我是中国的核电工程师,看完《切尔诺贝利》我有话说!
HBO五集迷你剧《切尔诺贝利》,豆瓣评分高达9.6分,是根据前苏联切尔诺贝利核电站的事故改编的。该剧从播出到完结至今,引发了广泛关注与讨论。
本剧带领观众深入这个人类历史上最惨烈的核事故现场,通俗易懂地解释了复杂的核科学,但也把观众们吓得不轻。在日本福岛核事故的八年后,“核事故与核辐射”又一次成为热门话题。
核安全也是中国国家安全的重要组成部分,理应得到公众的关注。今天,让我们跟随中核集团中国核电工程有限公司核电安全研究中心工程师的视角,一起深入了解核科学:
作为一名长期奋战在一线的核电工程师,突然发现自己的专业知识成为大众关心的话题。在一集不落刷完剧后,今天想从一名核电从业者与核电安全研究者的角度和大家聊聊切尔诺贝利到底发生了什么,类似事故会不会在我国发生↓
01切尔诺贝利核事故为什么会发生?
具有讽刺意味的是,这起迄今为止世界上最严重的核事故起源于一次旨在提高安全性的试验。该试验意在检验失去厂外电源的情况下,汽轮机依靠惯性自转继续发电,在备用的应急柴油发电机投入前可以提供多久的电力。
试验计划在电厂25%功率下进行,但在由100%功率向25%功率降功率过程中,由于操作失误,导致功率掉到了1%,几乎停堆,这是事故的第一张多米诺骨牌。功率突然降低会导致阻碍核反应的物质浓度升高,正常情况下,只有待这些产物被消耗后才能正常提升功率。
但是,为了尽快提升功率以达到试验要求,操作员违反了操作规程,抽出了几乎所有可以控制核反应速度的控制棒,当控制棒插入,核反应速率就会降低,功率降低;反之,当控制棒抽出,核反应速率升高,功率提升。如果反应堆是车,控制棒就既是油门又是刹车。
当操纵员“踩满油门违规驾驶”时,功率一段时间后开始迅速提高,面对“超速时可能车毁人亡的风险”,操纵员又按下了紧急停堆的按钮,试图插入所有控制棒进行“刹车”。
不幸的是,切尔诺贝利所采用的RBMK式反应堆的控制棒设计有问题,在控制棒最初一段插入时仍会提升功率而不是降低,相当于刹车的第一脚仍是给油门,在反应堆已经“满油门”状态时,这一脚“油”的威力,不亚于速度与激情中的NO2喷射器,在4秒钟内,功率上升到满功率的100倍,直接“爆缸”。
△控制棒落下,反而增加了反应性
燃烧的石墨块和燃料向上直喷,浓烟冲向 1000 米高空,火花溅落在反应堆厂房、汽轮机厂房等建筑物屋顶。同时由于油管损毁、电缆短路及强辐射,厂区内总共引发了几十处火灾。
但是,切尔诺贝利的爆炸仍非核爆炸。即核反应堆永远不可能发生核爆炸,这也是剧里的官员们一直不相信反应堆爆炸的原因。这是由于核电厂所有的核燃料是低浓缩铀,而原子弹需要的则是高浓缩铀,就像高度白酒可以燃烧,啤酒不会燃烧一样,低浓缩铀的核燃料从物理上就可以确认永远不会发生核爆炸。
那么,切尔诺贝利的爆炸到底是怎么发生的呢?
这是由于反应堆功率瞬间提升造成流过反应堆芯的水瞬间被加热汽化,蒸汽压力骤升超过管道可以承受的压力所造成的蒸汽爆炸。剧中的“切尔诺贝利三勇士”的行动就是为了排出地下室的水,防止高温的堆芯熔融物与地下水池接触发生蒸汽爆炸。(虽然目前科学界对苏联科学家计算的结果存在争议,但无论怎样都不可否认“三勇士”的牺牲自我、拯救他人的伟大精神!)
事故后经过多年的调查分析,估算爆炸当量约为100吨至300吨TNT,并不算很剧烈,远小于核武器万吨级的当量。但爆炸所产生的压力和能量足以推动混凝土顶盖、掀翻换料机、冲破反应堆厂房的屋顶,形成高压烟羽上升至高空。风将放射性产物吹到邻近国家,造成污染。
02类似事故会不会在我国发生?
答案是否定的。
中国观察