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切尔诺贝利核电站事故何时发生?原因如何? 1986年4月26日当地时间1点24分,前苏联的乌克兰共和国切尔诺贝丽核能发电厂发生严重泄漏及爆炸事故。事故导致31人当场死亡,上万人由于放射性物质远期影响而致命或重病,至今仍有被放射线影响而导致畸形胎儿的出生。这是有史以来最严重的核事故。外泄的辐射尘随着大气飘散到苏联各地,此事故引起大众对于前苏联的核电厂安全性的关注,事故也间接导致了苏联的瓦解。因事故而直接或间接死亡的人数难以估算,且事故后的长期影响到目前为止仍是个未知数。 关于事故的起因,目前好像有两个理论说明。第一个是在1986年8月公布的事故原因只归于核电站操作员操作不当。第二个则是发布于1991年,认为事故由于压力管式石墨慢化沸水反应堆的设计缺陷引致,尤其是控制棒的设计。
分析切尔诺贝利核电站事故始末,是什么导致了这场悲剧?
1986年4月26日,切尔诺贝利的第四号反应堆发生了爆炸,整个世界都笼罩在一片阴云之中。如果灾难没有被及时制止,欧洲很有可能就会变成一片不毛之地。切尔诺贝利为何会发生爆炸?这到底是天灾还是人祸?
切尔诺贝利核电站采用的,是一种叫做石墨慢化沸水反应堆,关于核反应的原理这里不再赘述,感兴趣的观众可以自行在网上查找。那天凌晨工作人员正在进行一个测试,在核电站缺乏足够电力的情况下,应急供电系统是否能够保证反应堆的安全。而这个检查的重点则是,用来控制冷却水进入反应堆的水泵,能否在控制棒完全插入反应堆的前后,将里面源源不断产生的热量带走。
但是用作发电的柴油机仍有一分钟的启动时间,在这段时间里如果不能及时处理产生的高温,那么对于整个核电站来说依旧非常危险。于是当时有人提出了一个方案,在柴油发电机启动的这段时间里,反应堆将使用涡轮转动的惯性提供能源,以达到弥补这一分钟的时间空挡。虽然这方法看上去是有效的,并且在当时的其他三个反应堆都已经试验成功,但是在第四号反应堆上的试验已经失败了三次,而4月26日即将进行第四次试验。
1986年4月25日,工作人员为了试验可以更加安全地进行,他们首先把反应堆的运行功率持续下调,用来模拟核电站断电的状态,从而检测涡轮是否可以弥补那一分钟的时间空档。但这时基辅的一个小型发电站突然故障,导致城市出现了供电紧张的局面。所以当地就紧急通知切尔诺贝利先暂停试验,等26号凌晨用电量减少时再进行测试。虽然当时的厂长布卡诺夫答应了这个要求,但反应堆这时却只维持了一半的反应功率,这也导致了两个比较重要的问题。一是切尔诺贝利晚上的时候,只有一些经验不是很丰富的员工值班,虽然也会有一两个技术骨干进行监督,但总的来说还是要年轻人进行操作。二是在反应堆在半功率的工作状态下,其中会产生巨量的氙135,从而给反应堆带来氙中毒的巨大影响。
4月26日凌晨1点钟,在代理总工迪亚特洛夫的指挥下,反应堆正式开始了关停试验。操作员也开始大幅降低反应功率,但这也让反应堆内部的氙135浓度大幅上升,核电站的功率随后下降到了完全范围之外。这个时候正确的处理办法是关停整个反应堆,直到里面的氙135彻底衰变消失。但是总指挥迪亚特洛夫并不接受这个建议,他让操作人员拔出所有的控制棒恢复功率。为了防止安全系统影响实验效果,他还直接将警报系统全部关闭,将之后的操作完全变为人工控制。由于反应堆中的氙浓度实在太高,导致功率恢复的速度极为缓慢,最终也只是恢复到了2亿瓦。迪亚特洛夫见反应堆迟迟没有恢复,他便决定就在此功率下继续试验。
这时反应堆中的水因为高温产生了大量气泡,这反而加剧了里面的核反应。再加上此时氙135的浓度开始下降,这让核电站的功率开始急剧上升。反应堆里面产生的反应已经不受控制,这时工作人员按下了紧急按钮,所有的控制棒一同插入了整个反应堆中,希望以此来控制核反应的继续。这本来是一个十分正常的操作,却不料变成了整个灾难的开始。
因为控制棒的底端有一段很长的石墨,石墨在反应中被是一种慢化剂,但并不是我们认为的慢化各种反应。由于主要物质铀235更容易俘获慢速中子,但其发生裂变后发射出来的中子速度过快,大部分都会被周围的铀238俘获,从而影响整个裂变反应。但是通过石墨的中子将会被减速,成为铀235容易俘获的慢速中子,所以它虽然被称为慢化剂,但实则是用来加速反应的一种物质。但可惜的是当时没人意识到这一点,直接就将所有的控制棒全部插入反应堆。由于顶部石墨进行的慢化反应,使得铀235产生了巨量的裂变反应,反应堆的运行功率一下上升了百亿瓦。大量汽化的水将反应堆挤压变形,控制棒就这样被卡在了中间无法继续插入,而顶端的石墨与反应堆急剧反应,产生的超高温度将整个堆芯瞬间融化,堆顶被产生的大量蒸汽冲破。接触到氧气的反应堆产生了巨大的爆炸,带有放射性的石墨被释放进了大气中,整个世界将面对一次前所未有的灾难。
现在看来这个灾难主要是人为因素,但是控制棒和核电站应急系统的设计,同样也要为此负责。在切尔诺贝利发生了爆炸之后,苏联又是如何进行干预和处理的?这些内容我么下期为您一一揭晓。
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