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​热度百科|完美还原世纪灾难 一部神剧让切尔诺贝利再上热搜

2024-10-24 06:58 来源:瓮透网 点击:

热度百科|完美还原世纪灾难 一部神剧让切尔诺贝利再上热搜

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《切尔诺贝利》官方预告片

听到切尔诺贝利几个字,很多人都会想到1986年那一次世界上最严重的核事故。没错,当这五个字出现在最近的热门剧榜单的时候,相信很多人都会希望看看,时隔数十年,人们会怎么通过影视剧的方式,重现这一世纪大灾难。

没错,最近神剧制造机HBO推出了一看就是神剧品质的电视剧《切尔诺贝利》,截至目前已经播出了三集,全剧评分高达9.7分。

切尔诺贝利电视剧海报

那么,今天的“热度百科”,我们就回到1986年,了解一下切尔诺贝利核事故的前因后果。

世界上最大的核事故

切尔诺贝利核事故是1986年4月26日于苏联乌克兰普里皮亚季市切尔诺贝利核电站发生的核反应堆破裂事故。该事故是历史上最严重的核电事故,也是首例被国际核事件分级表评为最高第七级事件的特大事故。主因为反应堆进行供电测试时,因设计缺陷与操作人员的训练不足,使功率急剧增加,破坏反应堆,并使大量的放射性物质被释放到环境中。最初发生的蒸气爆炸导致两人死亡,接踵而至的绝大部分受害者的病因及死因都归咎于事故中释放的高能辐射,然而辐射尘少量放射导致的影响依旧争论不休。

《切尔诺贝利》剧照

当地时间1986年4月26日凌晨1点23分,乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电站的第四号反应堆发生爆炸。连续的爆炸引发大火并释放大量高能辐射物质到大气层,这些放射性尘埃覆盖了大面积区域。这次灾难所释放出的辐射线剂量是二战时期广岛原子弹爆炸的400倍以上。被核辐射尘污染的云层飘往众多地区,包括前苏联西部的部分地区、西欧、东欧、斯堪的纳维亚半岛、不列颠群岛和北美东部部分地区。此外,乌克兰、白俄罗斯及俄罗斯境内均受到严重的核污染,超过336,000名的居民被迫撤离。前苏联官方的报告表示,约60%受到辐射尘污染的地区皆位于白俄罗斯境内。经济上,这场灾难总共损失大概两千亿美元(已计算通货膨胀),是近代历史中代价最大的灾难。

这次意外引起了全世界对于苏联核电工业上的安全顾虑,并减缓了一系列的核电工程进度。同时,此事件令苏联政府的讯息公布更趋透明化。苏联解体后的独联体及各独立国家,包括俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯,至今仍为切尔诺贝利事件所遗留下来的污染问题付出极大的代价。此次事故对当地乃至全球生态造成了难以想像的负面影响,仅事件所造成的死亡人数就因多种原因难以精确计算,其中前苏联时期的刻意隐瞒,使得统计工作变得非常困难。事实上,前苏联当局在事件发生后不久,就禁止医生在死亡证明文件上提及“放射线”的死因事实。

由国际原子能总署和世界卫生组织所主导的切尔诺贝利论坛在2005年所提出的切尔诺贝利事件报告中,共56人死亡(47名救灾人员,9名罹患甲状腺癌的儿童),并估算暴露在高度辐射线物质下的大约60万人中,将额外有4,000人将死于癌症。此数据包括已诊断出的4,000名儿童甲状腺癌将造成的死亡数字(依据白俄罗斯的经验,此癌存活率接近99%)。绿色和平组织所估计的总伤亡人数是93,000人,但引用在一份最新出炉的报告中的数据指出发生在白俄罗斯、俄罗斯及乌克兰单独事件在1990年到2004年间可能已经造成20万起的额外死亡,但此数字来源并非来自经过同侪审查的学术论文。尽管疏散区域和某些限制地区还有些管制,但是大多数的受影响区域已经被认为可以安全地居住和进行经济活动,针对此地附近的废弃都市进行“辐射观光”的金额还在逐步成长。

一次“小测试”引发的大灾难

在正常状态下,核裂变反应堆有6%的功率来自反应产物之余热。在启动紧急停机后,尽管链式反应停止,但仍会继续产生余热,因此冷却系统必须持续运作以避免堆芯熔毁。

切尔诺贝利核电站的各机组均配备三台备用柴油发电机,但启动时需要额外的60~75秒暖机。在紧急停机且电网异常时,长达一分钟的空窗期是切尔诺贝利电厂的一大安全隐忧。

当时提出的解决方案是利用蒸气涡轮的惯性。紧急停机后,蒸气涡轮仍会持续转动一小段时间,根据分析,此残存的涡轮动量可发电供应泵运作45秒,恰好支应空窗期的电力需求。切尔诺贝利电厂为了验证此一构想,在三次测试失败后,计划于1986年,利用即将进入岁修的四号机进行第四次测试。

空窗期问题在切尔诺贝利核电站营运后始终未能妥善解决,是电厂管理方的重点改善项目。也许正是因为这样的压力,使现场的管理人员在问题重重的情况下,仍执意进行第四次测试。

无巧不成书,事发当天,测试开始后,有个小型发电站无预警跳机,基辅电网调度单位遂要求切尔诺贝利优先支援傍晚尖峰用电,延后降低输出。厂方同意,于是测试被推迟至当日深夜。推迟的测试一直到下一个轮班才开始,于是早已受过训练的早班人员纷纷下班,晚班人员和大夜班人员交替之际,为了在交接结束前做好测试准备,决定极快地降低功率。此时值班主任为亚历山大·费奥多罗维奇·阿基莫夫,操作员为三个月前才升任高级工程师的列昂尼德‧费奥多罗维奇·托普图诺夫。

4月26日凌晨12时05分,输出功率降至700MW,然而过快的速度导致的“反应堆毒化”现象使反应堆反应逐渐停止。随后,命令控制室人员关闭控制棒自动控制系统,再以手动控制抽出大量的控制棒。

一系列见招拆招的操作让反应堆变得极度不稳定。按操作规范,在紧急情况下仍需保留插入至少28支控制棒以确保安全,此时却只有18支插入。自动SCRAM停机系统与许多自主/被动的安全功能被关闭,只保留了人工紧急停机系统。反应堆的配置已经超出原始设计的安全范围,只要有一点扰动,便足以走向毁灭。

在切尔诺贝利的RBMK石墨缓和反应器的特殊设计中有一个相当高的“空泡系数”(void coefficient),意味着在没有水、仅有水蒸气时,减低的中子吸收作用会使反应堆的功率迅速地增加,在这种情况下形成了一个危险的正循环:蒸气气泡增加,降低了水吸收中子的效率,进而导致输出功率增加;而输出功率增加,又会导致更多的气泡产生。自动控制系统试图阻止正循环发生,但它只剩下12支控制棒的控制权,因而无能为力。

凌晨1点23分40秒,根据SKALA中央控制系统的纪录,AZ-5按钮被按下,启动了紧急停机系统。启动AZ-5的理由至今不明,可能是为了因应温度急遽上升的紧急措施,也可能纯粹是测试结束的停机程序。究竟AZ-5是在警铃大作时,还是一片安详时被按下,至今仍是众说纷纭。

在AZ-5按钮被按下后,被抽出的全部控制棒开始重新插回反应堆中。控制棒的移动速度为每秒0.4米,完全插入7米高的核心需要18至20秒。RBMK反应堆控制棒的设计也是一个大问题。控制棒的底端连结了一块促进链式反应的石墨。原本的设计用意是让控制棒抽出时,底下的石墨能促进并均匀链式反应。但这也导致一开始插回控制棒时,尾端的石墨取代下方吸收中子的水,一来一往反而促进了反应速率。直到控制棒插入足够深,反应速率才终于被抑制而下降。此违反直觉的“先升后降”现象在1983年被立陶宛的伊格纳利纳核电站所发现,但因为该次停机顺利完成,事后此现象也就不为众人所重视。

在紧急停机启动后7秒,石墨部分导致功率急剧上升,核心温度过高使部分燃料棒变形,堵住控制棒管道,于是控制棒仅能插入三分之一。卡在核心间的石墨继续促进链式反应,不到数秒功率便上升至530MW。高热进一步产生高压蒸气,促使燃料棒破裂融化,且蒸汽压力迅速增加,根据估计,此时反应堆功率为30,000MW,达到正常输出功率的10倍。控制面板最后测得的输出功率为33,000MW。终于因为蒸气压力过大,导致大规模的蒸汽爆炸,一口气将反应器2,000吨的上盖炸飞,冷却剂管道爆裂并在屋顶炸穿一个大洞。为了减少费用,也因它的体积太大,反应堆以单一保护层方式兴建,这令放射性污染物在反应堆压力容器发生蒸汽爆炸而破裂之后进入了大气。此为多数人听到的第一次爆炸。这次爆炸摧毁了更多燃料管道,大量的蒸气涌出,冷却水的持续流失令反应堆的输出功率继续上升。

第二次爆炸在第一次爆炸后两至三秒发生,堆芯在这次爆炸中炸散,也因此停止了链式反应。然而,在氧气与极端高温的反应堆燃料和石墨慢化剂结合后,马上引起了熊熊燃烧的石墨火。产生了极大量的辐射落尘,使放射性物质扩散和污染的区域更广。

爆炸发生后,四号机厂房被炸掉一半,反应堆核心直接暴露在大气中,核心中央一道蓝白光线射向夜空,这是空气中被电离激发的原子回到非激发态的表象。

《切尔诺贝利》中描绘的核事故后的蓝白光束

《切尔诺贝利》中描绘的核事故后的蓝白光束

如果灾难没有被引起重视

事情发展到这里已是无法挽回,但是爆炸发生后,并没有引起苏联官方的重视。莫斯科的核专家和苏联领导人得到的讯息只是“反应堆发生火灾,但并没有爆炸”,因此苏联政府官方反应迟缓。

在事故发生后34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。当时在现场附近的村庄测出了致命量数百倍的核辐射,而且辐射值还在不断升高。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。

由于苏联政府担心引起人民恐慌,所以居民并没有被告知事情的全部真相。而在普里皮亚季,人们还大张旗鼓地庆祝五一节,乌克兰共产党第一书记弗拉基米尔·瓦西里耶维奇·谢尔比茨基也带家人参加了庆典。许多人在撤离前就已经吸收了致命量的辐射。

1986年4月26日(周六)1点23分发生事故,苏联部长会议主席尼古拉·伊万诺维奇·雷日科夫当天凌晨接到苏联能源部部长阿纳托利·伊万诺维奇·马约列茨的电话报告,当天上午11点成立苏联政府应急临时委员会。

4月26日全天,苏联的气象、水文、辐射和公共卫生监测部门迅速组成出动监测人员,在半径1000km内展开辐射环境监测,出动直升机500余架次收集空气样本检测辐射剂量,为苏联政府委员会的大疏散决策提供了基础数据。

当晚20时,临时委员会的专家掌握了现场证据后,决定紧急疏散普里皮亚季市的全体居民。调集了1000辆大客车、3趟铁路列车。

4月27日早晨,苏军化学兵司令弗拉基米尔·卡尔波维奇·皮卡洛夫将军率核防护部队2600人,400辆专用车辆乘运输机、直升机飞抵事故现场。4月27日至5月6日,直升机向四号反应堆投下了5000多吨灭火材料。放射性物质释放剂量从12 000kBq减少到100kBq。

《切尔诺贝利》剧照

4月27日中午,用于紧急疏散居民的1000多辆大客车及3趟专列到齐,当天11点整开始疏散全部居民。为了迅速撤出居民,政府告知这些居民仅携带最必须物品。当天15时,普里皮亚季市与切尔诺贝利市53000居民全部撤出到波列格纳镇等地。

普里皮亚季的疏散开始于4月27日下午2点,在当地播送了紧急疏散广播:

注意,注意… 亲爱的同志们,市人民代表委员会发布通知,由于普里皮亚季市的切尔诺贝利核电站发生事故,释放出了具有危害的辐射。党、苏维埃、军事单位已经采取了必要的措施。然而,为了保证人民的绝对安全,特别是儿童的安全,有必要临时疏散市民到基辅州的避难点。出于此目的,今天,4月27日各居民公寓自下午2时起,将提供疏散用的公共汽车,并由民兵官员及市党委执行委员会代表护送。建议你携带:身份证、基本生活用品和必要的食品。企业和设施的执行委员会将提供留下来维持城市运转的工人名单。疏散期间所有居民楼都将由民兵护卫。同志们,当你暂时离开居所时,请不要忘记关窗并切断电源、燃气并关上水龙头。请在临时疏散期间保持冷静并保持秩序。

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。

4月28日,开始疏散半径10km范围内的居民。4月28日,苏联共产党中央政治局召开全体会议讨论救灾事项。同日,苏联电视台在21:00的新闻节目中向社会公开了切尔诺贝利核事故的消息。苏联所有广播与电视台均播放经典音乐向事故受害者默哀。

4月29日成立以部长会议主席雷日科夫为首的苏共政治局应急行动小组,全权负责切尔诺贝利救灾工作,每天召开两次会议汇总情况、做出决策。政府委员会决定全部撤退核电站30km半径内全部居民,至5月6日全部撤离13.5万名居民,确诊急性放射病的367人,重症患者34人。

4月30日下午召开的乌共中央政治局会议,讨论是否取消次日的五一节活动。科学家的报告称基辅市的放射性水平仍然是正常的。会议决定次日基辅市的五一节庆祝活动从正常的4个小时缩短到2个小时。实际情况是,5月1日风向转变,基辅地区也遭到污染。

事故发生后一周内,直升机从空中向反应堆堆芯倾倒了5000吨的硼砂,停止了链式反应。

5月2日,苏共中央政治局委员利加乔夫和部长会议主席雷日科夫抵达切尔诺贝利,在切尔诺贝利区委大楼与设在此处的苏联政府临时委员会现场办公,决定30km内居民全部撤离。

事故二十周年后,四号反应堆的石棺外表的照射度仍有750毫希沃特,远高于20毫希沃特的安全值,加固石棺的焊接工人每工作两个小时就要轮换。隔离区内的平均照射度仍大于100毫希沃特。

5月2日,三名志愿者承担了几乎必死无疑的任务:潜水进入4号反应堆被淹没的地下室,打开排水闸门,以避免4号机组内部上千吨温度高达1200°C炽热的石墨块与堆芯熔融物融穿几层混凝土楼层后遇到地下室内积存的高放射性废水导致水蒸汽大爆炸,而且直升机投掷的5000吨灭火材料又为这座受爆炸破坏摇摇欲坠的建筑结构增加了额外的负担。根据阿纳年科的口述:闸门打开后,使用消防泵抽取了地下室内2万吨高放废水,至5月8日排净。和当初的预计一样,数个月后,堆芯的放射性熔融物真的烧穿了楼板。幸运的是,由于这三位英雄的努力,水池中的放射性冷却水早已排空。熔融物只是落到了空空如也的地下室中,并没有发生水蒸气爆炸。

苏联政府临时委员会对乌克兰、白俄罗斯的500万人作了预防性体检,50多万人作了永久性防治登记。此后一年多的应急抢险,部长会议副主席级的高级领导干部伊万·斯捷潘诺维奇·西拉耶夫、尤里·德米特里耶维奇·马斯柳科夫、列夫·阿列克谢耶维奇·沃罗宁等在切尔诺贝利轮流值班。

苏联水利部副部长波拉德·阿吉耶维奇·波拉德-扎杰领导组织了规模浩大的水利防护工程,修筑了130多条堤坝以保护1500平方公里范围全部河流,避免放射性尘埃随雨水流入普里皮亚季河危及下游第聂伯河腹地。

30km半径的隔离区以外是较轻污染的撤离区,平均照射度在60毫伦琴左右,特定地点可达150-200毫伦琴。再往外是轻度污染的准撤离区,平均照射度约为30毫希沃特。

苏联切尔诺贝利事故抢险奖章(左)与勋章

苏联科学家冒着高辐射进入四号反应堆建筑物内调查是否有发生新的链式反应或爆炸的可能。从反应堆外部通过钻杆置入探测器来监视反应堆各部位的温度、放射性。在反应堆地下室发现了2米直径数百吨具有极高放射性的熔融堆芯体。

1986年5月7日,抢险救灾进入了消除事故影响阶段。这时,5000吨灭火材料埋压下仍有195吨的石墨与核燃料在焖烧。政府委员会决定建造人工防热水平层与建造“石棺”两项措施。

1986年8月,抢险救灾进入了后处理阶段。苏联政府征募了大量抢险者参加了切尔诺贝利事故现场抢险工作。仅1986与1987两年,就有24万人参加。至1986年12月,苏联政府在4号反应堆上建成了“石棺”,封闭住事故现场。总计有60万苏联人获得了切尔诺贝利事故抢险奖章与勋章。

长达数个世纪的影响

苏联的事故报告指出,切尔诺贝利4号机反应堆总共有180至190吨的二氧化铀以及核反应产生的核废料。他们估计这些物质大约有5%-30%流到外面。但根据曾经到过石棺反应堆做后续处理的清理人说反应堆内只剩大约5%-10%的物质。反应堆的照片里显示了反应堆完全是空的。因为大火引发的高温,让许多辐射物质冲向大气层高空,并向外四面八方扩散。

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,也飘过欧洲的部分地区,例如:土耳其、希腊、摩尔多瓦、罗马尼亚、立陶宛、芬兰、丹麦、挪威、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(包含科西嘉岛)和英国。

意外发生后,马上有203人立即被送往医院治疗,其中31人死亡,当中有28人死于过量的辐射。死亡的人大部分是消防队员和救护员,因为他们并不知道意外中含有辐射的危险。为了控制核电辐射尘的扩散,当局立刻派人将135,000人撤离家园,其中约有50,000人是居住在切尔诺贝利附近的普里皮亚特镇居民。卫生单位预测在未来的70年间,受到5–12艾贝克辐射而导致癌症的人,比例将会上升2%。另外,已经有10人因为此次意外而受到辐射,并死于癌症.

核电站爆炸事故对切尔诺贝利居民造成的长期影响一直备受争议。意外发生之后,人们的健康问题主要被放射性物质“碘-131”所影响。目前,有人担心20年前的锶-90和铯-137还会对土壤造成污染。而且,植物、昆虫和蘑菇最表层的土壤会吸收铯-137。所以,有些科学家担心核辐射会对当地人造成几个世纪的影响。

许多研究发现白俄罗斯、乌克兰及俄罗斯的小孩也罹患甲状腺癌比例快速增加。根据日本原子弹爆炸的事后调查统计预期,在切尔诺贝利地区的白血病在未来的几年内将会增加。但直到目前为止,白血病病例的增加数量还不足以在统计学上推断,并和辐射外泄有关。