苏联切尔诺贝利事件地图(前苏联切尔诺贝利事件缘由)

切尔诺贝利核事故(俄语:Авария на Чернобыльской АЭС,乌克兰语:Чорнобильська катастрофа,英语:Chernobyl disaster),或简称切尔诺贝利事件,又译 切尔诺贝利核事故,是1986年4月26日于苏联乌克兰普里皮亚季市切尔诺贝利核电站发生的核反应堆破裂事故。该事故是历史上最严重的核电事故,也是首例被国际核事件分级表评为最高第七级事件的特大事故。事故的主因为反应堆进行紧急停机后的后备供电测试时,因操作人员的训练不足,最终使功率急剧增加,破坏反应堆。与早期各国核反应堆类似,RBMK-1000缺乏严重意外下的多重防护措施,设计缺陷使大量的辐射物质被释放到环境中。最初发生的蒸气爆炸导致两人死亡,往后绝大部分受害者的病因及死因都归咎于事故中释放的高能辐射,然而辐射尘少量放射导致的影响依旧争论不休。在苏联建成使用的与切尔诺贝利4号机组同型号的15座RBMK-1000反应堆中,除切尔诺贝利的4座于2000年前被相继关闭外,其余11座均运行至今,预计在2019年后逐步关闭。

1986年4月26日凌晨1时23分47秒(UTC 3),乌克兰苏维埃社会主义共和国普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电站的第四号反应堆发生爆炸。连续的爆炸引发大火并释放大量高能量辐射物质到大气层,这些辐射性尘埃覆盖了大面积区域。这次灾难所释放出的辐射剂量是二战时期广岛原子弹爆炸的400倍以上。[2]被核辐射尘污染的云层飘往众多地区,包括前苏联西部的部分地区、西欧、东欧、斯堪的纳维亚半岛、不列颠群岛和北美东部部分地区。此外,乌克兰、白俄罗斯及俄罗斯境内均受到严重的核污染,超过336,000名的居民被迫撤离。前苏联官方的报告表示[3],约60%受到辐射尘污染的地区皆位于白俄罗斯境内。经济上,这场灾难总共损失大概两千亿美元(已计算通货膨胀),是近代历史中代价最大的灾难。[4]

这次意外引起了全世界对于苏联核电工业上的安全顾虑,并减缓了一系列的核电工程进度。同时,此事件令苏联政府的讯息公布更趋透明化。苏联解体后的独联体及各独立国家,包括俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯,至今仍为切尔诺贝利事件所遗留下来的污染问题付出极大的代价,以切尔诺贝利核电站为中心半径30公里内的大片乌克兰和白俄罗斯领土至今仍被两国政府列为管制区。此次事故对当地乃至全球生态造成了难以想像的负面影响,仅事件所造成的死亡人数就因多种原因难以精确计算,其中前苏联时期的刻意隐瞒,使得统计工作变得非常困难。事实上,前苏联当局在事件发生后不久,就禁止医生在死亡证明文件上提及“放射线”的死因事实[5]。

由国际原子能总署和世界卫生组织所主导的切尔诺贝利论坛在2005年所提出的切尔诺贝利事件报告中,共56人死亡(47名救灾人员,9名罹患甲状腺癌的儿童),并估算暴露在高度辐射物质下的大约60万人中,将额外有4,000人将死于癌症。[6]此数据包括已诊断出的4,000名儿童甲状腺癌将造成的死亡数字(依据白俄罗斯的经验,此癌存活率接近99%)。绿色和平组织所估计的总伤亡人数是93,000人,但引用在一份最新出炉的报告中的数据指出发生在白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰单独事件在1990年到2004年间可能已经造成20万起的额外死亡,但此数字来源并非来自经过同侪审查的学术论文。尽管疏散区域和某些限制地区还有些管制,但是大多数的受影响区域已经被认为可以安全地居住和进行经济活动[7],针对此地附近的废弃都市进行“辐射观光”的金额还在逐步成长。

故事

1986年4月26日星期日,当地时间凌晨1点23分47秒(UTC时间:25日22时23分47秒),因操作不当切尔诺贝利核电站的4号核反应堆功率在短时间内灾难性地激增至最大设计负荷的约10倍,导致蒸汽爆炸,撕裂反应堆的顶部;由于苏联的RBMK反应堆为最早期的核能电力系统,只设计了单一的防护层,不像后来的核电站,在反应堆外还建有安全壳,所以4号核反应堆堆芯立即直接暴露于大气中,释放出大量的放射性微粒和气态残骸(主要是铯-137和锶-90);随后空气中的氧气与超高温核心中的1,700吨可燃性石墨减速剂接触,燃着的石墨减速剂加速了放射性粒子的泄漏,放射性粒子随风跨越了国界。

当时在控制室内操作反应堆的主要人员包括,拥有主管权限的代理总工程师阿纳托利·斯捷潘诺维奇·佳特洛夫,有运行经验的第9操作组值班主任亚历山大·费奥多罗维奇·阿基莫夫,还有年轻的新手操作员列昂尼德‧费奥多罗维奇·托普图诺夫。事发当时因上级压力、夜班缺少有经验的技术人员以及冷却水系统和通报系统的混乱,三人对如何在低功率下操作及处理危机的程序并不清楚。事发后成立的特别委员会与设计单位交接,并在事故多年后再入污染区域,采集和恢复控制室记录(时间以控制室时钟为准,与事发后门卫的记录时间有固定差距)后,分析得出以下结论:因蒸气涡轮后备供电测试计划,反应堆于午夜后的夜班由白天的1600MW半功率逐步降低至700MW功率,在当时的操作条件下未及反应的氙135累积发生反应堆毒化,反应堆功率未能稳定在700MW,而是跌落至30MW。值班主任阿基莫夫正确判断出反应堆毒化,建议停机,等待24小时待氙135经反应消耗后再逐渐提升反应堆功率;但代理总工程师迪亚特洛夫担心为影响到日常运行及测试工作负责,以开除两人要挟,执意要迅速恢复反应堆至计划所定的700MW。在压力下值班主任阿基莫夫和操作员托普图诺夫解除了一系列安全措施,试图尽快恢复反应堆功率,渐次将211支控制棒中的205支完全拔出,使反应堆处于功率失控的危险状态;仅因反应堆毒化,反应堆功率的上升滞后,暂时停留在200MW。待反应堆于200MW下燃掉积累的氙135重新激活后,1:23:35仅受6支控制棒束缚的反应堆功率急剧上升。5秒后,1:23:40值班主任阿基莫夫按下紧急停机钮AZ-5,控制棒立即回插,但为低功率拔出时稳定反应堆而作了负反馈优化的控制棒,在高功率从零插入时短时间内反之带来正反馈作用,7秒后,1:23:47反应堆功率骤然升至33000MW,超出设计最大功率的10倍,引发蒸汽爆炸,带来严重后果。代理总工程师迪亚特洛夫辩称当班人员操作无大碍,爆炸缘于反应堆设计缺陷。

在正常状态下,核裂变反应堆有6%的功率来自反应产物之余热。在启动紧急停机后,尽管链式反应停止,但仍会继续产生余热,因此冷却系统必须持续运作以避免堆芯熔毁。

RBMK反应堆使用轻水作为冷却剂,四号机具有1,600个独立燃料管道,每个管道每小时需要28吨轻水进行冷却作业。切尔诺贝利核电站的各机组均配备三台备用柴油发电机,以确保在紧急停机且电网异常时,冷却水泵持续作动。然而,尽管柴油发电机可在15秒内启动,却需要额外的60~75秒暖机,方可输出水泵运作所需功率5.5MW。长达一分钟的空窗期是切尔诺贝利电厂的一大安全隐忧。

当时提出的解决方案是利用蒸气涡轮的惯性。紧急停机后,蒸气涡轮仍会持续转动一小段时间,根据分析,此残存的涡轮动量可发电供应水泵运作45秒,恰好支应空窗期的电力需求。切尔诺贝利电厂为了验证此一构想,于1982至1985年间进行了三次测试。1982年的第一次测试显示发电功率不足,在调整系统后,1984、1985年的两次测试依然失败。于是电厂计划于1986年,利用即将进入岁修的四号机进行第四次测试。

苏联切尔诺贝利事件地图(前苏联切尔诺贝利事件缘由)(1)

苏联切尔诺贝利事件地图(前苏联切尔诺贝利事件缘由)(2)

苏联切尔诺贝利事件地图(前苏联切尔诺贝利事件缘由)(3)

苏联切尔诺贝利事件地图(前苏联切尔诺贝利事件缘由)(4)

苏联切尔诺贝利事件地图(前苏联切尔诺贝利事件缘由)(5)

1986年8月,INSAG基于苏联提供的资料与多位专家的证词,正式发表了首份调查报告,将事件归因于人祸。报告中提到:“在后备涡轮测试的准备与执行阶段,操作人员关闭了一系列保护系统,违反了技术操作最重要的安全规定。”为了重现测试所需的紧急情况,操作员关闭了紧急核心冷却系统(ECCS),区域自动控制系统(LAR),紧急停机系统(AZ),随后又为了尽快完成测试而随意操作,欠缺对反应堆的物理知识,也严重违反了操作规章。不幸的是,反应堆的设计者认定不可能发生这种“关闭安全系统又肆意操作”的情况,因此并未设计一个强制系统阻止事故发生。倘若安全系统正常作用,主电脑SKALA将插入所有控制棒,并启动能在2.5秒内插入24根控制棒的紧急程序。但在当时,这些控制权全部交给了控制员。切尔诺贝利事故调查委员会主任委员瓦列里·列加索夫曾如此批评:“这就好比飞行员一边飞行,一边测试飞机的引擎。”

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