《切爾諾貝利》曾被認為最可靠的核電站是,最後為毫無理性的炸鍋

對於他們而言重要的是,正義已經得到了伸張。因為對他們而言,一個公正的世界是理性的,但切爾諾貝利發生的一切毫無理性。

切爾諾貝利,一個死神般的詞語。儘管30多年過去了,相信很多人仍然無法忘卻那次史上最嚴重的核電洩漏事故。

現在,HBO與曾執導神劇《絕命毒師》的喬韓·瑞克合作,以5集迷你劇的形式為大家再現了《切爾諾貝利 Chernobyl》這一史詩級災難。電視劇一上映就廣受好評,數萬人給出了9.7分的高分。近日,《切爾諾貝利 Chernobyl》迎來了結局,為大家剖析曾經被以為是蘇聯境內最安全可靠的核電站,是如何“毫無理性”地演變成為人間地獄的。

《切爾諾貝利》曾被認為最可靠的核電站是,最後為毫無理性的炸鍋

事故禍根三年前埋下

這一切,要從一場安全測試開始。實際上切爾諾貝利電站4號反應堆是1983年12月投入使用的,為什麼在1986年還會有安全測試呢?是因為廠長在還差一項安全測試尚未進行的情況下偽造了反應堆施工工程完工文件。由於工程進度“喜人”廠長被授予社會主義勞動英雄稱號,總工程師被授予勇敢獎章。然而,4號反應堆的測試就此埋下禍根。

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什麼是石墨沸水反應堆

先來看看,前蘇聯獨特設計的RBMK大型石墨沸水反應堆的工作原理。

用石墨作慢化劑,石墨砌體直徑12米,高7米,重約1700噸,沸騰輕水作冷卻劑,輕水在壓力管內穿過堆芯而被加熱沸騰。

反應堆是雙環路冷卻,每個環路與堆芯840根燃料管的平行垂直耐壓管相連,堆芯入口處冷卻劑溫度為270 ℃進入燃料管道,向上流動,被加熱局部沸騰,匯流到一邊兩個的四個汽包中,汽包中的蒸氣直接進入汽輪機廠房,兩環路各對一臺汽輪發電機組(一堆兩機)各發額定功率一半的電功率。

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是什麼樣的安全測試

從圖可以看到,如果沒有外部電力,水泵將停止工作,使反應堆堆芯過熱出現事故。當然,反應堆水泵是有備用柴油後電機的,但要一分鐘才能達到足夠的功率,但反應堆撐不過60秒。

但是有這樣的設想,在外部電力斷開之後,蒸氣發電的汽輪機會經過一段時間的減速並最終停機。那將汽輪機減速期間產生的電能輸送給水泵呢?是不是能夠驅動水泵運行足夠長的時間,撐到備用發電機達到足夠功率的那60秒?理論上看似是可行的。

為了進行上述的安全測試,模擬停電狀態反應堆需要置於低功率模式700兆瓦。隨後汽輪機停運,在轉速降低的情況下測量其電量輸出是否足以驅動水泵運行。

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執行過程的問題

本該3年前進行的安全測試,拖到86年的4月25日終於要開始了。4月25日14點反應堆功率已經減少一半至1600兆瓦穩定運行,並準備再往下降到測試功率。然而,這時一位電網高層為確保月末生產需要,不允許反應堆繼續降低功率並要求把測試推後到次日0凌。

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測試推後的人員問題

測試推後,導致兩個問題:一個人員問題一個是科學問題。

本來測試是白天進行,操作員都是熟練員工,在推遲至凌晨後值夜班的人員則是新手(其中一個操作員僅25歲)並沒有操作過低功率的反應堆。測試推遲也沒有通知到操作員,無論是心理上還是知識上,操作員都沒有準備。而且,推遲至凌晨後,核電站最高的兩個負責人廠長、總工程都在家睡覺。

測試推後的科學問題

1、時間時間

降低反應功率再推遲10小時測試的反應堆由於氙原子的積累,已破壞反應堆的平衡。當操作員想把功率降到到700兆瓦的時候,反應堆失速了功率直掉到300兆瓦。

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2、自動控制系統關閉

為使反應堆功率恢復到測試功率,操作員不得不關閉自動控制系統切換至人工控制系統,以獲得更多的操作空間。這時氙子坑的出現限制了反應堆的功率,反應堆功率繼續往下掉(反應堆被氙悶死了),正常操作是關閉反應堆24小時等待氙原子的消失。

但在這情況下,副總工程師仍然堅持進行測試,因為最壞的情況出現還能通過緊急停堆裝備來停止反應堆。

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3、違規復活反應堆。

此時,已經被氙“悶死”的反應堆幾乎已完成關閉,但管理者仍要堅持測試並恢復反應堆的功率。此時,操作員只有一種方法來提高反應堆功率了,就是抽出控制棒。最後,211個控制棒抽出了205個。此時的反應堆已經是一輛沒有剎車的汽車了。

儘管幾乎全部控制棒被抽出堆芯也已冷卻,但在嚴重氙坑裡的反應堆功率依然只能恢復到200兆瓦。而此時能壓制反應堆功率的只剩下水和氙了。

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4、功率不足的情況下強行開啟測試

在反應堆功率不足測試的三分之一時,副總工程師依然堅持進行測試。

4月26日1點23分04秒開始他們的實際實驗。水泵的電力關閉,並且被渦輪發電機的慣性推動,水流的速度減低了。渦輪從反應堆分離,反應器核心的蒸汽水平增加。因為冷卻劑被加熱,個別的蒸汽在冷卻劑管道形成。在切爾諾貝利的RBMK石墨緩和反應器的特殊設計有一個高正面空係數,意味著在沒有水時的中子吸收的作用使反應堆的力量迅速地增加,並且在這種情況下,反應堆操作逐漸變得不穩定和更加危險。

水泵斷電之後,水泵向堆芯補冷卻水的速度減慢,反應堆反應速率開始加快導致溫度升高,而溫度升高更多蒸汽進入反應爐再次加快反應速率,這一連鎖反應非常之快。

反應堆功率迅速反應之後,氙或被消耗或被反應新產生的中子抵消。此時,地獄之門已經關不上了。

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反應堆致命缺陷點燃“地獄之門”

1點23分35秒,反應堆功率翻倍上升,1點23分40秒操作員按下了命令“緊急停堆”的AZ-5命令,進行緊急停堆操作。理論上“緊急停堆”操作後,全部反應棒都將插入反應堆以終止反應。

但是由於此反應堆存在設計上的缺陷,控制棒的尾端是由石墨組成,延伸部份(在尾端區域超出尾端的部份,大約是一米或三英呎長度)中空且充滿水;而控制棒的其他部份由碳化硼製成,是真正具有吸收中子能力的部分。因為這種設計,當控制棒一開始插入反應堆的時候,石墨端會取代冷卻劑,反而大大地增加了核分裂的反應速度,因為石墨能夠吸收的中子比沸騰的輕水少。

該反應堆設計額定功率為320兆瓦,而最後記錄到反應堆衝到3300兆瓦。1點23分45秒,2000噸的反應堆頂蓋被炸開,反應堆完全暴露。這次災難所釋放出的輻射線劑量是二戰時期爆炸於廣島的原子彈的400倍以上。

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事故影響

綠色和平組織,基於白俄羅斯國家科學院的數據研究發現,在過去20年間,切爾諾貝利核事故受害者總計達9萬多人,隨時可能死亡。

最終隔離區為2600平方公里,30萬人被迫從隔離區遷離。

這場災難總共損失大概兩千億美元(已計算通貨膨脹),是近代歷史中代價最“昂貴”的災難事件。


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