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熱度百科|完美還原世紀災難 一部神劇讓切爾諾貝利再上熱搜世界上最大的核事故一次“小測試”引發的大災難如果災難沒有被引起重視長達數個世紀的影響

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《切爾諾貝利》官方預告片

聽到切爾諾貝利幾個字,很多人都會想到1986年那一次世界上最嚴重的核事故。沒錯,當這五個字出現在最近的熱門劇榜單的時候,相信很多人都會希望看看,時隔數十年,人們會怎麼通過影視劇的方式,重制這一世紀大災難。

沒錯,最近神劇制造機HBO推出了一看就是神劇品質的電視劇《切爾諾貝利》,截至目前已經播出了三集,全劇評分高達9.7分。

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切爾諾貝利電視劇海報

那麼,今天的“熱度百科”,我們就回到1986年,了解一下切爾諾貝利核事故的前因後果。

<h1>世界上最大的核事故</h1>

切爾諾貝利核事故是1986年4月26日于蘇聯烏克蘭普裡皮亞季市切爾諾貝利核電站發生的核反應堆破裂事故。該事故是曆史上最嚴重的核電事故,也是首例被國際核事件分級表評為最高第七級事件的特大事故。主因為反應堆進行供電測試時,因設計缺陷與操作人員的訓練不足,使功率急劇增加,破壞反應堆,并使大量的放射性物質被釋放到環境中。最初發生的蒸氣爆炸導緻兩人死亡,接踵而至的絕大部分受害者的病因及死因都歸咎于事故中釋放的高能輻射,然而輻射塵少量放射導緻的影響依舊争論不休。

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《切爾諾貝利》劇照

當地時間1986年4月26日淩晨1點23分,烏克蘭普裡皮亞季鄰近的切爾諾貝利核電站的第四号反應堆發生爆炸。連續的爆炸引發大火并釋放大量高能輻射物質到大氣層,這些放射性塵埃覆寫了大面積區域。這次災難所釋放出的輻射線劑量是二戰時期廣島原子彈爆炸的400倍以上。被核輻射塵污染的雲層飄往衆多地區,包括前蘇聯西部的部分地區、西歐、東歐、斯堪的納維亞半島、不列颠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内均受到嚴重的核污染,超過336,000名的居民被迫撤離。前蘇聯官方的報告表示,約60%受到輻射塵污染的地區皆位于白俄羅斯境内。經濟上,這場災難總共損失大概兩千億美元(已計算通貨膨脹),是近代曆史中代價最大的災難。

這次意外引起了全世界對于蘇聯核電工業上的安全顧慮,并減緩了一系列的核電工程進度。同時,此事件令蘇聯政府的訊息公布更趨透明化。蘇聯解體後的獨聯體及各獨立國家,包括俄羅斯、烏克蘭、白俄羅斯,至今仍為切爾諾貝利事件所遺留下來的污染問題付出極大的代價。此次事故對當地乃至全球生态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确計算,其中前蘇聯時期的刻意隐瞞,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(47名救災人員,9名罹患甲狀腺癌的兒童),并估算暴露在高度輻射線物質下的大約60萬人中,将額外有4,000人将死于癌症。此資料包括已診斷出的4,000名兒童甲狀腺癌将造成的死亡數字(依據白俄羅斯的經驗,此癌存活率接近99%)。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,但此數字來源并非來自經過同侪審查的學術論文。盡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”的金額還在逐漸成長。

<h1>一次“小測試”引發的大災難</h1>

在正常狀态下,核裂變反應堆有6%的功率來自反應産物之餘熱。在啟動緊急停機後,盡管鍊式反應停止,但仍會繼續産生餘熱,是以冷卻系統必須持續運作以避免堆芯熔毀。

切爾諾貝利核電站的各機組均配備三台備用柴油發電機,但啟動時需要額外的60~75秒暖機。在緊急停機且電網異常時,長達一分鐘的空窗期是切爾諾貝利電廠的一大安全隐憂。

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泵運作45秒,恰好支應空窗期的電力需求。切爾諾貝利電廠為了驗證此一構想,在三次測試失敗後,計劃于1986年,利用即将進入歲修的四号機進行第四次測試。

空窗期問題在切爾諾貝利核電站營運後始終未能妥善解決,是電廠管理方的重點改善項目。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。

無巧不成書,事發當天,測試開始後,有個小型發電站無預警跳機,基輔電網排程機關遂要求切爾諾貝利優先支援傍晚尖峰用電,延後降低輸出。廠方同意,于是測試被推遲至當日深夜。推遲的測試一直到下一個輪班才開始,于是早已受過訓練的早班人員紛紛下班,晚班人員和大夜班人員交替之際,為了在交接結束前做好測試準備,決定極快地降低功率。此時值班主任為亞曆山大·費奧多羅維奇·阿基莫夫,操作員為三個月前才升任進階工程師的列昂尼德‧費奧多羅維奇·托普圖諾夫。

4月26日淩晨12時05分,輸出功率降至700MW,然而過快的速度導緻的“反應堆毒化”現象使反應堆反應逐漸停止。随後,指令控制室人員關閉控制棒自動控制系統,再以手動控制抽出大量的控制棒。

一系列見招拆招的操作讓反應堆變得極度不穩定。按操作規範,在緊急情況下仍需保留插入至少28支控制棒以確定安全,此時卻隻有18支插入。自動SCRAM停機系統與許多自主/被動的安全功能被關閉,隻保留了人工緊急停機系統。反應堆的配置已經超出原始設計的安全範圍,隻要有一點擾動,便足以走向毀滅。

在切爾諾貝利的RBMK石墨緩和反應器的特殊設計中有一個相當高的“空泡系數”(void coefficient),意味着在沒有水、僅有水蒸氣時,減低的中子吸收作用會使反應堆的功率迅速地增加,在這種情況下形成了一個危險的正循環:蒸氣氣泡增加,降低了水吸收中子的效率,進而導緻輸出功率增加;而輸出功率增加,又會導緻更多的氣泡産生。自動控制系統試圖阻止正循環發生,但它隻剩下12支控制棒的控制權,因而無能為力。

淩晨1點23分40秒,根據SKALA中央控制系統的紀錄,AZ-5按鈕被按下,啟動了緊急停機系統。啟動AZ-5的理由至今不明,可能是為了因應溫度急遽上升的緊急措施,也可能純粹是測試結束的停機程式。究竟AZ-5是在警鈴大作時,還是一片安詳時被按下,至今仍是衆說紛纭。

在AZ-5按鈕被按下後,被抽出的全部控制棒開始重新插回反應堆中。控制棒的移動速度為每秒0.4米,完全插入7米高的核心需要18至20秒。RBMK反應堆控制棒的設計也是一個大問題。控制棒的底端連結了一塊促進鍊式反應的石墨。原本的設計用意是讓控制棒抽出時,底下的石墨能促進并均勻鍊式反應。但這也導緻一開始插回控制棒時,尾端的石墨取代下方吸收中子的水,一來一往反而促進了反應速率。直到控制棒插入足夠深,反應速率才終于被抑制而下降。此違反直覺的“先升後降”現象在1983年被立陶宛的伊格納利納核電站所發現,但因為該次停機順利完成,事後此現象也就不為衆人所重視。

在緊急停機啟動後7秒,石墨部分導緻功率急劇上升,核心溫度過高使部分燃料棒變形,堵住控制棒管道,于是控制棒僅能插入三分之一。卡在核心間的石墨繼續促進鍊式反應,不到數秒功率便上升至530MW。高熱進一步産生高壓蒸氣,促使燃料棒破裂融化,且蒸汽壓力迅速增加,根據估計,此時反應堆功率為30,000MW,達到正常輸出功率的10倍。控制台最後測得的輸出功率為33,000MW。終于因為蒸氣壓力過大,導緻大規模的蒸汽爆炸,一口氣将反應器2,000噸的上蓋炸飛,冷卻劑管道爆裂并在屋頂炸穿一個大洞。為了減少費用,也因它的體積太大,反應堆以單一保護層方式興建,這令放射性污染物在反應堆壓力容器發生蒸汽爆炸而破裂之後進入了大氣。此為多數人聽到的第一次爆炸。這次爆炸摧毀了更多燃料管道,大量的蒸氣湧出,冷卻水的持續流失令反應堆的輸出功率繼續上升。

第二次爆炸在第一次爆炸後兩至三秒發生,堆芯在這次爆炸中炸散,也是以停止了鍊式反應。然而,在氧氣與極端高溫的反應堆燃料和石墨慢化劑結合後,馬上引起了熊熊燃燒的石墨火。産生了極大量的輻射落塵,使放射性物質擴散和污染的區域更廣。

爆炸發生後,四号機廠房被炸掉一半,反應堆核心直接暴露在大氣中,核心中央一道藍白光線射向夜空,這是空氣中被電離激發的原子回到非激發态的表象。

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《切爾諾貝利》中描繪的核事故後的藍白光束

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<h1>如果災難沒有被引起重視</h1>

事情發展到這裡已是無法挽回,但是爆炸發生後,并沒有引起蘇聯官方的重視。莫斯科的核專家和蘇聯上司人得到的訊息隻是“反應堆發生火災,但并沒有爆炸”,是以蘇聯政府官方反應遲緩。

在事故發生後34小時,一些距離核電站很近的村莊才開始疏散,政府也派出軍隊強制人們撤離。當時在現場附近的村莊測出了緻命量數百倍的核輻射,而且輻射值還在不斷升高。但這還是沒有引起重視,專家甯願相信是測量輻射的機器故障。

由于蘇聯政府擔心引起人民恐慌,是以居民并沒有被告知事情的全部真相。而在普裡皮亞季,人們還大張旗鼓地慶祝五一節,烏克蘭共産黨第一書記弗拉基米爾·瓦西裡耶維奇·謝爾比茨基也帶家人參加了慶典。許多人在撤離前就已經吸收了緻命量的輻射。

1986年4月26日(周六)1點23分發生事故,蘇聯部長會議主席尼古拉·伊萬諾維奇·雷日科夫當天淩晨接到蘇聯能源部部長阿納托利·伊萬諾維奇·馬約列茨的電話報告,當天上午11點成立蘇聯政府應急臨時委員會。

4月26日全天,蘇聯的氣象、水文、輻射和公共衛生監測部門迅速組成出動監測人員,在半徑1000km内展開輻射環境監測,出動直升機500餘架次收集空氣樣本檢測輻射劑量,為蘇聯政府委員會的大疏散決策提供了基礎資料。

當晚20時,臨時委員會的專家掌握了現場證據後,決定緊急疏散普裡皮亞季市的全體居民。調集了1000輛大客車、3趟鐵路列車。

4月27日早晨,蘇軍化學兵司令弗拉基米爾·卡爾波維奇·皮卡洛夫将軍率核防護部隊2600人,400輛專用車輛乘運輸機、直升機飛抵事故現場。4月27日至5月6日,直升機向四号反應堆投下了5000多噸滅火材料。放射性物質釋放劑量從12 000kBq減少到100kBq。

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4月27日中午,用于緊急疏散居民的1000多輛大客車及3趟專列到齊,當天11點整開始疏散全部居民。為了迅速撤出居民,政府告知這些居民僅攜帶最必須物品。當天15時,普裡皮亞季市與切爾諾貝利市53000居民全部撤出到波列格納鎮等地。

普裡皮亞季的疏散開始于4月27日下午2點,在當地播送了緊急疏散廣播:

注意,注意… 親愛的同志們,市人民代表委員會釋出通知,由于普裡皮亞季市的切爾諾貝利核電站發生事故,釋放出了具有危害的輻射。黨、蘇維埃、軍事機關已經采取了必要的措施。然而,為了保證人民的絕對安全,特别是兒童的安全,有必要臨時疏散市民到基輔州的避難點。出于此目的,今天,4月27日各居民較高價的電梯大廈自下午2時起,将提供疏散用的公共汽車,并由民兵官員及市黨委執行委員會代表護送。建議你攜帶:身份證、基本生活用品和必要的食品。企業和設施的執行委員會将提供留下來維持城市運轉的勞工名單。疏散期間所有居民樓都将由民兵護衛。同志們,當你暫時離開居所時,請不要忘記關窗并切斷電源、瓦斯并關上水龍頭。請在臨時疏散期間保持冷靜并保持秩序。

之後數個月,蘇聯政府派出了無數人力物力,終于将反應堆的大火撲滅,同時也控制住輻射。但是這些負責清理的人員也受到嚴重的輻射傷害;原因之一為遙控機器人的技術限制,加上嚴重輻射線造成遙控機器人電子回路失效,是以許多最高污染場所的清理仍依賴人力。

4月28日,開始疏散半徑10km範圍内的居民。4月28日,蘇聯共産黨中央政治局召開全體會議讨論救災事項。同日,蘇聯電視台在21:00的新聞節目中向社會公開了切爾諾貝利核事故的消息。蘇聯所有廣播與電視台均播放經典音樂向事故受害者默哀。

4月29日成立以部長會議主席雷日科夫為首的蘇共政治局應急行動小組,全權負責切爾諾貝利救災工作,每天召開兩次會議彙總情況、做出決策。政府委員會決定全部撤退核電站30km半徑内全部居民,至5月6日全部撤離13.5萬名居民,确診急性放射病的367人,重症患者34人。

4月30日下午召開的烏共中央政治局會議,讨論是否取消次日的五一節活動。科學家的報告稱基輔市的放射性水準仍然是正常的。會議決定次日基輔市的五一節慶祝活動從正常的4個小時縮短到2個小時。實際情況是,5月1日風向轉變,基輔地區也遭到污染。

事故發生後一周内,直升機從空中向反應堆堆芯傾倒了5000噸的硼砂,停止了鍊式反應。

5月2日,蘇共中央政治局委員利加喬夫和部長會議主席雷日科夫抵達切爾諾貝利,在切爾諾貝利區委大樓與設在此處的蘇聯政府臨時委員會現場辦公,決定30km内居民全部撤離。

事故二十周年後,四号反應堆的石棺外表的照射度仍有750毫希沃特,遠高于20毫希沃特的安全值,加強石棺的焊接勞工每工作兩個小時就要輪換。隔離區内的平均照射度仍大于100毫希沃特。

5月2日,三名志願者承擔了幾乎必死無疑的任務:潛水進入4号反應堆被淹沒的地下室,打開排水閘門,以避免4号機組内部上千噸溫度高達1200°C熾熱的石墨塊與堆芯熔融物融穿幾層混凝土樓層後遇到地下室内積存的高放射性廢水導緻水蒸汽大爆炸,而且直升機投擲的5000噸滅火材料又為這座受爆炸破壞搖搖欲墜的建築結構增加了額外的負擔。根據阿納年科的口述:閘門打開後,使用消防泵抽取了地下室内2萬噸高放廢水,至5月8日排淨。和當初的預計一樣,數個月後,堆芯的放射性熔融物真的燒穿了樓闆。幸運的是,由于這三位英雄的努力,水池中的放射性冷卻水早已排空。熔融物隻是落到了空空如也的地下室中,并沒有發生水蒸氣爆炸。

蘇聯政府臨時委員會對烏克蘭、白俄羅斯的500萬人作了預防性體檢,50多萬人作了永久性防治登記。此後一年多的應急搶險,部長會議副主席級的進階上司幹部伊萬·斯捷潘諾維奇·西拉耶夫、尤裡·德米特裡耶維奇·馬斯柳科夫、列夫·阿列克謝耶維奇·沃羅甯等在切爾諾貝利輪流值班。

蘇聯水利部副部長波拉德·阿吉耶維奇·波拉德-紮傑上司組織了規模浩大的水利防護工程,修築了130多條堤壩以保護1500平方公裡範圍全部河流,避免放射性塵埃随雨水流入普裡皮亞季河危及下遊第聶伯河腹地。

30km半徑的隔離區以外是較輕污染的撤離區,平均照射度在60毫倫琴左右,特定地點可達150-200毫倫琴。再往外是輕度污染的準撤離區,平均照射度約為30毫希沃特。

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蘇聯切爾諾貝利事故搶險獎章(左)與勳章

蘇聯科學家冒着高輻射進入四号反應堆建築物内調查是否有發生新的鍊式反應或爆炸的可能。從反應堆外部通過鑽杆置入探測器來監視反應堆各部位的溫度、放射性。在反應堆地下室發現了2米直徑數百噸具有極高放射性的熔融堆芯體。

1986年5月7日,搶險救災進入了消除事故影響階段。這時,5000噸滅火材料埋壓下仍有195噸的石墨與核燃料在焖燒。政府委員會決定建造人工防熱水準層與建造“石棺”兩項措施。

1986年8月,搶險救災進入了後處理階段。蘇聯政府征募了大量搶險者參加了切爾諾貝利事故現場搶險工作。僅1986與1987兩年,就有24萬人參加。至1986年12月,蘇聯政府在4号反應堆上建成了“石棺”,封閉住事故現場。總計有60萬蘇聯人獲得了切爾諾貝利事故搶險獎章與勳章。

<h1>長達數個世紀的影響</h1>

蘇聯的事故報告指出,切爾諾貝利4号機反應堆總共有180至190噸的二氧化鈾以及核反應産生的核廢料。他們估計這些物質大約有5%-30%流到外面。但根據曾經到過石棺反應堆做後續處理的清理人說反應堆内隻剩大約5%-10%的物質。反應堆的照片裡顯示了反應堆完全是空的。因為大火引發的高溫,讓許多輻射物質沖向大氣層高空,并向外四面八方擴散。

由原子爐熔毀而漏出的輻射塵飄過俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭,也飄過歐洲的部分地區,例如:土耳其、希臘、摩爾多瓦、羅馬尼亞、立陶宛、芬蘭、丹麥、挪威、瑞典、奧地利、匈牙利、捷克、斯洛伐克、斯洛文尼亞、波蘭、瑞士、德國、意大利、愛爾蘭、法國(包含科西嘉島)和英國。

意外發生後,馬上有203人立即被送往醫院治療,其中31人死亡,當中有28人死于過量的輻射。死亡的人大部分是消防隊員和救護員,因為他們并不知道意外中含有輻射的危險。為了控制核電輻射塵的擴散,當局立刻派人将135,000人撤離家園,其中約有50,000人是居住在切爾諾貝利附近的普裡皮亞特鎮居民。衛生機關預測在未來的70年間,受到5–12艾貝克輻射而導緻癌症的人,比例将會上升2%。另外,已經有10人因為此次意外而受到輻射,并死于癌症.

核電站爆炸事故對切爾諾貝利居民造成的長期影響一直備受争議。意外發生之後,人們的健康問題主要被放射性物質“碘-131”所影響。目前,有人擔心20年前的锶-90和铯-137還會對土壤造成污染。而且,植物、昆蟲和蘑菇最表層的土壤會吸收铯-137。是以,有些科學家擔心核輻射會對當地人造成幾個世紀的影響。

許多研究發現白俄羅斯、烏克蘭及俄羅斯的小孩也罹患甲狀腺癌比例快速增加。根據日本原子彈爆炸的事後調查統計預期,在切爾諾貝利地區的白血病在未來的幾年内将會增加。但直到目前為止,白血病病例的增加數量還不足以在統計學上推斷,并和輻射外洩有關。

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