切尔诺贝利大火,切尔诺贝利核事故爆炸的原因是什么?

切尔诺贝利核事故,是人类历史上最严重的核泄漏事故。1986年4月26日,位于乌克兰首都基辅以北130公里的切尔诺贝利核电站4号机组反应堆爆炸。逾8吨强辐射物质泄漏,6万多平方公里的土地遭到直接污染,320多万人不同程度受核辐射侵害。因辐射污染直接或间接死亡的人前后超过12万人。
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那么,为何会发生如此严重的事故呢,这起事故可不像日本福岛核电站事故是由于地震造成,完全是由于操作不当导致。
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爆炸的4号反应堆原本是正常的关闭作定期维护和一些相关实验测试,这本来是应该不出出大问题的,因为此前也做过。
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为了安全、低功率地进行测试,原计划是让4号反应器的能量输出从正常功率的3.2千兆瓦特减少至700百万瓦特。也就是正常功率的四分之一水平。但是,由于实验开始的延迟时,反应堆控制员太快地减低能量水平,实际功率输出落到只有300百万瓦特。但实际数值只有200百万瓦特。达到最低安全指标。能量的减小使核裂变产品氙-135增加。这是一种裂变毒物,能使大量中子在产生裂变前被吸收,致使链式反应不能正常进行。唯一解决的办法是加大功率消耗。但工作组并没有选择关闭反应堆或者其它措施,仍然继续实验。
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为了克服剩余氙-135的对中子的吸收,他们选择拔出控制棒,为了达到他们心中的安全水平,远多于安全章程数量的控制棒由反应堆拔出。

实验中有一部分,是测试水泵,涡轮发电机在经济情况下的工作情况,由于是实验一部分,水泵起动了。但水的流量也超出了安全章程的指定。工程师选择通过拆除反应堆的控制杆来控制核反应,211个控制杆,最少要保留30个,但经验极其丰富的操作人员深信6个控制杆就够用了。两次的违章操作让事故发生埋下了巨大安全隐患。
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工程师们认为已经控制住了局面,关闭了水泵电源。水泵的关闭导致前面的两个安全隐患显露了。当他们意识到反应堆能量极具膨胀,下令紧急停堆时,为时已晚。

原先拔出的控制棒由于增加的能量产品导致了控制棒管道的变形。棒在被插入以后被卡住,只能进入管道的三分之一,无法停止反应。高温使燃料棒开始熔化,蒸汽压力迅速地增加,爆炸发生了。

这属于典型的操作失误。这其中有人的原因,也有设计的缺陷。如今,切尔诺地区仍然是人类禁区。

以铜为镜,可以正衣冠;以史为镜,可以知兴替;以人为镜,可以明得失。切尔诺贝利核事故已经30多年,代价惨痛,教训深刻。今天我们就拿起前苏联来的镜子照照。

1986年4月26日,随着远在欧洲的小城切尔诺贝利的一声巨响,震醒科沉睡的居民,也给世界核安全敲响了警钟。原因是位于乌克兰首都基辅以北130公里的切尔诺贝利核电站4号机组反应堆爆炸,随后,逾8吨强辐射物质泄漏,6万多平方公里的土地遭到直接污染,大火持续燃烧了10天,辐射量是广岛原子弹的400倍,事故导致32人当场死亡,320多万人不同程度受核辐射侵害,由于这次事故,核电站周围30公里范围被划为隔离区,附近的34万居民被疏散,庄稼被全部掩埋,周围7千米内的树木都逐渐死亡。在日后长达半个世纪的时间里,10公里范围以内将不能耕作、放牧;10年内100公里范围内被禁止生产牛奶。不仅如此,由于放射性烟尘的扩散,整个欧洲也都被笼罩在核污染的阴震中。临近国家检测到超常的放射性尘埃,致使粮食、蔬菜、奶制品的生产都遭受了巨大的损失。核污染给人们带来的精神上、心理上的不安和恐惧更是无法统计。

关于事故原因,多年来一直有不同的说法,第一个于1986年8月公布,包括纪录片《切尔诺贝利》完全把事故的责任推卸给核电站操纵员,主要表现在以下几个方面:

首先人员资质有问题,总负责试验的工程师之前只有火电经验和小的核电站运行经验,对于大型核反应堆运行并不了解,可以看成是新手上路,其次,人员安全意思不高,由于实验总负责人马上就要退休了,急于在退休前完成这一漂亮的实验,之前这个实验已经一推再推,这次为了完成这个实验,把必要的安全措施退出了,这个是致命的,就好像开车嫌麻烦,把安全带解了,刹车也干脆拆了;还有,为准备这次实验,员工已工作了24小时,疲劳驾驶,所以工作与一线的小伙伴们,如果领导天天逼着让加班,这个纪录片有必要推荐给领导看看,充沛的精力对于工作是对么重要的,最后操作时,这么大的实验竟然没有做应急预案,出现事故后处置慌乱。

第二个则发布于1991年,该解释认为事故是由于压力管式石墨慢化沸水反应堆(RBMK)的设计缺陷导致,尤其是控制棒的设计有问题。核反应堆中,控制棒可以用来实现快速“灭火”,实现反应堆的快速关闭。但是,在RBMK反应堆设计,控制棒部分是空心的;当控制棒空心部门被插入时,最初的数秒钟冷却剂被控制棒的空心外壳挤出了。因为冷却剂(水)是中子吸收体,反应堆的输出功率实际上上升。相当于没灭火还加了油。。这情况也是与预计相反,而反应堆操作员亦不知情。还有,由于空泡效应表现为正,RBMK反应堆在低功率时非常不稳定,在温度上升时存在输出能量在短时间内达到危险水平的倾向。这就好比本来我们希望反应堆具有自稳定功能,当功率提高时依靠自身反馈会趋向于功率降低,这对于反应堆设计很重要,然而就是当空泡效应为正时会使得功率一直增加,堆芯恶化。最后,反应堆的设备老化,设计不合理,没有安全壳,当发生事故时,石墨慢化剂满天飞,放射性物质大量外泄。这个对于我国现在的三代堆每个都有打铁帽,那个就是安全壳,有的还是两层。

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如图2,压力容器Reactor Vessel安全壳内,安全壳内才是核燃料,安全壳可以承受高于15MPa的压力,相当于150多个大气压。

每一次事故都是用血来书写的教科书,时至今日,我国的在运行核电站一直都很重视经验反馈的学习,从前人用血来书写的经验中找到不足,不骄不躁,砥砺前行。

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