实时的话,却不见得会有很高的西弗数。INES 以释放到空气中的碘 131 做为基准(因为碘是核电厂灾难中常见的释出物质),其它的放射性同位素则用一张表格换算成相等的碘 131 值,例如等重的钴 60 要乘 50 倍,铀要乘 400~1000 倍(取决于同位素的种类),钸 239 更是要乘以 10000 倍。但释放到海洋或地面的辐射物质因为有更多复杂的影响因素,因此还要再以各别的事件另做评估。贝克其实是一个很小的单位,因此在核灾这种大规模的事件中,单位也是大得离谱,一般以 TBq(一兆贝克)为单位。

有了贝克值之后,「人与环境」部份的等级划分大概是这样的:

第七级 - 释出超过数万 TBq 的碘 131,对广大区域的居民健康造成威胁,影响是长期的。
第六级 - 释出数千到数万 TBq 的碘 131,人员非常有可能必需疏散来保证安全。
第五级 - 释出数百到数千 TBq 的碘 131,人员或许必需疏散来保证安全。
第四级 - 释出数十到数百 TBq 的碘 131,除了食物需要检测外,大概不需要其它的防范措施。

在历史上的事件中,车诺比事件和福岛事件是唯二的七级事件,其中福岛事件目前是刚过七级的门坎,炉心内容物外泄的车诺比事件则(目前来看)严重得多。六级的事件仅有一次,是 1957 年苏联的克什特姆核废料爆炸事故,当时有 70~80 吨的高辐射物质被释放到环境中。五级的事件有不少,最有名的当然就是美国的三哩岛事件,炉心虽然半熔毁,但所幸释放出来的辐射物质并不多。

核能事件分级表不是一个绝对的标准来评断核灾事件的严重程度,特别是第七级就是最高的一级,所以一旦到了七级的标准之后,就无法比较事件的相对严重程度。从媒体的报导看来,目前的福岛事件还在七级的最底端,释出的辐射物质仅车诺比的 1/10,但不论严重度是如何,最重要的还是七级标准的第二句话:「需要长期有计划的处理措施因应」。能确实控制住灾情,并且将相关信息透明化,再辅以整套的恢复计划,才是处理日本这次核灾的真正良方吧!
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