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切尔诺贝利核事故
Chernobyl Accident
1986年4月26日凌晨1时30分，在苏联白俄罗斯－乌克兰大森林地带东部的切尔诺贝利核电站第 4号机组发生的一次反应堆堆心毁坏、部分厂房倒塌的灾难性事故。外漏放射性污染不仅影响苏联大片地区，还波及瑞典、芬兰、波兰等国，成为引起世界震动的一次核电站事故。
事故概况 4号机组专用的PMK－100型是一种非均匀压力管式热中子堆，以低浓缩二氧化铀作燃料石墨作慢化剂、轻水作冷却剂,反应堆热功率为3200兆瓦。事故起因于设计上的严重缺陷和一系列严重违反运行规程的操作。4号堆定于4月25日停堆检修，并在停堆前作8号汽轮发电机的惰走带负荷试验。25日1时开始降低堆功率,13时05分降到50％额定值并切除7号发电机组（该机厂用负荷切换到 8号发电机母线上）。按试验大纲要求，14时将反应堆应急堆心冷却系统与强迫循环回路断开。但根据调度要求，推迟了机组解列。因惰走试验要求在反应堆热功率 700～1000兆瓦下完成，23时10分又开始再降功率，并按低功率下运行规程要求，切除了局部自动调节系统。由于未能迅速消除自动调节测量部分显示的不平衡，功率直降到30兆瓦（热）以下。直到 4月26日1时运行人员才使功率稳定在200兆瓦(热)水平。1时左右又投入两台备用主循环泵,使运行主循环泵数量达到8台。 这就导致通过堆心流量增加和蒸汽量的减少。汽水分离器中汽压和水位迅速变化。运行人员担心这些参数的变化导致停堆，将有关的保护系统切除。1 时23分发现反应堆过剩反应性已降到要求立即停堆水平。但操作人员不仅没有据此停堆,反而切除8号汽轮发电机组危急保安器，开始惰走试验。此时反应堆功率开始重新上升。值班长按下紧急停堆按钮。就在控制棒和停堆棒下落几秒钟后，接连发生两次爆炸，燃烧的团块和烈焰冲入反应堆上空。反应堆爆炸使高温堆心碎片落到汽机房、间和反应堆厂房某些隔间屋顶上，加之油管破裂、短路等原因,引起7号汽轮发电机厂房、反应堆大厅和与其毗连部分房屋着火。到清晨 5时火灾基本扑灭。为降低反应堆坑室内的温度，采用应急辅助给水泵向堆心空间供水，但未获成功，后改用压缩机站鼓风机往坑室下方空间送氮气。5月6日反应堆坑室温度停止上升，并由于自然通风的建立，温度开始下降。与此同时，为防止熔化的燃料聚集而达到临界质量并发生自持链式反应的危险,在4月27日至5月10日期间,出动军用飞机向毁坏的反应堆投掷约5000吨的硼、白云石、砂子、粘土和铅的混合物予以覆盖。5月6日，事故反应堆向大气释放的放射性物质已从每日数兆居里下降到每日数百居里。5月底，进一步降到每日数十居里。
事故当天，有 132人住院治疗。事故后共组织疏散13.5万人。
事故后果 事故除导致 4号反应堆机组全部毁坏以外，电站其余3台机组也被迫于当天和次日停运。1号机组于同年10月恢复运行。
事故引起的放射性同位素释放可分成几个阶段。最初时刻是弥散的燃料直接从毁坏的反应堆散逸出来4月26日到5月2日，因通氮阻止石墨燃烧和对排放物进行过滤，使排放率下降。这一段时间内排放物中放射性同位素的组成类似于辐照过的燃料。5月2日以后裂变产物排放率又急剧上升。排放物初期主要是挥发性成分，如碘。5月6日以后，由于裂变产物与抛掷的覆盖材料相互作用形成了难熔物质,而且燃料温度趋于恒定，继而下降,排放量亦迅速下降。表1 [事故机组每日向大气排放的放射性物质数量]列出事故机组每日向大气排放的放射性物质数量,表2[事故机组排放物的放射性同位素成分]列出排放物的放射性同位素成分的估计量。事故中，除两名电站工作人员因爆炸当场丧生,共有203人受到Ⅰ度以上的急性照射，其中29人在1个月以内死亡（表3[受急性照射人数和死亡人数]）。
事故发生时,放射性污染物烟羽受气象条件影响,开始时是向西和向北移动，事故后2～3天内往北移动,4月29日开始又向南移动。随后，被污染的空气团经过白俄罗斯、乌克兰和俄罗斯向更远的地方扩散。由于烟羽迁移的结果，先在核电站的西、西北和东北方向造成地面污染,后来又在南面形成小范围的污染区。从射线照片可估算出放射性污染的面积。1986年 6月26日得到的数据列于表4[
1986年6月26日切尔诺贝利核电站周围的放射性强度分布]。
事故后核电站附近的辐射水平超过100毫伦/小时。15天后，在电厂西面约50～60公里处和北面35～40公里处,最高辐射水平达到5毫伦/小时。5月初，基辅辐射水平达到0.5～0.8毫伦/小时。6月10～20日期间，基辅水库水中放射性同位素浓度达到10居里/升，底部沉积物中浓度达到10～10居里/千克。
4月28日10时,瑞典国家辐射防护研究所发现福尔斯马克核电厂辐射水平增加。虽然未发现反应堆厂房内辐射水平异常，仍然采取了应急措施，撤走了部分电厂工作人员。根据瑞典监测结果分析，瑞典全境辐射水平均有所增加。5月9日在瑞典中部地区,辐射水平达到100～300微拉德/小时。
事故并未在电厂周围居民区中引起患急性射线并发症的大剂量照射。受影响最大的是距电站30公里以内的人。据苏联官方估计，大部分人受照射剂量不会超过25雷姆，少数撤离得较晚的人受照射剂量可能达到30～40雷姆。对30公里以外地区，由于事故后放射性烟云主要是向西方和西北方向飘移，受影响地区主要是苏联欧洲部分，以及东欧、北欧和西欧一些国家。苏联估计在今后70年内，其欧洲部分的居民会通过食物链摄入最多约210×10人-雷姆的内照射剂量。在1986 年会接受到约8.6×10人-雷姆的外照射剂量，而在今后50 年中还会接受到29×10人-雷姆的外照射剂量。这些居民中癌症死亡率的增加将不超过0.4％。
事故原因 根据事故后所作的分析,切尔诺贝利4号机组事故是属于引入过剩反应性的事故苏联型反应堆在设计上有重要缺陷，即由于在冷却剂中有相的转化，有可能出现空泡正反应性系数。当反应堆功率低于20％额定值时，这一正反应性效应就不能被多普勒系数的负反应性效应所抵偿，因而有可能引起反应堆功率的自发增加为了补救这一设计上的缺陷,型反应堆运行规程规定，反应堆过剩反应性在运行中不得低于相当于30根控制棒的数值；当低于15根控制棒时，必须立即停堆。
事故的直接原因是一系列严重违反运行规程的操作。由于在开始试验以前，反应堆较长时间在低功率下运行，使反应堆严重“中毒”，处于难控制状态。而在开始试验时，运行人员为了维持汽水分离器内水位，开始补水。这时因较冷的水到达堆心，蒸汽生成量开始大幅度减少，引起自动调节棒上升。因自动调节棒上升到顶，运行人员不得不使用手动棒来进行控制。到1时22分时,反应堆过剩反应性只剩下相当于6～8根控制棒的数值，功率水平只相当6～7％额定值。而在这时，又切除汽轮机危急保安器，开始惰走试验，蒸汽流量急剧减少，导致蒸汽压力上升。这时又停运4台循环泵,通过水流量又开始减少。这两方面因素的联合作用，使体积蒸汽品质比额定运行条件下增加得快得多,这就导致反应性急剧增加,产生了大量蒸汽并出现泡核沸腾。由于过热损坏了燃料。在损坏的燃料颗粒和沸腾冷却水作用下使燃料管道内压力骤然上升，导致了破坏和爆炸。一些降低安全性的措施也是引起事故的原因。为了完成试验，在试验以前就把应急堆心冷却系统断开并闭锁了汽轮发电机停机信号和汽水分离器水位压力的反应堆保护系统，使反应堆处于无保护的状态下运行，丧失了自动停堆的可能性。因此,切尔诺贝利核事故的发生,除暴露出型反应堆设计上的缺点外，还暴露出不少运行管理上的问题。例如，试验大纲没有规定出应采取的安全措施，甚至未经过审查；整个试验过程中，一系列违反运行规程的行动，未得到及时纠正。
切尔诺贝利核事故是世界核电发展史上最严重的一次事故。事故的影响是巨大的，造成了大量的生命财产损失，国际上对此极为重视。目前事故的善后工作还在继续进行中。
赵荣潜 王祥田
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