1事故經(jīng)過
1986年4月26日,切爾諾貝利核電站的4號反應堆發(fā)生爆炸,死16.7萬人,損失120億美元,是世界上最嚴重的核電站事故。
切爾諾貝利核電站建于基輔市以北130千米,4臺機組,總裝機400萬千瓦,是原蘇聯(lián)最大核電站。1970年切爾諾貝利開始修建第一座核反應堆,但總工程師只有建設火電站的經(jīng)驗,整個設計由烏拉爾電力公司設計院進行。后來由莫斯科Zukh水電設計院接手該項目的設計,該設計院主要是水電設計。因為物質(zhì)缺乏,幾乎不太可能找到設計人員設計的某些特殊部件,因此設計者真好將就使用他們自己制造的部件。
1977年第一座反應堆投入運行,與原定計劃推遲了兩年。管理人員和操作工并不知道1975年在列寧格勒與此相同的反應堆發(fā)生了熔化事故。對有關(guān)規(guī)定也進行了修改,因為它們對實際情況不適合,特別是經(jīng)常移出比規(guī)定多的控制棒。操作工還發(fā)現(xiàn)當輸出功率很低時反應堆極不穩(wěn)定。
20世紀80年代初,另外兩個反應堆投入運行。1982年第三座核反應堆活性區(qū)發(fā)生爆炸并將放射性物質(zhì)釋放到核電站區(qū)域,因為對這次事故保密,其他反應堆的操作人員并不知道此次事故的發(fā)生。這期間在整個前蘇聯(lián)的ЯBMK型反應堆還發(fā)生了幾起類似的事故。1980年在Kursk發(fā)生的事故引起了原子能委員會的注意:因為停電導致無動力驅(qū)動控制棒和水泵,40秒后才啟動備用電源,在此次事故中因:為冷卻水的自然循環(huán)量較大才避免了嚴重破壞。
1983年末,估計切爾諾貝利4號反應堆關(guān)閉后透平機還能為反應堆水泵提供一定時間的應急電源,曾建議對該系統(tǒng)進行測試,但因為裝置到1983年底前未獲授權(quán),因此對該系統(tǒng)的測試延期進行。在負責ЯBMK型反應堆的部長處還有其他的事故記錄——設計的控制棒因為有裂紋當插入反應堆時引起輸出功率劇烈波動,但在操作工的操作記錄上沒有記錄。1984年3月27日,4號反應堆正式投入商業(yè)運行。
1985年報紙上出現(xiàn)了對核電站的批評,能源部命令總工程師替換易燃的遮蔽材料和電纜。但是因為無不易燃的材料供應,這項計劃被擱置。高層管理人員的注意力集中在應付商業(yè)壓力,而讓總工程師負責裝置的操作。
1986年4月,4號反應堆停車檢修,并且安排了一系列的測試計劃,包括應急電源延遲測試。但仍然不知道當透平的動量下降后是否能產(chǎn)生足夠的電能驅(qū)動水泵達40秒。測試由裝置的制造者進行,他們的測試計劃與3號和4號反應堆的總工程師討論了15分鐘后即獲同意,并沒有征求安全檢查員的意見,負責反應堆的總工程師也沒有到場,正式的批準文件也沒有征求核專家的意見。
13時反應堆的輸出功率減為一半,兩臺發(fā)電機一臺停車。14時對另一臺發(fā)電機的測試準備就緒。為了避免被聯(lián)鎖,緊急反應堆活性區(qū)冷卻系統(tǒng)斷開。開始準備測試時,Kiev的電力調(diào)度員請求供電到23時。23時重新開始根據(jù)擬定的計劃對透平機的作用進行測試。控制棒的自動控制系統(tǒng)被斷開,輸出功率降低,下降到30MW。到這一步就沒有按照測試的標準規(guī)程進行(按標準規(guī)程應該放棄試驗>,工程師就下一步如何進行沒有形成統(tǒng)一的意見。繼續(xù)移出控制棒,4月26日1時輸出功率穩(wěn)定在200MW,但這仍然低于推薦的最小功率水平,但是被認為可以繼續(xù)進行測試。
1時過后,另一臺冷卻泵很快加入該系統(tǒng),這就需要移出更多的控制棒。大量的水進入反應堆引起蒸汽壓力降低。為了避免因為蒸汽壓力低導致反應堆關(guān)閉,操作人員切斷了聯(lián)鎖信號。1時22分,實驗剛剛開始,計算機打印結(jié)果表明反應性只有最小保留值的一半。1時23分透平發(fā)電機的緊急調(diào)節(jié)閥門關(guān)閉,透平機無蒸汽,計算機顯示反應器功率急劇上升,副控手按下緊急停車按鈕試圖將所有控制棒放入反應堆活性區(qū),此時控制棒無法全部下降。爆炸發(fā)生了,爆炸掀翻了1000t反應堆外殼,反應堆直接向大氣敞開。
工程師沒有意識到反應堆已發(fā)生了爆炸,還試圖用大量的水來控制反應堆,但是所有的泵都無法工作。發(fā)電機房著火,消防隊也趕來,關(guān)鍵人物也來到現(xiàn)場。核電廠廠長被告知反應堆未破壞,只是需要他對產(chǎn)生的放射程度進行分析調(diào)查,但據(jù)說莫斯科官方拒絕授權(quán)。
4月26日下午,有足夠的證據(jù)表明反應堆發(fā)生了爆炸,其他的反應堆也已關(guān)閉。成千上萬噸含有硼、鉛等的沙石飛向建筑物。對相鄰城鎮(zhèn)Pripyat的調(diào)查于4月27日展開。
2事故原因分析
表7-3和表7-4是事故發(fā)生的詳細過程和根本原因。
表7-3事故發(fā)生的詳細過程和后果
過程 |
后果 |
過程 |
后果 |
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后果 |
31人死亡,短期內(nèi)發(fā)現(xiàn)300例放射污染疾病;歐洲癌癥發(fā)病率將明顯上升;30公里范圍內(nèi)135000人將被疏散;大面積土地受到污染 |
裝置的危險波動 |
可能是“正空穴系數(shù)”所致 |
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(緊急)狀態(tài)控制失效 |
當出現(xiàn)與測試計劃背離的情況時未放棄測試;因疏忽讓“滯留電力”進入,使功率降到很低的水平;操作工嚴重降低了功率設定值 |
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減輕措施失效 |
無第二層保護;對緊急救援隊缺乏保護設備;因為政治原因未迅速作出反應 |
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危險偏差 |
14時5分因為Kiev控制員請求繼續(xù)向電網(wǎng)供電,使裝置在50%的功率下運行了9個小時,可能產(chǎn)生氙 |
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事故升級 |
1時24分裝置達到超臨界狀態(tài);輸出功率每秒上升100倍,結(jié)果是反應堆爆炸 |
狀態(tài)控制失效 |
反應堆的大部分保護系統(tǒng)不能工作; 維修測試違反操作規(guī)程 |
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狀態(tài)恢復系統(tǒng)失效 |
將反應堆剩下的防護設施關(guān)閉后繼續(xù)進行測試;1時22分反應堆活性區(qū)控制棒少于8根;1時24分當反應堆出現(xiàn)故障時試圖“緊急剎車” |
工藝(過程)偏差 |
1986年4月25日降低輸出功率,當輸出功率達25%時作為測試條件;操作工降低功率所使用的緊急活性區(qū)冷卻系統(tǒng)已斷開 |
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裝置的危險波動: 反應堆輸出功率為7%時雖然是穩(wěn)定的,但低到設計規(guī)定 最小值的20%是非常危險的 |
事故的直接原因 |
試驗企圖分析可能對活性區(qū)熔化保護系統(tǒng)造成危險障礙的設備 |
注:從表尾至表頭為事故的發(fā)生、發(fā)展及結(jié)果。
表7-4切爾諾貝利事故的根本原因
子系統(tǒng) |
可能發(fā)生事故的條件 |
子系統(tǒng) |
可能發(fā)生事故的條件 |
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外部系統(tǒng) |
工人的居住區(qū)靠近裝置;從上級公司得到的支持不夠 |
工程完整性 |
自建設開始未對修改后的標準進行更新;缺乏工程安全設備以避免操作工失誤;系統(tǒng)的安全系數(shù)不當 |
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系統(tǒng)環(huán)境 |
項目預算緊張,資源短缺;專家假定ЯBMK型反應堆不可能發(fā)生爆炸;因在其他反應堆發(fā)生事故所以才進行測試;因為政治原因未直接進行分析 |
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管理控制 |
測試計劃不周;理者對測試的技術(shù)理解有差異;改正措施不當;違反規(guī)定;缺乏安全訓練,安全責任分工不明;緊急情況處置不當 |
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組織和管理 |
測試未經(jīng)俄羅斯核建設委員會批準; 設定工作順序的方法錯誤;物資和工程設備的管理不當;緊急反應物資和設備不足;對其他裝置發(fā)生的事故保密 |
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通訊和資料 |
提供的緊急情況應對資料不充分 |
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規(guī)程和實踐 |
未提供參考資料 |
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工作環(huán)境 |
為準備測試員工已工作了24小時; 負責試驗的工程師對核反堆知之甚少;程序的質(zhì)量低 |
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位置和裝置設備 |
裝置未經(jīng)授權(quán)——不應進行測試;反應堆的設計使得當輸出功率低于20%時不穩(wěn)定;大型活性區(qū)需要復雜的控制系統(tǒng);因為管線復雜,因此為每個通道提供緊急冷卻比較困難 |
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操作工的操作 |
操作工的操作未達到設計的裝置條件偏離規(guī)定的操作規(guī)程,忽視安全規(guī)程;作工過分自信;違反一系列的操作規(guī)定;總工程師過于“熱心” |
3事故后果
事故發(fā)生后,反應堆熔化燃燒,引起爆炸,沖破保護殼,廠房起火,放射性物質(zhì)源源泄出。用水和化學劑滅火,瞬間即被蒸發(fā),消防員的靴子陷沒在熔化的瀝青中。1、2、3號機組暫停運轉(zhuǎn),電站周圍30公里宣布為危險區(qū),撤走居民。事故發(fā)生時當場死2人,遭輻射受傷204人。5月8日,反應堆停止燃燒,溫度仍達300℃。當?shù)剌椛鋸姸茸罡邽槊啃r15毫倫琴,基輔市為o.2毫倫琴,而正常值允許量是o.01毫倫琴。瑞典檢測到放射性塵埃,超過正常數(shù)的100倍。西方各國趕忙從基輔地區(qū)撤出各自的僑民和游客,拒絕接受白俄羅斯和烏克蘭的進口食品。原蘇聯(lián)官方4個月后公布,共死亡31人,主要是搶險人員,其中包括一名少將;得放射病的203人;從危險區(qū)撤出13.5萬人。1996年烏克蘭官方公布,10年來已有16.7萬人死于本事故的核污染,320萬人受到輻射傷害。
災后兩年之中,26萬人參加了事故處理,為4號核反應堆澆了一層層混凝土,當為“棺材”埋葬起來。清洗了2100萬平方米的受污染設備,消除600個村莊的污染物,掩埋50萬立方米“臟土”,為核電站職工另建了斯拉烏捷奇新城,為撤離的居民另建2.1萬幢住宅。這一切,包括發(fā)電減少的損失,共達80億盧布(約合120億美元)。烏克蘭政府已作出永遠關(guān)閉該電站的決定。
白俄羅斯共和國損失了20%的農(nóng)業(yè)用地,220萬人居住的土地遭到污染,成百個村鎮(zhèn)人去屋空。烏克蘭被遺棄的禁區(qū)成了盜賊的樂園和野馬的天堂,所有珍貴物品均被盜走,因此將污染擴散到區(qū)外。近核電站7千米內(nèi)的松樹、云杉凋萎,1000公頃森林逐漸死亡。30千米以外的“安全區(qū)”也不安全,癌癥患者、兒童甲狀腺患者和畸形家畜急劇增加;即使80千米外的集體農(nóng)莊,20%的小豬生下來也發(fā)現(xiàn)眼睛不正常。上述怪癥都被稱為“切爾諾貝利綜合癥”。
國際原子能機構(gòu)專家稱,要消除事故造成的污染,至少需100年。
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