切爾諾貝利核事故原因 切爾諾貝利核事故等級

切爾諾貝利核事故一般指切爾諾貝利事故，是一件發生在蘇聯統治下烏克蘭境內切爾諾貝利核電站的核子反應堆事故，外文名俄語叫做Чорнобильська катастрофа，發生時間是在1986年4月26日凌晨1點23分，地點是在蘇聯烏克蘭普里皮亞季。

簡介

切爾諾貝利核事故(烏克蘭語Чорнобильськая катастрофа)或簡稱“切爾諾貝利事件”，是一件發生在蘇聯統治下烏克蘭境內切爾諾貝利核電站的核子反應堆事故。該事故被認爲是歷史上最嚴重的核電事故，也是首例被國際核事件分級表評爲第七級事件的特大事故(第二例是2011年3月11日發生在日本福島縣的福島第一核電站事故)。普里皮亞季城因此被廢棄。

1986年4月26日凌晨1點23分(UTC+3)，烏克蘭普里皮亞季鄰近的切爾諾貝利核電廠的第四號反應堆發生了爆炸。連續的爆炸引發了大火併散發出大量高能輻射物質到大氣層中，這些輻射塵涵蓋了大面積區域。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。

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。

2014年11月29日，通過無人機航拍烏克蘭切爾諾貝利核事故遺址，在鏡頭中荒廢的切爾諾貝利靜謐如鬼城。

　　燃燒着的切爾諾貝利核電站四號機組

概況

切爾諾貝利核電站事故於1986年4月26日發生在烏克蘭蘇維埃共和國境內的普里皮亞季市(俄語：Припять;英語：Pripyat)，該電站第4發電機組，核反應堆全部炸燬，大量放射性物質泄漏，成爲核電時代以來最大的事故。輻射危害嚴重，導致事故後有31人當場死亡，200多人受到嚴重的放射性輻射，之後15年內有6-8萬人死亡，13.4萬人遭受各種程度的輻射疾病折磨，方圓30公里地區的11.5萬多民衆被迫疏散。爲消除輻射危害，保證事故地區生態安全，烏克蘭和國際社會一直在努力。

1986年4月25日，4號反應堆計劃關閉以做定期的維修和測試，並藉此機會來測試反應堆的渦輪發電機能力——檢查在電力損失的情況下是否仍有充足的電力供應給反應堆的安全系統(特別是水泵)。切爾諾貝利的反應堆設計有一對柴油發電機作爲備用電力供應，但是柴油發電機無法瞬間啓動，此時反應堆將使用轉動的渦輪作爲能量來源，渦輪會和反應堆分離並在自身的慣性下轉動。測試爲了確定在柴油發電機尚未啓動時，渦輪是否能在電力減少階段仍充足地供應能量給水泵。該類測試早先在其它單位已執行成功(所有安全供應起動)，但結果不盡人意(渦輪產生的力量不足以在減少階段供給水泵動力)。

爲了在更安全、更低功率情況下進行測試，操作人員首先斷開了反應堆的安全系統，以保證安全系統不會因爲實驗操作而自動觸發。此時，切爾諾貝利的4號反應堆的能量輸出從正常功率的3,200兆瓦(即國際通用單位MW，舊稱爲320萬千瓦)減少至700兆瓦。但是，由於在實驗開始時，反應堆操作人員對能量輸出的降低過快，此時實際功率輸出降至只有30兆瓦，生成的裂變產品氙-135增加(該產品會吸引中子)。功率下降的速度雖然已接近安全章程允許的最大值，但操作人員仍選擇繼續實驗。實驗決定將功率上升200兆瓦。爲了克服剩餘氙-135對中子的吸收，操作人員從反應堆中拔出了安全章程所規定的控制棒數。在1986年4月26日凌晨1點05分，渦輪發電機推動的水泵啓動，水的流量超出了安全規定量。凌晨1點19分，水流量繼續增加，由於水也會吸收中子，因此在水流量的進一步增加時，需要手動撤除控制棒以增加中子反應速率，成爲了一個極其不穩定的危險操作。當能量輸出已經低於規定最小值時，工程師們選擇拆除反應堆的控制桿，保留211個控制桿中的6個，來加快反應堆的運行速率。安全章程要求控制桿的最少數量爲30個，但自認爲經驗極其豐富的操作人員深信6個控制桿就夠用了。

工程師們認爲自己已經重新穩定了反應堆，便在凌晨1點23分04秒開始他們的實際試車實驗。反應堆的不穩定狀態沒有在控制板上顯示出來，並且所有工程師們也未意識到危險。此時水泵的電力關閉，水流靠渦輪發電機的慣性推動，流動速率減低。渦輪從反應堆分離，反應器核心的蒸汽量增加。由於在切爾諾貝利的RBMK石墨緩和反應堆特殊設計有一個高正面空係數，因此在水流減緩時，反應堆內對中子吸收的作用減弱使反應堆的功率迅速增加。凌晨1點23分40秒操作人員按下了命令“緊急停堆”的AZ-5(“迅速緊急防禦5”)按鈕—所有控制棒準備重新插入反應堆中。另一方面，總工程師Anatoly·Dyatlov，在事故時身在切爾諾貝利核電站，他在他的書上寫到：

“在1點23分40秒，集中化控制系統之前……沒有登記能辯解緊急停堆的任何參量變動。依照陳述委任……會集和分析很多材料，在它的報告，沒確定原因爲什麼命令了緊急停堆。並沒有需要尋找原因。反應堆簡單地在實驗完成時被關閉。”

由於控制棒的插入機制(18至20秒的慢速完成)和設計結構，控制棒底端設計有石墨，石墨與水冷卻劑接觸瞬間導致反應堆反應速率增加，功率的瞬間增大導致管道變形，控制棒在插入管道的三分之一就被卡住了，無法有效地停止反應。凌晨1點23分45秒，反應堆功率急升至33,000兆瓦，這已達到十倍正常功率值。燃料棒開始熔化，蒸汽壓力迅速地增加，導致蒸汽爆炸，反應堆頂部移位並被破壞，冷卻劑管道爆裂並將屋頂炸開一個洞。由於前蘇聯爲了減少建設費用，反應堆以單一保護層的方式修建。於是放射性污染物在主要壓力容器發生蒸汽爆炸破裂之後進入了大氣，氧氣流入並與極端高溫的反應堆燃料和石墨慢化劑結合—引起了石墨火。火災令放射性物質擴散並污染更廣的區域。

由於目擊者的報告和站內記錄不一致，有一些爭論者認爲事故發生在當地時間1點22分30。基於這種理論，第一次爆炸發生在大約1點23分45秒，操作員在七秒以後命令了“緊急停堆”。

主要損失

1986年4月26日當地時間1點23分，蘇聯的烏克蘭共和國切爾諾貝利核能發電廠(原本以列寧的名字來命名)發生嚴重泄漏及爆炸事故。事故導致31人當場死亡，上萬人由於放射性物質遠期影響而致命或重病，至今仍有被放射線影響而導致畸形胎兒的出生。這是有史以來最嚴重的核事故。外泄的輻射塵隨着大氣飄散到蘇聯的西部地區、東歐地區、北歐的斯堪的納維亞半島。烏克蘭、白俄羅斯、俄羅斯受污染最爲嚴重，由於風向的關係，據估計約有60%的放射性物質落在白俄羅斯的土地。此事故引起大衆對於蘇聯的核電廠安全性的關注，事故也間接導致了蘇聯的瓦解。蘇聯瓦解後獨立的國家包括俄羅斯、白俄羅斯及烏克蘭等每年仍然投入經費與人力致力於災難的善後以及居民健康保健。因事故而直接或間接死亡的人數難以估算，且事故後的長期影響到目前爲止仍是個未知數。

意外發生後，馬上有203人立即被送往醫院治療，其中31人死亡，當中更有28人死於過量的輻射。死亡的人大部分是消防隊員和救護員，因爲他們並不知道野外中含有輻射的危險。爲了控制核電輻射塵的擴散，當局立刻派人將135,000人撤離家園，其中約有50,000人是居住在切爾諾貝利附近的普里皮亞季鎮居民。衛生單位預測在未來的70年間，受到5–12艾貝克輻射而導致癌症的人，比例將會上升2%。另外，已經有人因爲此次意外而受到輻射，並死於癌症。

到2006年，官方的統計結果是，從事發到目前共有4000多人死亡。但是綠色和平組織，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。因此，綠色和平組織認爲，官方統計的結果比切爾諾貝利核泄漏造成的死亡人數少了至少9萬人，這個數字是官方統計數字的20倍!對於綠色和平組織的“估計”缺乏理論支持。

死亡人數：9.3萬人

致癌人數：27萬人

經濟損失：180億盧布

原因分析

關於事故的起因，官方有兩個互相矛盾的解釋。第一個於1986年8月公佈，完全把事故的責任推卸給核電站操縱員。第二個則發佈於1991年，該解釋認爲事故是由於壓力管式石墨慢化沸水反應堆(RBMK)的設計缺陷導致，尤其是控制棒的設計。雙方的調查團都被多方面遊說，包括反應堆設計者、切爾諾貝利核電站職員及政府在內。

另一個促成事故發生的重要因素是職員並沒有收到關於反應堆問題報告。根據Anatoli Dyatlov—一名職員所述，設計者知道反應堆在某些情況下會出現危險，但蓄意將其隱瞞。這種情況是因爲廠房主管基本由不具備RBMK資格的員工組成造成的：廠長V.P. Bryukhanov，只具有燃煤發電廠的訓練經歷和工作經驗，基本上是負責政戰的主管，事發半夜演習時並不在場，但主導演習的副廠長是核能專業。他的總工程師Nikolai Fomin亦是來自一個常規能源廠。3號和4號反應堆的副總工程師Anatoli Dyatlov只有“一些小反應堆的經驗”。

第二個“有缺陷的設計之解釋”是由Valeri Legasov於1991所公佈，把事故的原因歸咎於RBMK反應堆設計的缺陷，特別是由於控制棒的缺陷。

反應堆有一個危險的空泡係數(void coefficient)。空泡係數是一種衡量反應堆安全程度的數據，用於測量水冷卻劑中蒸汽氣泡的形成與增加對於反應堆的影響。大部分的反應堆設計會在水溫升高時產生較少的能量。這是因爲如果冷卻劑含有蒸汽氣泡，則能被減速的中子數量將會下降。速度快的中子一般不易造成鈾原子的裂變，所以反應堆會產生較少的能量。然而，切爾諾貝利的RBMK反應堆，使用固體石墨當作中子慢化劑來降低中子的速度，且用吸收中子的輕水來冷卻核心。因此儘管水中有蒸汽氣泡產生，仍有大量中子被慢化。此外，因爲蒸汽吸收中子不像水那樣的容易，因而增加RBMK反應堆的溫度，就會有更多的中子能夠鈾原子裂變，增加反應堆的能量輸出。這種設計導致RBMK在低功率時非常不穩定，在溫度上升時存在輸出能量在短時間內達到危險水平的傾向。這對於工作人員而言是難以理解和預見的。

在這個系統中更重大的缺陷是控制棒的設計。在控制反應堆時，操縱員通過將控制棒插入反應堆來降低反應速度。在RBMK反應堆的設計中，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。因爲這種設計，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，因爲石墨能夠吸收的中子比沸騰的輕水少。因此一開始插入控制棒的前幾秒鐘，反應堆的輸出功率反而會增加，而不是預期的降低功率。反應堆操縱員對於這一特點也不知曉，且無法預見。

水的管道垂直地穿過堆芯，當水溫增加時水位將會上升，在覈心之中產生溫度的梯度效應。如果在頂端的部份已經完全地變爲蒸汽，則效應會更惡化。因爲頂端部份此時已無法被足夠冷卻，且反應會明顯增強(相反地，CANDU反應堆設計中，水的管道水平地穿過核心，相鄰的管道則是相反方向的流向，因此核心部分的水溫變化較小)。

因爲反應堆有巨大的體積，所以，爲了降低成本，建造電廠時反應堆周圍並沒有建築任何作爲屏障用的安全殼。這使得蒸汽爆炸造成反應堆破損後，放射性污染物得以直接進入環境之中。

反應堆已經持續運轉超過一年以上，儲存了核裂變的副產物。這些副產物增強了不受控制的反應，使事故更難以控制。

當反應堆溫度過熱，設計的缺陷使得反應堆容器變形、扭曲和破裂，使得插入更多的控制棒變得不可能。

值得注意的一點是操縱員閉鎖了許多反應堆的安全保護系統——除非安全保護系統發生故障，否則是技術規範所禁止的。

1986年8月出版的政府調查委員會報告指出，操縱員從反應堆堆芯抽出了至少205枝控制棒(這類型的反應堆共需要211枝)，留下了六枝，而技術規範是禁止RBMK-1000操作時在覈心區域使用少於15枝控制棒的。

緊急滅火

凌晨1點25分，切爾諾貝利核電廠第二消防站接到火災警報，當班值勤的28名消防隊員立即出動。當時他們沒被告知是反應堆爆炸，有的還以爲是一場普通火災“沒人告訴我們是反應堆的事”。

Grigorii Khmel，一名救火車駕駛員回憶：

我們在凌晨1：45-1：50時到了那裏....看到了散落的石墨屑米沙問：“那是不是石墨?”我踢開了它，一個消防員撿起來看了一下，說“這是熱的”它們有大有小，小的能夠拿在手裏……

我們對輻射了解得不多，即使是在那裏工作的也是如此。卡車上沒有水，米沙開啓了一個消防栓然後我們把水對準了房頂。那些上了房頂然後死了的小夥子們……瓦契克、柯利亞和其他人，還有沃洛迪亞-普拉維克……他們爬上了梯子，然後我就再沒看到他們……

另一位消防員Anatoli Zakharov則回憶：“我還記得當時向隊友開玩笑：‘如果我們都能活到早晨那是非常幸運了’”

後續處理

爆炸發生後，並沒有引起蘇聯官方的重視。在莫斯科的核專家和蘇聯領導人得到的信息只是“反應堆發生火災，但並沒有爆炸”，因此蘇聯官方反應遲緩。在事故後48小時，一些距離核電站很近的村莊纔開始疏散，政府也派出軍隊強制人們撤離。當時在現場附近村莊測出了是致命量幾百倍的核輻射，而且輻射值還在不停地升高。但這還是沒有引起重視。專家寧願相信是測量輻射的機器故障也不相信會有那麼高的輻射。可是居民並沒有被告知事情的全部真相，這是因爲官方擔心會引起人民恐慌,甚至在普里皮亞季還在舉行有烏克蘭第一書記參加的五一節慶祝。許多人在撤離前就已經吸收了致命量的輻射(若能立即撤離，則可大幅減少受害者數量及程度)。

事故後3天，莫斯科派出的一個調查小組到達現場，可是他們遲遲無法提交報告，蘇聯政府還不知道事情真相。終於在事件過了差不多一週後，莫斯科接到從瑞典政府發來的信息。此時輻射雲已經飄散到瑞典。蘇聯終於明白事情遠比他們想的嚴重。

之後數個月，蘇聯政府派出了無數人力物力，終於將反應堆的大火撲滅，同時也控制住了輻射。但是這些負責清理的人員也受到嚴重的輻射傷害;原因之一爲遙控機器人的技術限制，加上嚴重輻射線造成遙控機器人電子迴路失效，因此許多最高污染場所的清理仍依賴人力。火災撲滅後，接下來擔心的是反應堆核心內的高溫鈾與水泥融化而成的岩漿熔穿廠房底板進入地下，蘇聯政府派出大批軍人、工人，給炸燬的四號反應堆修建了鋼筋混凝土的石棺，把其徹底封閉起來。

蘇聯政府把爆炸反應堆周圍30公里半徑範圍劃爲隔離區，撤走所有居民，用鐵絲網圍了起來，入口設有檢查站，隔離區內只有定期換班的監測人員與切爾諾貝利核電站其它三個還在發電的核反應堆工作人員。特別是與爆炸的四號反應堆在同一主廠房建築物內，兩座反應堆中間共用排放放射性廢氣高煙囪的三號反應堆，又正常工作了19年。事故二十週年後，四號反應堆的石棺外表面的照射度仍有750毫倫琴，遠高於20毫倫琴的安全值，加固石棺的焊接工人工作兩個小時就要輪換。隔離區內的平均照射度仍大於100毫倫琴。

隔離區以外是較重污染的撤離區，平均照射度在60毫倫琴左右，個別地方可達150-200毫倫琴。再往外是輕度污染的準撤離區，平均照射度在30毫倫琴。