切尔诺贝利核电站爆炸事故分析

　　1事故经过

　　1986年4月26日，切尔诺贝利核电站的4号反应堆发生爆炸，死16．7万人，损失120亿美元，是世界上最严重的核电站事故。

　　切尔诺贝利核电站建于基辅市以北130千米，4台机组，总装机400万千瓦，是原苏联最大核电站。1970年切尔诺贝利开始修建第一座核反应堆，但总工程师只有建设火电站的经验，整个设计由乌拉尔电力公司设计院进行。后来由莫斯科Zukh水电设计院接手该项目的设计，该设计院主要是水电设计。因为物质缺乏，几乎不太可能找到设计人员设计的某些特殊部件，因此设计者真好将就使用他们自己制造的部件。

　　1977年第一座反应堆投入运行，与原定计划推迟了两年。管理人员和操作工并不知道1975年在列宁格勒与此相同的反应堆发生了熔化事故。对有关规定也进行了修改，因为它们对实际情况不适合，特别是经常移出比规定多的控制棒。操作工还发现当输出功率很低时反应堆极不稳定。

　　20世纪80年代初，另外两个反应堆投入运行。1982年第三座核反应堆活性区发生爆炸并将放射性物质释放到核电站区域，因为对这次事故保密，其他反应堆的操作人员并不知道此次事故的发生。这期间在整个前苏联的ЯBMK型反应堆还发生了几起类似的事故。1980年在Kursk发生的事故引起了原子能委员会的注意：因为停电导致无动力驱动控制棒和水泵，40秒后才启动备用电源，在此次事故中因：为冷却水的自然循环量较大才避免了严重破坏。

　　1983年末，估计切尔诺贝利4号反应堆关闭后透平机还能为反应堆水泵提供一定时间的应急电源，曾建议对该系统进行测试，但因为装置到1983年底前未获授权，因此对该系统的测试延期进行。在负责ЯBMK型反应堆的部长处还有其他的事故记录——设计的控制棒因为有裂纹当插入反应堆时引起输出功率剧烈波动，但在操作工的操作记录上没有记录。1984年3月27日，4号反应堆正式投入商业运行。

　　1985年报纸上出现了对核电站的批评，能源部命令总工程师替换易燃的遮蔽材料和电缆。但是因为无不易燃的材料供应，这项计划被搁置。高层管理人员的注意力集中在应付商业压力，而让总工程师负责装置的操作。

　　1986年4月，4号反应堆停车检修，并且安排了一系列的测试计划，包括应急电源延迟测试。但仍然不知道当透平的动量下降后是否能产生足够的电能驱动水泵达40秒。测试由装置的制造者进行，他们的测试计划与3号和4号反应堆的总工程师讨论了15分钟后即获同意，并没有征求安全检查员的意见，负责反应堆的总工程师也没有到场，正式的批准文件也没有征求核专家的意见。

　　13时反应堆的输出功率减为一半，两台发电机一台停车。14时对另一台发电机的测试准备就绪。为了避免被联锁，紧急反应堆活性区冷却系统断开。开始准备测试时，Kiev的电力调度员请求供电到23时。23时重新开始根据拟定的计划对透平机的作用进行测试。控制棒的自动控制系统被断开，输出功率降低，下降到30MW。到这一步就没有按照测试的标准规程进行(按标准规程应该放弃试验>，工程师就下一步如何进行没有形成统一的意见。继续移出控制棒，4月26日1时输出功率稳定在200MW，但这仍然低于推荐的最小功率水平，但是被认为可以继续进行测试。

　　1时过后，另一台冷却泵很快加入该系统，这就需要移出更多的控制棒。大量的水进入反应堆引起蒸汽压力降低。为了避免因为蒸汽压力低导致反应堆关闭，操作人员切断了联锁信号。1时22分，实验刚刚开始，计算机打印结果表明反应性只有最小保留值的一半。1时23分透平发电机的紧急调节阀门关闭，透平机无蒸汽，计算机显示反应器功率急剧上升，副控手按下紧急停车按钮试图将所有控制棒放入反应堆活性区，此时控制棒无法全部下降。爆炸发生了，爆炸掀翻了1000t反应堆外壳，反应堆直接向大气敞开。

　　工程师没有意识到反应堆已发生了爆炸，还试图用大量的水来控制反应堆，但是所有的泵都无法工作。发电机房着火，消防队也赶来，关键人物也来到现场。核电厂厂长被告知反应堆未破坏，只是需要他对产生的放射程度进行分析调查，但据说莫斯科官方拒绝授权。

　　4月26日下午，有足够的证据表明反应堆发生了爆炸，其他的反应堆也已关闭。成千上万吨含有硼、铅等的沙石飞向建筑物。对相邻城镇Pripyat的调查于4月27日展开。

　　2事故原因分析

　　表7-3和表7-4是事故发生的详细过程和根本原因。

表7-3事故发生的详细过程和后果

过程	后果	过程	后果
后果	31人死亡，短期内发现300例放射污染疾病；欧洲癌症发病率将明显上升；30公里范围内135000人将被疏散；大面积土地受到污染	装置的危险波动	可能是“正空穴系数”所致
		(紧急)状态控制失效	当出现与测试计划背离的情况时未放弃测试；因疏忽让“滞留电力”进入，使功率降到很低的水平；操作工严重降低了功率设定值
减轻措施失效	无第二层保护；对紧急救援队缺乏保护设备；因为政治原因未迅速作出反应
		危险偏差	14时5分因为Kiev控制员请求继续向电网供电，使装置在50％的功率下运行了9个小时，可能产生氙
事故升级	1时24分装置达到超临界状态；输出功率每秒上升100倍，结果是反应堆爆炸	状态控制失效	反应堆的大部分保护系统不能工作； 维修测试违反操作规程
状态恢复系统失效	将反应堆剩下的防护设施关闭后继续进行测试；1时22分反应堆活性区控制棒少于8根；1时24分当反应堆出现故障时试图“紧急刹车”	工艺(过程)偏差	1986年4月25日降低输出功率，当输出功率达25％时作为测试条件；操作工降低功率所使用的紧急活性区冷却系统已断开
	装置的危险波动：   反应堆输出功率为7％时虽然是稳定的，但低到设计规定 最小值的20％是非常危险的	事故的直接原因	试验企图分析可能对活性区熔化保护系统造成危险障碍的设备

　　注：从表尾至表头为事故的发生、发展及结果。

表7-4切尔诺贝利事故的根本原因

子系统	可能发生事故的条件	子系统	可能发生事故的条件
外部系统	工人的居住区靠近装置；从上级公司得到的支持不够	工程完整性	自建设开始未对修改后的标准进行更新；缺乏工程安全设备以避免操作工失误；系统的安全系数不当
系统环境	项目预算紧张，资源短缺；专家假定ЯBMK型反应堆不可能发生爆炸；因在其他反应堆发生事故所以才进行测试；因为政治原因未直接进行分析
		管理控制	测试计划不周；理者对测试的技术理解有差异；改正措施不当；违反规定；缺乏安全训练，安全责任分工不明；紧急情况处置不当
组织和管理	测试未经俄罗斯核建设委员会批准；  设定工作顺序的方法错误；物资和工程设备的管理不当；紧急反应物资和设备不足；对其他装置发生的事故保密
		通讯和资料	提供的紧急情况应对资料不充分
		规程和实践	未提供参考资料
		工作环境	为准备测试员工已工作了24小时； 负责试验的工程师对核反堆知之甚少；程序的质量低
位置和装置设备	装置未经授权——不应进行测试；反应堆的设计使得当输出功率低于20％时不稳定；大型活性区需要复杂的控制系统；因为管线复杂，因此为每个通道提供紧急冷却比较困难
		操作工的操作	操作工的操作未达到设计的装置条件偏离规定的操作规程，忽视安全规程；作工过分自信；违反一系列的操作规定；总工程师过于“热心”

　　3事故后果

　　事故发生后，反应堆熔化燃烧，引起爆炸，冲破保护壳，厂房起火，放射性物质源源泄出。用水和化学剂灭火，瞬间即被蒸发，消防员的靴子陷没在熔化的沥青中。1、2、3号机组暂停运转，电站周围30公里宣布为危险区，撤走居民。事故发生时当场死2人，遭辐射受伤204人。5月8日，反应堆停止燃烧，温度仍达300℃。当地辐射强度最高为每小时15毫伦琴，基辅市为o．2毫伦琴，而正常值允许量是o．01毫伦琴。瑞典检测到放射性尘埃，超过正常数的100倍。西方各国赶忙从基辅地区撤出各自的侨民和游客，拒绝接受白俄罗斯和乌克兰的进口食品。原苏联官方4个月后公布，共死亡31人，主要是抢险人员，其中包括一名少将；得放射病的203人；从危险区撤出13．5万人。1996年乌克兰官方公布，10年来已有16．7万人死于本事故的核污染，320万人受到辐射伤害。

　　灾后两年之中，26万人参加了事故处理，为4号核反应堆浇了一层层混凝土，当为“棺材”埋葬起来。清洗了2100万平方米的受污染设备，消除600个村庄的污染物，掩埋50万立方米“脏土”，为核电站职工另建了斯拉乌捷奇新城，为撤离的居民另建2．1万幢住宅。这一切，包括发电减少的损失，共达80亿卢布(约合120亿美元)。乌克兰政府已作出永远关闭该电站的决定。

　　白俄罗斯共和国损失了20％的农业用地，220万人居住的土地遭到污染，成百个村镇人去屋空。乌克兰被遗弃的禁区成了盗贼的乐园和野马的天堂，所有珍贵物品均被盗走，因此将污染扩散到区外。近核电站7千米内的松树、云杉凋萎，1000公顷森林逐渐死亡。30千米以外的“安全区”也不安全，癌症患者、儿童甲状腺患者和畸形家畜急剧增加；即使80千米外的集体农庄，20%的小猪生下来也发现眼睛不正常。上述怪症都被称为“切尔诺贝利综合症”。

　　国际原子能机构专家称，要消除事故造成的污染，至少需100年。