切尔诺贝利电厂介绍

切尔诺贝利核电站是前苏联在乌克兰境内修建的第一座核电站，位于乌克兰与白俄罗斯边境16 公里，乌克兰首府基辅（Ukraine）市以北110公里基辅州普里皮亚季（Prypiat）镇3公里附近。曾几何时，切尔诺贝利是苏联人民的骄傲，被认为是世界上最安全、最可靠的核电站。但1986年4月26日的一声巨响彻底打破了这一神话。

该电站采用RBMK-1000型反应堆技术，额定电功率1000 MW，热功率3200 MW。RBMK型反应堆是一种石墨慢化压力管式沸水型反应堆。RBMK具有正空泡系数及负燃料温度系数。净反应性效应取决于反应堆功率水平。在满功率运行时，净效应为负；在20%满功率以下运行时，净效应为正。操作规程规定禁止在热功率700 MW以下运行。

事故过程

切尔诺贝利核电站4号机组计划于1986年4月25日停堆检修，停堆前拟定在该机组8号汽轮发电机上做一项实验。该实验的目的在于：探讨厂内、外全断电情况下，汽轮发电机中断蒸汽供应时，利用转子惰走动能来满足该机组本身电力需求的可能性。

停堆前，4号机组一直在额定参数状态下运行，25日凌晨1点整操作人员按照计划开始降低反应堆功率，于25日13点，反应堆热功率降至1600 MWt。25日14点，电力调度员要求热功率维持在1600 MWt以保持电网的稳定，与此同时，操纵员切断了应急堆芯冷却系统。于25日23点10分操纵员再次降低反应堆功率，实验计划在700 MWt到1000 MWt之间进行。26日0点28分，操纵员插入控制棒以进一步降低功率，功率比预计下降得快得多，结果由于各种原因反应堆热功率降至30 MWt以下。而该核电厂运行大纲要求，反应堆运行功率不得低于700 MWt，操纵员意识到了问题的严重性，因此开始抽出控制棒以提升功率。直到26日凌晨1点，操作人员才成功地把反应堆热功率稳定在200 MW，而此时几乎所有控制棒都被抽出，这对反应堆来说已经非常危险。再者，此时反应堆热功率显然低于“运行大纲”要求的值。

尽管如此，仍决定实验。26日1点19分，操纵员关闭了相应的停堆保护信号，为了确保控制，实验仅用四台泵，通过汽轮机惰转带动。如果汽轮机关闭，反应堆将自动停堆，因此，操纵员手动切断了自动停堆安全保护系统。随后操纵员关闭了汽轮机，结果水流量过大，堆芯过冷，几乎没有蒸气产生。随着实验的进行。操作人员从反应性快速计算程序打印结果看到: 堆内反应性贮备已经太少，应立即停堆。尽管如此，操作人员并没有停堆，而是开始实验。操纵员将水流量减少到了正常的四分之三，堆芯入口温度开始上升，蒸气开始大量产生。与此同时，该机组8 号汽轮机紧急截止阀关闭以停止向汽轮机供汽。由于较热水进入堆芯和通过堆芯流量减少，使得堆内产蒸汽增加，反应性增加引起自动调节棒下插。1 点23 分，自动棒已补偿不了蒸汽品质提高引起的反应性加大，反应堆功率开始上升。此时，机组值班长命令操纵员按AZ~5按钮紧急停堆。所有吸收棒和紧急停堆棒开始下插，但由于绝大多数吸收棒处于最上部位置，不能立即起到抑制反应堆功率作用。3 秒钟之内堆功率上升到530 MW以上，致使超功率保护事故停堆信号出现。但这一切已经不能阻止一场灾难性事故的出现。堆内传热条件的恶化，使得堆芯压力管内燃料棒温度急剧地上升。由于燃料多普勒效应和控制棒的插入暂时补偿了汽泡正反应性效应，堆功率略降，出现了第一个峰值。之后，燃料碎化引起汽泡骤然增加，汽泡正反应性效应造成功率急剧上升。事后通过模拟计算得到的功率峰值在4 秒钟内达到满功率的100倍。据四号机组外工作人员说，大约在1 点24 分左右，相继听到两声爆炸声，两次爆炸发生后，浓烟烈火直冲天空，高达1000多米，火花溅落在反应堆厂房、发电机厂房等建筑物屋顶，引起屋顶起火。1 点30 分，值勤消防人员从附近城镇出发赶往事故现场，经过消防人员、现场值班运行和检修人员以及附近五号、六号机组施工人员共同努力，于5点左右，大火全部被扑灭。

事故原因

关于切尔诺贝利事故的原因一直存在较大的争议，有的将事故归咎于反应堆的设计缺陷，也有将事故归咎于操纵员的误操作。本文认为该事故的原因包括两个方面，一方面是客观因素——反应堆的设计缺陷，另一方面是主观因素——操作员的误操作，以及迟缓蛮干的应急处理。

客观因素——设计缺陷：

1.     物理设计缺陷：反应堆低功率运行条件下（小于700 MWt），反应堆具有正的净空泡系数，冷却剂在该反应堆中将产生空泡，空泡增加→反应性（功率）增加→空泡增加→反应性（功率）增加，如此进行下去，反应堆将不可控制，非常危险。

2.     热工设计缺陷：该反应堆内存在一个相当大的石墨慢化系统，在约700 ℃的时候大量石墨遇水将发生剧烈的化学反应堆（石墨燃烧），对反应堆来说有导致蒸汽爆炸的风险。

3.     控制棒设计缺陷：在RBMK反应堆的设计中，控制棒的尾端是由石墨组成，而控制棒的其他部份由碳化硼制成（强中子吸收剂），因此，当控制棒一开始插入反应堆的时候，石墨端会取代冷却剂，因为石墨对中子的吸收能力比沸腾轻水弱。因此一开始插入控制棒的前几秒钟，反应堆的输出功率反而会增加，而不是预期的降低功率。

4.     纵深防御不足：与西方压水堆不同，切尔诺贝利核电厂反应堆采用的是苏联设计的压力管式石墨慢化沸水堆，设计时没有考虑防止放射性释放的最后一道屏障——安全壳，因此一旦反应堆燃料出现破损，放射性物质则会直接释放到环境。

主观因素——操纵员误操作，迟缓蛮干的应急处理。运行人员在实验过程中肆意妄为，严重违反操作规程，随意修改实验条件，最终导致了事故的发生。如果说操纵人员的误操作导致了事故的发生，那么事故后前苏联政府的迟缓蛮干的应急处理工作大大扩大了事故灾难的严重程度。