切尔诺贝利核事故
切尔诺贝利核事故(乌克兰语:Чорнобильськая катастрофа),简称“切尔诺贝利事件”,是一件发生在苏联统治下乌克兰境内切尔诺贝利核电站的核子反应堆事故。该事故被认为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第七级事件的特大事故(第二例是2011年3月11日发生在日本福岛县的福岛第一核电站事故)。普里皮亚季城因此被废弃1。
1986年4月26日凌晨1点23分(UTC+3),切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生爆炸,连续的爆炸引发了大火并散发出大量高能辐射物质到大气层中,造成30人当场死亡,逾8吨强辐射物泄漏,使核电站周围6万多平方公里土地受到直接污染,320多万人受到核辐射侵害2。该事故所释放出的辐射线剂量是二战时期广岛原子弹爆炸的400倍以上1,造成损失大概两千亿美元(已计算通货膨胀)3。
2024年2月17日,据媒体报道,美国普林斯顿大学研究发现,经过30多年的超强核辐射,生活在切尔诺贝利区域的狼在基因上发生了保护性突变,进化出一定的抗癌能力4。
基本信息
- 中文名
切尔诺贝利核事故
- 外文名
Чорнобильська катастрофа
- 时间
1986年4月26日5
- 事件类型
强辐射物质泄露2
- 事发地点
苏联乌克兰普里皮亚季
- 事件影响
31人因巨量辐射当场死亡、320万受到超量辐射的人有17万在事故发生后十年内死亡
- 简 称
切尔诺贝利事件
事件背景
1986年4月25日,4号反应堆计划关闭以做定期的维修和测试,并借此机会来测试反应堆的涡轮发电机能力——检查在电力损失的情况下是否仍有充足的电力供应给反应堆的安全系统(特别是水泵)。
切尔诺贝利的反应堆设计有一对柴油发电机作为备用电力供应,但是柴油发电机无法瞬间启动,此时反应堆将使用转动的涡轮作为能量来源,涡轮会和反应堆分离并在自身的惯性下转动。测试为了确定在柴油发电机尚未启动时,涡轮是否能在电力减少阶段仍充足地供应能量给水泵。该类测试早先在其它单位已执行成功(所有安全供应起动),但结果不尽人意(涡轮产生的力量不足以在减少阶段供给水泵动力)。
为了在更安全、更低功率情况下进行测试,操作人员首先断开了反应堆的安全系统,以保证安全系统不会因为实验操作而自动触发。此时,切尔诺贝利的4号反应堆的能量输出从正常功率的3,200兆瓦(即国际通用单位MW,旧称为320万千瓦)减少至700兆瓦。但是,由于在实验开始时,反应堆操作人员对能量输出的降低过快,此时实际功率输出降至只有30兆瓦,生成的裂变产品氙-135增加(该产品会吸收中子)。功率下降的速度虽然已接近安全章程允许的最大值,但操作人员仍选择继续实验。实验决定将功率上升200 兆瓦。为了克服剩余氙-135对中子的吸收,操作人员从反应堆中拔出了安全章程所规定的控制棒数。在1986年4月26日凌晨1点05分,涡轮发电机推动的水泵启动,水的流量超出了安全规定量。凌晨1点19分,水流量继续增加,由于水也会吸收中子,因此在水流量的进一步增加时,需要手动撤除控制棒以增加中子反应速率,成为了一个极其不稳定的危险操作。当能量输出已经低于规定最小值时,工程师们选择拆除反应堆的控制杆,保留211个控制杆中的6个,来加快反应堆的运行速率。安全章程要求控制杆的最少数量为30个,但自认为经验极其丰富的操作人员深信6个控制杆就够用了,所以才导致这一大悲剧。
工程师们认为自己已经重新稳定了反应堆,便在凌晨1点23分04秒开始他们的实际试车实验。反应堆的不稳定状态没有在控制板上显示出来,并且所有工程师们也未意识到危险。此时水泵的电力关闭,水流靠涡轮发电机的惯性推动,流动速率减低。涡轮从反应堆分离,反应器核心的蒸汽量增加。由于在切尔诺贝利的RBMK石墨缓和反应堆特殊设计有一个高正面空系数,因此在水流减缓时,反应堆内对中子吸收的作用减弱使反应堆的功率迅速增加。凌晨1点23分40秒操作人员按下了命令“紧急停堆”的AZ-5(“迅速紧急防御5”)按钮—所有控制棒准备重新插入反应堆中。另一方面,总工程师Anatoly·Dyatlov,在事故时身在切尔诺贝利核电站,他在他的书上写到:
“在1点23分40秒,集中化控制系统之前……没有登记能辩解紧急停堆的任何参量变动。依照陈述委任……会集和分析很多材料,在它的报告,没确定原因为什么命令了紧急停堆。并没有需要寻找原因。反应堆简单地在实验完成时被关闭。”
由于控制棒的插入机制(18至20秒的慢速完成)和设计结构,控制棒底端设计有石墨,石墨与水冷却剂接触瞬间导致反应堆反应速率增加,功率的瞬间增大导致管道变形,控制棒在插入管道的三分之一就被卡住了,无法有效地停止反应。凌晨1点23分45秒,反应堆功率急升至33,000兆瓦,这已达到十倍正常功率值。燃料棒开始熔化,蒸汽压力迅速地增加,导致蒸汽爆炸,反应堆顶部移位并被破坏,冷却剂管道爆裂并将屋顶炸开一个洞。由于前苏联为了减少建设费用,反应堆以单一保护层的方式修建。于是放射性污染物在主要压力容器发生蒸汽爆炸破裂之后进入了大气,氧气流入并与极端高温的反应堆燃料和石墨慢化剂结合—引起了石墨火。火灾令放射性物质扩散并污染更广的区域。
由于目击者的报告和站内记录不一致,有一些争论者认为事故发生在当地时间1点22分30秒。基于这种理论,第一次爆炸发生在大约1点23分45秒,操作员在七秒以后命令了“紧急停堆”6。
事件经过
紧急灭火
凌晨1点25分,切尔诺贝利核电厂第二消防站接到火灾警报,当班值勤的28名消防队员立即出动。当时他们没被告知是反应堆爆炸,有的还以为是一场普通火灾“没人告诉我们是反应堆的事”。
Grigorii Khmel,一名救火车驾驶员回忆:
我们在凌晨1:45-1:50时到了那里....看到了散落的石墨屑米沙问那是不是石墨。我踢开了它,一个消防员捡起来看了一下,说“这是热的”它们有大有小,小的能够拿在手里……
我们对辐射了解得不多,即使是在那里工作的也是如此。卡车上没有水,米沙开启了一个消防栓然后我们把水对准了房顶。那些上了房顶然后死了的小伙子们……瓦契克、柯利亚和其他人,还有沃洛迪亚-普拉维克……他们爬上了梯子,然后我就再没看到他们……
另一位消防员Anatoli Zakharov则回忆:“我还记得当时向队友开玩笑:‘如果我们都能活到早晨那是非常幸运了’”7
后续处理
发生后,并没有引起苏联官方的重视。在莫斯科的核专家和苏联领导人得到的信息只是“反应堆发生火灾,但并没有爆炸”,因此苏联官方反应迟缓。在事故后48小时,一些距离核电站很近的村庄才开始疏散,政府也派出军队强制人们撤离。当时在现场附近村庄测出了是致命量几百倍的核辐射,而且辐射值还在不停地升高。但这还是没有引起重视。专家宁愿相信是测量辐射的机器故障也不相信会有那么高的辐射。可是居民并没有被告知事情的全部真相,这是因为官方担心会引起人民恐慌,甚至在普里皮亚季还在举行有乌克兰第一书记参加的五一节庆祝。许多人在撤离前就已经吸收了致命量的辐射(若能立即撤离,则可大幅减少受害者数量及程度)。
事故后3天,莫斯科派出的一个调查小组到达现场,可是他们迟迟无法提交报告,苏联政府还不知道事情真相。终于在事件过了差不多一周后,莫斯科接到从瑞典政府发来的信息。此时辐射云已经飘散到瑞典。苏联终于明白事情远比他们想的严重。
之后数个月,苏联政府派出了无数人力物力,终于将反应堆的大火扑灭,同时也控制住了辐射。但是这些负责清理的人员也受到严重的辐射伤害;原因之一为遥控机器人的技术限制,加上严重辐射线造成遥控机器人电子回路失效,因此许多最高污染场所的清理仍依赖人力。火灾扑灭后,接下来担心的是反应堆核心内的高温铀与水泥融化而成的岩浆熔穿厂房底板进入地下,苏联政府派出大批军人、工人,给炸毁的四号反应堆修建了钢筋混凝土的石棺,把其彻底封闭起来。