切爾諾貝利核事故

車諾比核事故，是近代歷史中代價最大的災難。前蘇聯共產黨總書記戈爾巴喬夫曾經說：「切爾諾貝爾核事故可能成為5年之後蘇聯解體的真正原因，其重要程度甚至要超過我所開啟的改革事業」。該事故發生於一項針對RBMK型反應堆在同時失去外部供電和主冷卻流洩露下透過蒸汽輪機支撐緊急冷卻水泵能力的安全測試中。在按計劃降低輸出功率操作時，操作員因失誤將受氙毒化作用影響下的反應堆的輸出功率降至幾乎為零。操作員隨後在提升功率並穩定反應堆的過程中抽出了超過操作規程規定的安全上限數量的控制棒。在測試即將完成時，操作員觸發了反應堆緊急停機。由於設計缺陷，這一操作會導致反應堆短時間內區域性反應度迅速升高，突增的輸出功率隨即導致了多條燃料管道破裂，使得反應堆內部失壓，冷卻水迅速變為蒸汽。氣態的冷卻水在反應堆內部形成空泡，減少了中子的吸收，進一步提升了反應度，並進一步導致了冷卻水溫度升高。形成的正向反饋迴路最終導致了蒸汽爆炸和堆芯熔燬。爆炸和堆芯熔燬徹底損壞了反應堆核心，並嚴重損毀了反應堆建築。隨後對大氣開放的堆芯中高溫石墨接觸氧氣引發大火，一直持續到1986年5月4日。大火所釋放的放射性塵埃隨大氣流動在蘇聯和歐洲的其他部分地表沉降，所釋放的放射性物質量與初始爆炸大致相當，其中大約70%沉降在了距離事故發生地16千米外的白俄羅斯。被核能輻射塵汙染的雲層飄往眾多地區，包括前蘇聯西部的部分地區、西歐、東歐、斯堪地那維亞半島、不列顛群島和北美東部部分地區。此外，烏克蘭、白俄羅斯及俄羅斯境內均受到嚴重的核汙染，超過336,000名的居民被迫撤離。這次災難所釋放出的總輻射劑量是第二次世界大戰時期廣島原子彈爆炸的400倍以上。主爆炸發生後，一場規模浩大的滅火、穩定反應堆並清理周邊地區的緊急行動開始執行。這一過程中，237名工人被收治，其中134人出現了急性放射病的症狀，有28人在事故發生後三個月內死亡。與早期各國核反應堆類似，RBMK-1000缺乏嚴重意外下的多重防護措施，設計缺陷使大量的輻射物質被釋放到環境中。最初發生的蒸氣爆炸導致兩人死亡，往後絕大部分受害者的病因及死因都歸咎於事故中釋放的高能輻射，然而輻射塵的少量放射導致的影響對其任然爭論不休。在前蘇聯建成使用的與切爾諾貝利4號機組同型號的15座RBMK-1000反應堆中，除切爾諾貝利的4座於2000年前被相繼關閉外，其餘11座均執行至今，直到2019年後才逐步關閉。這次意外引起了全世界對於前蘇聯核電工業上的核能安全顧慮，並減緩了一系列的核電工程進度。同時，此事件令前蘇聯政府的訊息公佈更趨透明化。蘇聯解體後的獨聯體及各獨立國家，包括俄羅斯聯邦、烏克蘭、白俄羅斯，至今仍為切爾諾貝利事件所遺留下來的汙染問題付出極大的代價，以切爾諾貝利核電站為中心半徑30公里內的大片烏克蘭和白俄羅斯領土至今仍被兩國政府列為管制區。此次事故對當地乃至全球生態造成了難以想像的負面影響，僅事件所造成的死亡人數就因多種原因難以精確計算，其中前蘇聯時期的刻意隱瞞，使得統計工作變得非常困難。事實上，前蘇聯當局在事件發生後不久，就禁止醫生在死亡證明檔案上提及「放射線」的死因事實。由國際原子能總署和世界衛生組織所主導的切爾諾貝利論壇在2005年所提出的切爾諾貝利事件報告中，共56人死亡。綠色和平組織所估計的總傷亡人數是93,000人，但引用在一份最新出爐的報告中的資料指出發生在白俄羅斯、俄羅斯聯邦及烏克蘭單獨事件在1990年到2004年間可能已經造成20萬起的額外死亡，但此數字非來自經過同儕審查的學術論文。事件結束後，普里比亞特被新建的斯拉武季奇取代，前者至今為疏散禁區。蘇聯在當年12月建造了“石棺”以保護無法覆蓋的堆芯不受氣候影響進一步擴散汙染。這一保護結構的預計壽命僅為30年，且在21世紀初期就已需要可觀的加固修繕工作。2017年，新的保護結構在“石棺”外完成建構，這一保護可安全的控制“石棺”和反應堆殘骸清理拆除過程中進一步產生的放射性物質。這一清理計劃預計在2065年完成。儘管疏散區域和某些限制地區還有些管制，但是大多數的受影響區域已經被認為可以安全地居住和進行經濟活動，針對此地附近的廢棄都市進行「輻射觀光」的金額還在逐步成長。車諾比核電廠.車諾比核電廠，核事故發生時四個反應堆共提供了烏克蘭10%的電力。電站的建設始於1970年代後期，1號反應堆於1977年啟用，2號、3號、4號亦相繼於1978年、1981年、1983年啟用。另有5號及6號兩座反應堆，每座也能產生1吉瓦電能，事故時仍在建造中。事故.1986年4月26日星期日，當地時間凌晨1點23分47秒；隨後空氣中的氧氣與超高溫核心中的1,700噸可燃性石墨減速劑接觸，燃著的石墨減速劑加速了放射性粒子的洩漏，放射性粒子隨風跨越了國界。當時在控制室內操作反應堆的主要人員包括，擁有主管許可權的代理總工程師阿納託利·斯捷潘諾維奇·佳特洛夫，他由煤電廠管理出身，對核電廠技術缺乏瞭解。有核電廠執行經驗的第9操作組值班主任亞歷山大·費奧多羅維奇·阿基莫夫，事故時正忙於協助於水泵操作組，僅保持與緊急停機鈕AZ-5的距離，做好隨時停機準備。還有年輕的新手操作員列昂尼德‧費奧多羅維奇·託普圖諾夫，他是當班唯一的反應堆直接操作員。事發當時因上級壓力、夜班缺少有經驗的技術人員以及冷卻水系統和警報系統報警不斷的干擾下，三人對如何在低功率下操作，及處理危機的程式，和對各自的職責的瞭解出現混亂。事發後成立的特別委員會與設計單位交接，並在事故多年後再入汙染區域，採集和恢復控制室記錄後，分析得出以下結論：待反應堆於200MW下燃掉積累的氙135重新啟用後，1:23:35僅受6支控制棒束縛的反應堆功率急劇上升。5秒後，1:23:40保持警惕的值班主任阿基莫夫按下緊急停機鈕AZ-5，控制棒立即回插。但為低功率拔出時穩定反應堆而增加石墨段作了負回饋最佳化的控制棒，在高功率從零插入時短時間內反之帶來強正回饋作用，7秒後，1:23:47反應堆功率驟然升至33000MW，超出設計最大功率的10倍，引發蒸汽爆炸，帶來嚴重後果。代理總工程師佳特洛夫辯稱當班人員操作無大礙，按應急測試計劃反應堆當時本應運行於非正常狀態，爆炸緣於反應堆設計缺陷。蒸氣渦輪測試計劃.在正常狀態下，核分裂反應爐有6%的功率來自反應產物之餘熱。在啟動後，儘管連鎖反應停止，但仍會繼續產生餘熱，因此冷卻系統必須持續運作以避免爐心熔毀。RBMK反應爐使用輕水作為冷卻劑，四號機具有1,600個獨立燃料管道，每個管道每小時需要28噸輕水進行冷卻作業。車諾比核電廠的各機組均配備三臺備用柴油發電機，以確保在緊急停機且電網異常時，冷卻水泵持續作動。然而，儘管柴油發電機可在15秒內啟動，卻需要額外的60～75秒暖機，方可輸出水泵運作所需功率5.5MW。長達一分鐘的空窗期是車諾比電廠的一大安全隱憂。當時提出的解決方案是利用蒸氣渦輪的慣性。緊急停機後，蒸氣渦輪仍會持續轉動一小段時間，根據分析，此殘存的渦輪動量可發電供應水泵運作45秒，恰好支應空窗期的電力需求。車諾比電廠為了驗證此一構想，於1982至1985年間進行了三次測試。1982年的第一次測試顯示發電功率不足，在調整系統後，1984、1985年的兩次測試依然失敗。於是電廠計劃於1986年，利用即將進入歲修的四號機進行第四次測試。由於本次測試主要牽涉電源切換，無明確風險，測試計劃書也就僅由廠長批准，並未跟原設計廠NIKIET和核電管理單位再次確認。然而，問題並非出在測試計劃書上。若測試完全遵守計劃程式，整個反應過程將會是穩定而安全的，並不會發生最終的爆炸災難。原先的測試程式為：空窗期問題在車諾比核電廠營運後始終未能妥善解決，是電廠管理方的重點改善專案。也許正是因為這樣的壓力，使現場的管理人員在問題重重的情況下，仍執意進行第四次測試。測試前置.測試前置作業於1986年4月25日早班前展開。早班工作人員已受過行前訓練，一批電機工程師組成的小組也將在場測試新的穩壓系統。4月25日1點16分，四號機組開始逐漸降低輸出功率。在早班人員下班時，輸出功率已降至正常的一半。碰巧的是，有個小型發電站無預警跳機，基輔電網排程單位遂要求車諾比優先支援傍晚尖峰用電，延後降低輸出。廠方同意，於是測試被推遲至當日深夜。其他不影響輸出功率的前置作業依然持續進行，包括關閉，一個在緊急狀況下向核心注水降溫的系統。儘管ECCS不足以阻止最終的爆炸，但關閉它也反映了本次測試對安全的極端忽視。當日23點04分，基輔電網允許機組繼續降低輸出。延後測試帶來很大的影響，受過訓練的早班人員早已下班離開，晚班人員正準備交接下班，大夜班人員在午夜後將會獨立作業。根據原先計劃，測試應在早班結束並完成停機，大夜班人員只需管理冷卻系統即可。此時計劃更改，大夜班人員為了在交接結束前做好測試準備，決定極快地降低功率。此時值班主任為亞歷山大·費奧多羅維奇·阿基莫夫，操作員為列昂尼德‧費奧多羅維奇·託普圖諾夫更指出，原計劃以30萬立方米混凝土加固反應堆外牆和上蓋支撐鋼樑，但礙於現場輻射劑量過高，時間緊迫，計劃未能遂行。因此，舊石棺缺乏必要的焊接，甚至有些地方連螺絲釘也沒有，舊石棺只能靠自身重量維持穩定。此外，當時以人力及工業機器人搭建的舊石棺正在嚴重地風化。溼度是影響舊石棺壽命的重要因素。廢墟內本身已經有大量放射性廢水。舊石棺內相對密閉的空間令升溫比降溫更加容易，更令廢墟內濕度上升。高濕度當中會腐蝕舊石棺裡的混凝土和鋼。如果反應堆大樓的牆和反應堆上蓋倒塌，驚人數量的放射性灰塵和粒子將會被直接釋放到空氣中，會使輻射物質對周圍的環境產生危害。為此，當局曾經研究出好幾種加固舊石棺的方案。新石棺.切爾諾貝利基金於1997年丹佛八國集團峰會成立，其遮蔽執行計劃，一個安全穩定、符合生態要求的新石棺。遮蔽執行計劃將由Bechtel、Battelle、和Electricite de France共同管理設計，並由法國萬喜建築公司承建。它將包含一個可移動的拱形結構。為了避免輻射，它將在遠離遺址的位置建造，再進一步移到遺址上方。新的石棺將是有史以來人類建造最大的可移動建築物。2012年4月26日，即切爾諾貝利核電站事故26週年紀念日，新石棺開工建設。新石棺耗資9.35億歐元，大多數資金是來自世界各國政府的捐贈。2016年11月29日，新石棺正式安裝完成，高105公尺，長150公尺，寬257公尺。新石棺內配有巨型吊臂，能解體舊石棺及清除反應堆殘骸，以便工程人員清理剩餘的放射性材料。