《切尔诺贝利》曾被认为最可靠的核电站是,最后为毫无理性的炸锅

对于他们而言重要的是,正义已经得到了伸张。因为对他们而言,一个公正的世界是理性的,但切尔诺贝利发生的一切毫无理性。

切尔诺贝利,一个死神般的词语。尽管30多年过去了,相信很多人仍然无法忘却那次史上最严重的核电泄漏事故。

现在,HBO与曾执导神剧《绝命毒师》的乔韩·瑞克合作,以5集迷你剧的形式为大家再现了《切尔诺贝利 Chernobyl》这一史诗级灾难。电视剧一上映就广受好评,数万人给出了9.7分的高分。近日,《切尔诺贝利 Chernobyl》迎来了结局,为大家剖析曾经被以为是苏联境内最安全可靠的核电站,是如何“毫无理性”地演变成为人间地狱的。

事故祸根三年前埋下

这一切,要从一场安全测试开始。实际上切尔诺贝利电站4号反应堆是1983年12月投入使用的,为什么在1986年还会有安全测试呢?是因为厂长在还差一项安全测试尚未进行的情况下伪造了反应堆施工工程完工文件。由于工程进度“喜人”厂长被授予社会主义劳动英雄称号,总工程师被授予勇敢奖章。然而,4号反应堆的测试就此埋下祸根。

什么是石墨沸水反应堆

先来看看,前苏联独特设计的RBMK大型石墨沸水反应堆的工作原理。

用石墨作慢化剂,石墨砌体直径12米,高7米,重约1700吨,沸腾轻水作冷却剂,轻水在压力管内穿过堆芯而被加热沸腾。

反应堆是双环路冷却,每个环路与堆芯840根燃料管的平行垂直耐压管相连,堆芯入口处冷却剂温度为270 ℃进入燃料管道,向上流动,被加热局部沸腾,汇流到一边两个的四个汽包中,汽包中的蒸气直接进入汽轮机厂房,两环路各对一台汽轮发电机组(一堆两机)各发额定功率一半的电功率。

是什么样的安全测试

从图可以看到,如果没有外部电力,水泵将停止工作,使反应堆堆芯过热出现事故。当然,反应堆水泵是有备用柴油后电机的,但要一分钟才能达到足够的功率,但反应堆撑不过60秒。

但是有这样的设想,在外部电力断开之后,蒸气发电的汽轮机会经过一段时间的减速并最终停机。那将汽轮机减速期间产生的电能输送给水泵呢?是不是能够驱动水泵运行足够长的时间,撑到备用发电机达到足够功率的那60秒?理论上看似是可行的。

为了进行上述的安全测试,模拟停电状态反应堆需要置于低功率模式700兆瓦。随后汽轮机停运,在转速降低的情况下测量其电量输出是否足以驱动水泵运行。

执行过程的问题

本该3年前进行的安全测试,拖到86年的4月25日终于要开始了。4月25日14点反应堆功率已经减少一半至1600兆瓦稳定运行,并准备再往下降到测试功率。然而,这时一位电网高层为确保月末生产需要,不允许反应堆继续降低功率并要求把测试推后到次日0凌。

测试推后的人员问题

测试推后,导致两个问题:一个人员问题一个是科学问题。

本来测试是白天进行,操作员都是熟练员工,在推迟至凌晨后值夜班的人员则是新手(其中一个操作员仅25岁)并没有操作过低功率的反应堆。测试推迟也没有通知到操作员,无论是心理上还是知识上,操作员都没有准备。而且,推迟至凌晨后,核电站最高的两个负责人厂长、总工程都在家睡觉。

测试推后的科学问题

1、时间时间

降低反应功率再推迟10小时测试的反应堆由于氙原子的积累,已破坏反应堆的平衡。当操作员想把功率降到到700兆瓦的时候,反应堆失速了功率直掉到300兆瓦。

2、自动控制系统关闭

为使反应堆功率恢复到测试功率,操作员不得不关闭自动控制系统切换至人工控制系统,以获得更多的操作空间。这时氙子坑的出现限制了反应堆的功率,反应堆功率继续往下掉(反应堆被氙闷死了),正常操作是关闭反应堆24小时等待氙原子的消失。

但在这情况下,副总工程师仍然坚持进行测试,因为最坏的情况出现还能通过紧急停堆装备来停止反应堆。

3、违规复活反应堆。

此时,已经被氙“闷死”的反应堆几乎已完成关闭,但管理者仍要坚持测试并恢复反应堆的功率。此时,操作员只有一种方法来提高反应堆功率了,就是抽出控制棒。最后,211个控制棒抽出了205个。此时的反应堆已经是一辆没有刹车的汽车了。

尽管几乎全部控制棒被抽出堆芯也已冷却,但在严重氙坑里的反应堆功率依然只能恢复到200兆瓦。而此时能压制反应堆功率的只剩下水和氙了。

4、功率不足的情况下强行开启测试

在反应堆功率不足测试的三分之一时,副总工程师依然坚持进行测试。

4月26日1点23分04秒开始他们的实际实验。水泵的电力关闭,并且被涡轮发电机的惯性推动,水流的速度减低了。涡轮从反应堆分离,反应器核心的蒸汽水平增加。因为冷却剂被加热,个别的蒸汽在冷却剂管道形成。在切尔诺贝利的RBMK石墨缓和反应器的特殊设计有一个高正面空系数,意味著在没有水时的中子吸收的作用使反应堆的力量迅速地增加,并且在这种情况下,反应堆操作逐渐变得不稳定和更加危险。

水泵断电之后,水泵向堆芯补冷却水的速度减慢,反应堆反应速率开始加快导致温度升高,而温度升高更多蒸汽进入反应炉再次加快反应速率,这一连锁反应非常之快。

反应堆功率迅速反应之后,氙或被消耗或被反应新产生的中子抵消。此时,地狱之门已经关不上了。

反应堆致命缺陷点燃“地狱之门”

1点23分35秒,反应堆功率翻倍上升,1点23分40秒操作员按下了命令“紧急停堆”的AZ-5命令,进行紧急停堆操作。理论上“紧急停堆”操作后,全部反应棒都将插入反应堆以终止反应。

但是由于此反应堆存在设计上的缺陷,控制棒的尾端是由石墨组成,延伸部份(在尾端区域超出尾端的部份,大约是一米或三英呎长度)中空且充满水;而控制棒的其他部份由碳化硼制成,是真正具有吸收中子能力的部分。因为这种设计,当控制棒一开始插入反应堆的时候,石墨端会取代冷却剂,反而大大地增加了核分裂的反应速度,因为石墨能够吸收的中子比沸腾的轻水少。

该反应堆设计额定功率为320兆瓦,而最后记录到反应堆冲到3300兆瓦。1点23分45秒,2000吨的反应堆顶盖被炸开,反应堆完全暴露。这次灾难所释放出的辐射线剂量是二战时期爆炸于广岛的原子弹的400倍以上。

事故影响

绿色和平组织,基于白俄罗斯国家科学院的数据研究发现,在过去20年间,切尔诺贝利核事故受害者总计达9万多人,随时可能死亡。

最终隔离区为2600平方公里,30万人被迫从隔离区迁离。

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“昂贵”的灾难事件。