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切尔诺贝利事故原因分析及影响

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-03-02 14:02
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2021年3月2日发(作者:gamer)


原因分析





关于事故的起因,官方有两个互相矛盾的解释。第一个于


1986



8



公布,完全 把事故的责任推卸给核电站操纵员。第二个则发布于


1991


年 ,


该解释认为事故是由于压力管式石墨慢化沸水反应堆(


RBM K


)的设计缺陷


导致,尤其是控制棒的设计。双方的调查团都被 多方面游说,包括反应堆


设计者、切尔诺贝利核电站职员及政府在内。

< br>




另一个促成事故发生的 重要因素是职员并没有收到关于反应堆问题报


告。根据


Anat oli


Dyatlov


—一名职员所述,设计者知道反应堆在 某些情况


下会出现危险,但蓄意将其隐瞒。这种情况是因为厂房主管基本由不具备


RBMK


资格的员工组成造成的:厂长


V.P . Bryukhanov


,只具有燃煤发电厂


的训练经历和工 作经验,基本上是负责政战的主管,事发半夜演习时并不


在场,但主导演习的副厂长是核 能专业。他的总工程师


Nikolai Fomin



是来自一个常规能源厂。


3


号和


4


号反应堆的副总工程师


Anatoli Dyatlov


只有“一些小反应堆的经验”。





第二个“有缺陷的设计之解释”是由


Valeri Legas ov



1991


所公布,


把事故的原因归咎于


RBMK


反应堆设计的缺陷,特 别是由于控制棒的缺陷。





反应堆有一个危险的空泡系数


(void coefficie nt)


。空泡系数是一种


衡量反应堆安全程度的数据,用于测量 水冷却剂中蒸汽汽泡的形成与增加


对于反应堆的影响。大部分的反应堆设计会在水温升高 时产生较少的能量。


这是因为如果冷却剂含有蒸汽气泡,则能被减速的中子数量将会下降 。速


度快的中子一般不易造成铀原子的裂变,所以反应堆会产生较少的能量。

< p>
然而,切尔诺贝利的


RBMK


反应堆,使用固体石 墨当作中子慢化剂来降低中


子的速度


[8]

,且用吸收中子的轻水来冷却核心。因此尽管水中有蒸汽汽泡


产生,仍有大量中子被 慢化。此外,因为蒸汽吸收中子不像水那样的容易,


因而增加


R BMK


反应堆的温度,就会有更多的中子能够铀原子裂变,增加反


应堆的能量输出。这种设计导致


RBMK


在低功率时非常不稳 定,在温度上升


时存在输出能量在短时间内达到危险水平的倾向。这对于工作人员而言是


难以理解和预见的。





在这个系统中更重大的缺陷是控制棒的设计。在控制反应堆时 ,操纵


员通过将控制棒插入反应堆来降低反应速度。在


RBMK


反应堆的设计中,控


制棒的尾端是由石墨组成,延伸部份(在尾 端区域超出尾端的部份,大约


是一米或三英呎长度)中空且充满水;而控制棒的其他部份 由碳化硼制成,


是真正具有吸收中子能力的部分。因为这种设计,当控制棒一开始插入反


应堆的时候,石墨端会取代冷却剂,反而大大地增加了核分裂的反应速度,


因为石墨能够吸收的中子比沸腾的轻水少。因此一开始插入控制棒的前几


秒钟 ,反应堆的输出功率反而会增加,而不是预期的降低功率。反应堆操


纵员对于这一特点也 不知晓,且无法预见。





水的管道垂直地穿过堆芯,当水温增加时水位将会上升,在核心之中


产 生温度的梯度效应。如果在顶端的部份已经完全地变为蒸汽,则效应会


更恶化。因为顶端 部份此时已无法被足够冷却,且反应会明显增强(相反


地,


CA NDU


反应堆设计中,水的管道水平地穿过核心,相邻的管道则是相反

< br>方向的流向,因此核心部分的水温变化较小)。





因为反应堆有巨大的体积,所以,为了降低成本,建造电厂时 反应堆


周围并没有建筑任何作为屏障用的安全壳。这使得蒸汽爆炸造成反应堆破


损后,放射性污染物得以直接进入环境之中。





反应堆已经持续运转超过一年以上 ,储存了核裂变的副产物。这些副


产物增强了不受控制的反应,使事故更难以控制。





当反应堆 温度过热,设计的缺陷使得反应堆容器变形、扭曲和破裂,


使得插入更多的控制棒变得不 可能。





值得注意的一点是操纵员闭锁了许多反应堆的安全保护系统——除非


安全保护系统发生 故障,否则是技术规范所禁止的。



1986



8


月出版的政府调查委员会报告指出,操纵员从反应 堆堆芯抽


出了至少


204


枝控制棒(这 类型的反应堆共需要


211


枝),留下了七枝,


而技术规范是禁止


RBMK-1000


操作时在核心区 域使用少于


15


枝控制棒的。






后续处理





爆炸发生后,并没有引起


苏联


官方的重 视。在莫斯科的核专家和苏联


领导人得到的信息只是“反应堆发生火灾,但并没有爆炸” ,因此苏联官


方反应迟缓。在事故后


48


小时,一些距离核电站很近的村庄才开始疏散,


政府也派出军队强制人们撤离。当时在 现场附近村庄测出了是致命量几





发生爆炸的四号反应堆及覆盖在上面的石棺


< br>百倍的核辐射,而且辐射值还在不停地升高。但这还是没有引起重视。专


家宁愿相 信是测量辐射的机器故障也不相信会有那么高的辐射。可是居民


并没有被告知事情的全部 真相,这是因为官方担心会引起人民恐慌。许多


人在撤离前就已经吸收了致命量的辐射( 若能立即撤离,则可大幅减少受


害者数量及程度)。





事故后


3


天,


莫斯科


派出的一个调查小组到达现 场,可是他们迟迟无


法提交报告,苏联政府还不知道事情真相。终于在事件过了差不多一 周后,


莫斯科接到从


瑞典


政府发来的信 息。此时辐射云已经飘散到瑞典。苏联终


于明白事情远比他们想的严重。





之后数个月,苏联政 府派出了无数人力物力,终于将反应堆的大火扑


灭,同时也控制住了辐射。但是这些负责 清理的人员也受到严重的辐射伤


害;原因之一为遥控机器人的技术限制,加上严重辐射线 造成遥控机器人


电子回路失效,因此许多最高污染场所的清理仍依赖人力。





苏联政府把爆炸反 应堆周围


30


公里半径范围划为隔离区,撤走所有居

< p>
民,用铁丝网围了起来,入口设有检查站,隔离区内只有定期换班的监测


人 员与切尔诺贝利核电站其它三个还在发电的核反应堆





在切尔诺贝利附近被遗弃村庄普里皮亚特


工作人员。特别是与爆炸的四号反应堆在同一主厂房建筑物内,两座反应


堆中间共用 排放放射性废气高烟囱的三号反应堆,又正常工作了


19


年。事


故二十周年后,四号反应堆的石棺外表面的照射度仍有


750< /p>


毫伦琴,远高



20

毫伦琴的安全值,加固石棺的焊接工人工作两个小时就要轮换。隔离


区内的平均照射 度仍大于


100


毫伦琴。





隔离区以外是较重污染的撤离区, 平均照射度在


60


毫伦琴左右,


个别地 方可达


150-200


毫伦琴。再往外是轻度污染的准撤离区, 平均照射


度在


30


毫伦琴。

< p>



主要影响



国家影响





由原子炉熔毁而漏出的辐射尘飘过俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰,也飘过

< br>欧洲


的部


份地区,例如:


土耳其



希腊



摩尔 多瓦



罗马尼亚


立陶宛



芬兰


< br>丹麦



挪威


< br>瑞典、


奥地利



匈牙利



捷克



斯洛伐克



斯洛文尼亚



波 兰



瑞士



德 国



意大利



爱尔兰



法国


(


包含


科西嘉


)


英国


。在最早发生意外的时候,有人认为切尔诺贝利的


核泄 漏是来自瑞典而不是


俄国












事故后,全欧洲受到核辐射的剂量示意图


1986



4


< br>27


日,


瑞典


Forsmark


核电厂工作人员发现异常的辐射粒子粘在他们的衣


服上,该电厂 距离切尔诺贝利大约


1100


公里。根据瑞典的研究,内容发现 该辐射物


并不是来自本地的核能电厂,他们怀疑是俄国核电厂出了的问题。当时瑞典曾透 过外


交管道向苏联询问,但未获证实。另外,法国政府宣称辐射尘只飘到德国及意大利的


边界。因为辐射尘的关系,意大利规定部份农作物禁止人们食用,例如蘑菇。法国政


府为了避免引发民众的恐惧,所以没有作出类似的测量。






切尔诺 贝利灾难不只污染了周围的乡镇,它还借由气流的帮助,因此能够没有规


律地往外面散开 。根据俄国及西方科学家的报告指出:掉落在俄国的辐射尘有


60%


白俄罗斯。而由


TORCH 2006

< br>的报告指出有一半的易挥发粒子掉落在乌克兰、白俄罗


斯、及俄罗斯以外的地方。 在俄罗斯联邦


布良斯克



Bryans k


)的南方极大的区域和


乌克兰北方的部份地区,都被辐射物质 污染。






苏联当局在事件发生之后


36


小时,就 开始疏散住在切尔诺贝利反应堆周围的居


民。



1986



5


月,

< p>
即事件发生后一个月,



116,000


名住在核子厂方圆


30


公里

(相


当于


18


英里)内的居民都被 疏散至其他地区。因此,这个地区经常会被称为疏散区


域(


Zo ne


of


alienation



。然而辐射所影响的范围其实能散播至超过方圆


30

< p>
公里外的


地方。



















< br>民



















300,000


人脱离了灾难的威胁,但仍然 有数百万人继续居住在污染区内。然而,那些


受到低剂量辐射所影响的人,几乎没有死亡 率增加、癌症或先天缺陷的症状。但是仍


不能够确定其原因与放射性污染的关联。同时, 前苏联当局在灾难中设置了障碍:科


学研究也许因为缺乏民主的透彻性而受到限制。在白 俄罗斯、一个受官方质疑的科学



Yuri

< br>Bandazhevsky,


,因为错误评估切尔诺贝利核电厂的马力(


1000


Bq/kg




,而


被国家监控组织所拘留。






食物限 制


1986



4


月,一些欧洲国家(除法国以外)已经强制实行食物限制,


特别是菌类和牛奶。在灾难 过后


20


年,主要限制制造、运输、消费过程中来自切尔


诺贝利放射性尘埃的的食物污染、尤其是对铯


-137


指标的控制,以防止它们进入人类



食物链

< p>
。在瑞典和芬兰的部分地区,部分肉类产品受到监控,包括在自然和接近自


然环境下生活的羚羊等等。在德国,奥地利,意大利,瑞典,芬兰,立陶宛和波兰的


某些 地区,野味〔包括野猪、鹿等〕


,野生蘑菇,浆果以及从湖里打捞的食肉鱼类的

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