编者按：“切尔诺贝利核电站的4号机组在1986年4月25日仍然还是世界上最好的反应堆之一。它的运行记录是前苏联动力堆中最好的，1985年的负荷因子达到83%。然而一切却在4月26日‘灰飞烟灭’”，Christopher Flavin在Journal of Environment
Science and Technology的评论文章中描述道。本可能成就核工业史上的“美好故事”为何一夜之间沦为“惊魂梦魇”的确值得关注和反思。有观点认为根本原因在于反应堆设计上的缺陷，也有观点认为罪魁祸首是操纵员的致命失误。随着对事故原因认识的加深，重点改善了反应堆的设计，并加强对人因失误的控制。此外，在事故后饱受诟病的核应急方面也做出了不懈努力。 1.
结论不一的两份事故调查
痛定思痛，前苏联迅速成立核事故调查委员会查找事故原因以免重蹈覆辙。事故调查委员会主任由Legasov院士担任，他在1986年事故后维也纳的一次会议上将事故原因归咎于操纵员失误和人机接口的设计，这个结论如同美国三哩岛事故原因类似。
美国三哩岛核事故调查报告中：Equipment can
and should be improved to add further safety to nuclear power plant. But as the
evidence accumulated, it became clear that the fundamental problems are
people-related problems and not equipment.
Legasov院士描述的事故原因代表着前苏联事故调查的官方说法，也为国际原子能机构IAEA采信，在事故后不久正式发表调查报告INSAG-1中采用上述原因分析[1]。然而在那次会议上大多数专家对此说法并不满意。而后在同年的另一次会议上Legasov院士坦言“我在维也纳的会议上并没有撒谎，但是没有说出全部的实情[2]”。言外之意是事故的主要原因在于反应堆的糟糕设计。尽管很多苏联科学家私下持有这种观点，但在公开场合他们并不愿意承认，因为苏联当时仍有15座RBMK反应堆在运行，同时也有些在新建。这种堆型在当时还处于不可替代的位置，除此之外，只有少量的VVER压水堆。
然而真相终究不受隐瞒，随着事故细节的不断曝光，1992年IAEA发表了INSAG-7（INSAG-1的更新版）[3]，对切尔诺贝利的事故原因进行了修正，更多地将原因归咎于反应堆的设计缺陷。
因此，糟糕的设计、人因失误是切尔诺贝利悲剧发生的主要原因，此外核事故发生后的应急工作一直以来也饱受诟病。为此，本篇将主要探讨反应堆设计、人因失误以及核事故应急，同时对于未来核安全之路进行简单展望。 2.
设计：从“粗糙简陋”到“精益求精”
2.1
RBMK堆型
切尔诺贝利核电站的压力管式石墨慢化沸水反应堆型是事故发生的关键。这种反应堆类型在苏联时期被称为“RBMK-1000”，是一座名副其实的反应“堆”，它没有轻水堆那样的钢制厚壁压力容器，而是将1660根压力管插入堆砌得高高的起慢化中子作用的高7 m、直径11.8 m石墨块中。冷却水通过压力管流经堆芯加热，并在压力管上部产生蒸汽，随后利用蒸汽驱动两个涡轮发电机，为电网提供能量。
RBMK-1000型反应堆示意图
2.2
设计缺陷
RBMK设计是典型的20世纪50年代苏联模式，也是第二代反应堆的共性，就是更偏重于建设简单而不注重冗余性。RBMK在设计上存在很多安全隐患： （1）
正的空泡系数
通常轻水同时是中子慢化剂和吸收剂。在RBMK型反应堆中，已经采用石墨作慢化剂，这样一来，冷却水的慢化作用就小了许多，然而冷却水的中子吸收作用却不能忽略。当流经堆芯的冷却水变成蒸汽，就会产生空泡，即不吸收中子的空洞，这会导致更多的中子与铀-235反应，增加反应堆功率，反过来这又让更多的水变成水蒸汽，造成恶性循环，这就是所谓的正空泡系数。
但正空泡系数并不足以使得反应堆不安全。在高功率时（大于设计功率的20%）时，正空泡系数会被多普勒效应引发的负温度系数抵消掉。除此之外，还可以通过控制棒进行补偿，因为部******变中子（约1%的缓发中子）会被延迟数秒（10毫秒~20秒）才放出，只要反应性的快速变化限制在1%，确保反应堆的时间常数足够长——在秒量级，就可以在事态失控前让裂变减速。
正如费米所说“没有缓发中子，就不会有核电”。缓发中子让反应堆控制成为了可能，确保在任何工况下反应性的快速增长不超过1%，这是反应堆设计者的共识。然而苏联的设计者违背了这一基本原则，在事发当时的工况下反应性变化超过了这一原则的两倍甚至三倍，最终使反应堆处于瞬发临界的境地[2][3]。 （2）
控制棒的设计缺陷
除了24根短棒是从下部插入堆芯用来展平功率，其余的控制棒和安全棒都是从上部插入。除12根自动控制的控制棒外，RBMK的控制棒在末端都有4.5米长的石墨，并以1.25米长的嵌入物隔开以在石墨与碳化硼中子吸收剂间建立一个充满水的部分。从这里可以看出，该控制棒对核反应有促进和抑制两种作用（石墨慢化中子，能促使核反应，碳化硼吸收中子，能抑制甚至终止核反应）。而且从事故经过叙述看，控制棒是插入水管中的，这导致在碳化硼没进入反应堆前的时间段，控制棒对核反应是促进的，反应堆的输出功率反而会增加，而不是预期的降低功率[3]。 （3）
缺少安全壳
反应堆没有一个完整的安全壳，出于节省资金的考虑最初的设计甚至没有围阻体，自从三哩岛核泄漏事故后才加入了一部分围阻体。但这种局部“安全壳”仅能承受一根管道破裂事故[4][5]（也有的报告指出能同时承受两根管道破裂，如INSAG-7）。
RBMK-1000堆芯截面
此外，由于堆芯大，氙震荡效应明显，其功率可能会在某些区域迅速升高（在径向或是轴向上），而在另一些区域可能会迅速下降，这种松散耦合的特性以及控制棒（用于控制和停堆）的严重缺陷，对事故的发生起到了重要作用。这些隐患最终导致了切尔诺贝利核事故惨剧发生。
对于RBMK的设计问题其实早在1977年就被英国指出过，那时英国正在考虑发展哪种堆型（最终选择了PWR）。据英国官员透漏，英国曾在切尔诺贝利事故9年前警告过苏联，RBMK的设计存在严重缺陷，这种设计对操纵员来说是一项巨大挑战[6]。
很显然苏联对此警告未予理睬。为什么苏联执意要建造这样一个粗糙简陋、漏洞百出的设计？这与当时苏联的技术水平以及一味地追求经济性有很大关系。因为在发展核电的早期，苏联还没有能力制造大型的压力容器和蒸汽发生器，而采用石墨块的堆垒以及压力管的方式技术上更容易建造，并且能够实现在线换料[7]（与CANDU堆类似）。这些特点都使得RBMK堆型的成本低、经济性好，从而受到苏联人的青睐。极具讽刺的是，在1979年三哩岛事故之后，苏联科学院院长Alexandrov教授还曾声称“这种事故（三哩岛事故）只会发生在‘视利益高于安全’的资本主义社会[8]”。而如今苏联也要承受这种恶果。
事故后，世界上许多国家要求关闭这些反应堆，但是不少原苏联的成员国的电力供应十分依赖这些反应堆，比如切尔诺贝利的反应堆直到2000年才关闭[9]。
2.3
事故后改进
截至目前为止，据IAEA Power Reactor
Information System显示，俄罗斯境内仍有11台这种反应堆在运行，仍在运营的RBMK中存在的缺陷已经被修改。最大的更新在于控制棒设计，即增加了中子吸收剂，同时还做了其他的一些改进包括：
l 燃料浓缩度从2%提高到2.4%以适应新的控制棒和增加的中子吸收剂；
l 降低了空泡反应性系数；
l 人工操作的控制棒数量从30提高到45；
l 增加了80-90个额外的中子吸收棒来阻止反应堆在低功率下工作；
l 紧急停堆用时从18秒降低到12秒；
l 安装了快速响应的应急保护系统。
这使得反应堆更加稳定地在低功率运行，自动停堆系统运作更快，其他安全机制也已得到改进，自动化的检测设备也已安装。据德国的核安全机构（GRS）的报告称，重复1986年的切尔诺贝利事故在现在已经几乎不可能。俄罗斯目前正在考虑延长其 11 座现役 RBMK 型反应堆的运行寿期，并提升这些反应堆的功率。同时俄罗斯原子能公司也表示不会再建设RBMK 型反应堆 [10]。
值得指出的是，俄罗斯自始至终从没有放弃核电，而是积极吸取经验教训，不断改善和开发新的堆型，一些新的反应堆设计也已采用了非能动安全系统和增强安全系统，例如VVER堆型、BN-800堆型以及浮动核电站等，在安全性方面越来越接近西方标准的同时在设计上又别具一格。
2.4
“精益求精”的探索之路
尽管西方对自身的压水堆技术更有信心，但切尔诺贝利加深了公众的忧虑，要恢复公众对核能安全的信心, 西方国家也不能置身事外，必须寻求更安全的反应堆途径。
有两种发展更安全的反应堆的途径。一是在反应堆的设计、建造和操纵方面做更进一步的改进[11], 这其实在三哩岛事件之后就已经在进行了，切尔诺贝利之后的研究范围大多只是这些工作的延伸。其中，值得特别强调的是，在切尔诺贝利事故之前，安全工程师们并不把严重的蒸汽爆炸看成一种大的风险；而在几乎导致氢爆炸的三哩岛事故发生之前，被损坏的反应堆中氢积累的可能性，也没有引起核工业界认真注意[12]。另外，尽管西方的反应堆都有完整的安全壳，但是从来没有设计过实验来进行严重事故下的验证。切尔诺贝利核事故之后，人们才开始重视对安全壳的实验研究，在美国核管会NRC的资助下，搭建了SURTSEY装置，进行了严重事故下安全壳直接加热（DCH, Direct Containment Heating）相关研究，研究成果已经融入到CONTAIN程序中[13]。
一直以来对压水堆的关注集中在LOCA事故，即如果一回路管道破裂，水就会变成蒸汽，可能造成堆芯熔化的严重后果，为了防止这种事故，工程师们已经花了几十年的时间来设计各种专用的安全系统，结果使核动力系统的复杂程度，很可能超过了任何其他技术系统的复杂程度。但是，某种不可预见的事件链，会使这些先进的安全系统，变成像法国的马奇诺防线那样无效。
另一条途径是进行技术革新，发展新一代核能系统, 充分利用其固有安全的特点, 这样容易向公众说明并为他们所理解和接受。遗憾的是, 过去许多人并不热衷于支持这种技术上先进的和固有安全的系统。因为他们错误地认为, 一旦承认这种改进系统的可能性, 就意味着放弃对现有反应堆的巨额投资, 或许要重新调整核工业[11]。而如今压水堆已不堪重负，显然不能再通过无限制复杂化纵深防御来解决安全问题，革新型反应堆技术才是最终出路[14]。
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