核战争方案及其各种量值 (表1)
方 案
总当量(百万吨)
地面爆炸(总当量的百分 比)
市区或工业目标(总当量的百分比)
弹头的当量(百万吨)
总爆炸 数(次)
不到-微米的烟粒总量(百万吨)
不到-微米的尘埃总量(百万吨)
烟粒的光学厚度
尘埃的光学厚度
全面核交锋
10000
63
15
1~10
16160
300
130
6
2
基准核交锋
5000
57
20
10400
225
65
4.5
1
对城市的攻击
100
0
1000
150
3
1986年4月25~26日晚,在第一期和第二期建造工程厂区有值班操作人员和各部门的工人以及维护人员176人。此外,在第三期建筑工程现场还有268名夜班建筑工和安装人员。 为了检修,计划于1986年4月25日第四号机组停闭反应堆,此时堆芯共有1659根具有平均燃耗为10.3兆瓦日/公斤的燃料组件,一根附加吸收器和一条未装料的孔道,大部分燃料组件(75%)是首次装料时装入的燃料棒束,其燃耗为12~15兆瓦日/公斤。 在停堆之前,以某种规定的方式在8号透平发电机上要进行一些试验,即在停机过程中靠透平机来满足厂用电。这些试验的目的,就是试验在断电期间透平发电机切断蒸汽供应情况下动用转子的动能维持机组本身用电的可能性。这种方式实际上被用于反应堆快速应急堆芯冷却系统(ECCS)的一个子系统。如果以一种适当的方式并具有必要的附加安全措施来进行操作的话,这样的一种试验在运行中的电站上做不应被禁止。 类似的试验在切尔诺贝利电站已经进行过。那时发现,在停机过程中,在耗尽转子动能之前发电机的母线电压早就跌落。在1986年4月25日计划进行的试验中,实验人员打算利用特制的发电机磁场调节器来解决上述问题。可是,在切尔诺贝利核电站8号透平发电机上进行试验的工作大纲,以及根据这个大纲要进行的这些试验都没有认真准备,也没有得到必要的审批。
公式化的大纲在指导操作
工作大纲质量低劣,以一种纯粹公式化的方式草拟了有关安全措施的部分(该安全部分仅仅说到:在这些试验当中执行所有接通开关的操作都要有值班长准许,在紧急事件情况下工作人员按电站规程行动,以及在这些试验开始之前总指挥--一位电气工程师,不是反应堆装置专家--应该通知值班的安全工作人员)。除此之外,该大纲基本上没有附加安全措施的规定,大纲要求关掉反应堆应急堆芯冷却系统。这就意味着在整个试验过程里,即大约4个小时,实质上降低了反应堆的安全性。 在这些试验中,由于安全性问题没有得到必要的重视,有关工作人员对试验没有做充分地准备并且不知道可能的危险性,加之,如下面所述那样,工作人员违反大纲要求,从而为这次事故的发生埋下了隐患。 4月25日l点整,工作人员开始降低反应堆功率(直到此时,该机组一直在额定参数下运行),在13点05分反应堆功率为1600兆瓦(热)时切除了7号透平发电机。机组本身所需要的电源(4台主循环泵,两台给水泵,和其他设备)被切换到8号透平发电机的母线上。 在14点,按照试验大纲的要求,把反应堆应急堆芯冷却系统与强迫循环回路(MFCC)断开。可是,由于控制室的要求推迟了机组从运行状态下解列。于是,在违反运行规程的情况下,该机组在应急冷却系统断开后继续运行。 在23点10分又开始降功率。试验大纲中,发电机惰走的同时供给机组需要的电源应在堆功率为700~1000兆瓦(热)下完成。可是,当局部的自动调节系统切除时(这是按低功率下运行规程应该做的),操作人员未能足够迅速地消除因自动调节棒的测量部件所引起的不平衡。结果,功率降到30兆瓦(热)以下。 4月26日1点,操作人员才成功地使功率稳定在200兆瓦(热)。同时,因为反应堆“中毒”仍在继续,进一步提高功率受到了小的可利用的过剩反应性的限制。所以,当时的功率实际上低于规定要求的水平。
保护系统被解除
尽管如此,仍决定继续做这些试验。在1点3分和1点7分,各有一台备用主循环泵从各自一侧投入,与已经运行的6台泵一起工作。所以当完成该实验时,在MFCC系统上仍有四台泵运行用来安全冷却堆芯。 由于反应堆功率以及因此导致的堆芯和MFCC系统的水阻显著地低于所预计的水平,又由于8台主循环泵都投入运行,所以,通过堆芯的冷却剂流量高达56000~58000立方米/小时,个别单泵流量达8000立方米/小时。这违反了运行规程。这种运行方式是被禁止的,因为泵有被损坏的危险和在主冷却剂管道内形成空泡,从而能发生机械振动。备用主循环泵投入并导致通过堆芯的流量增加,从而引起蒸汽量的减少,汽鼓汽水分离器内的蒸汽压力下降,并引起反应堆其他参数的改变。操作人员企图维持系统的主要参数,但是,他们这样做并未完全成功。在这一阶段,他们看到在汽鼓汽水分离器蒸汽压力下降大约0.5~0.6兆帕,而且水位低于紧急事故标记。在这种情况下,为了避免停堆,操作人员切除与这些参数有关的事故保护系统。 同时,反应性缓慢地持续下降。l点23分30秒,操作人员从快速反应性计算程序输出看到,现在过剩反应性已达到要求立即停堆的水平。然而,工作人员并没有据此停堆,而是开始做各种实验。 1点23分4秒第8号透平发电机组事故调节阀关闭。反应堆在大约200兆瓦(热)功率下继续运行。与两台透平发电机组(7号透平发电机组于4月25日关闭)的应急调节阀关闭有关的事故保护系统都被解除,以便若第一次试验失败的话,将有可能再重新做该实验。这意味着更进一步违反实验大纲,大纲没有规定在关闭2台透平发电机组时切除反应堆事故保护系统。
操作人员不遵守规则
实验开始之后不久反应堆功率开始缓慢上升。 在1点23分40秒,机组值班长发出命令按动AZ-5按钮。这将把所有的控制棒和快速停堆棒插入堆芯。这些棒下落几秒钟后,感到有一些振动,而且,操作人员看到吸收棒没有完全插到堆芯底部停止位置。接着他切断了棒控制系统的伺服机驱动机构的电源,以便使吸收棒靠本身自重坠入堆芯。 根据4号机组外侧的目击者们提供的情况,在1点24分接连发生两次爆炸。燃着物的团块和火星冲入反应堆上空,其中有些落到汽轮机厂房屋顶并开始着火。 在反应堆的设计中,考虑到了它的各种物理特性,并都提供了保护措施,以防止事故的发生,这包括技术方面的保护措施,也有为核电站实施工艺过程而制定的各种指令和严格的规则。 在准备和进行透平发电机的实验过程中,透平机在惰走过程中要满足该机组电力的需求,而操作人员却切断了各种重要的保护系统,违反了有关技术工艺过程安全管理上最重要的操作规程的规定。 操作人员的主要目的,是想尽可能迅速地完成这项实验。没有充分准备,进行实验时不遵守规程,也没有遵守实验大纲本身的要求,对反应堆装置操作的轻率,证明操作人员没有掌握有关反应堆工艺过程的专门知识,也不懂得反应堆潜在的危险。
片面认识事故原因
反应堆设施的设计者,没有提供能够防止第4号机组这样的事故(即切除技术保护系统和接连几次违反操作规程的事故)情况下的安全保护系统,因为他们认为发生这样的组合事件是极不可能的。 最初认为,事故的主要原因是该机组操作人员违背操作指令和规程的这些极不可能事件的组合所造成的。由于操作人员使反应堆进入不可控状态,在这种状态下空泡正反应性系数能使反应堆功率骤增。这种事故被认为是灾难性的。 但事隔7年后,1993年4月17日俄罗斯《消息报》发表了一篇文章,暴露了切尔诺贝利核事故发生的更深层次的原因。 其实,切尔诺贝利爆炸事故发生前半年,库尔斯克核电站的一位专家就曾给国家核能监督委员会写信,警告说这种大功率管道反应堆(即RBMK反应堆)危险,但主管的“中央”领导没有认真对待这一警告。 事故发生后,1986年5月1日,核电站安全监督小组组长向原子能研究所所长提出一个看法:“事故并非操作人员违章所致,而是因为反应区结构有缺陷,以及对反应区内的中子物理过程认识错误。” 1986年5月9日,他向国家领导人写了同样的信。 1986年7月2日和17日,在某院士主持下举行了跨部门科技会议,讨论了反应堆的结构缺陷。 尽管如此,他们还是把事故原因归结为操作上的错误,这一说法就成为前苏联政府在国际上,首先是在国际原子能机构中所持的正式立场。 片面认识事故原因 反应堆设施的设计者,没有提供能够防止第4号机组这样的事故(即切除技术保护系统和接连几次违反操作规程的事故)情况下的安全保护系统,因为他们认为发生这样的组合事件是极不可能的。 最初认为,事故的主要原因是该机组操作人员违背操作指令和规程的这些极不可能事件的组合所造成的。由于操作人员使反应堆进入不可控状态,在这种状态下空泡正反应性系数能使反应堆功率骤增。这种事故被认为是灾难性的。 但事隔7年后,1993年4月17日俄罗斯《消息报》发表了一篇文章,暴露了切尔诺贝利核事故发生的更深层次的原因。 其实,切尔诺贝利爆炸事故发生前半年,库尔斯克核电站的一位专家就曾给国家核能监督委员会写信,警告说这种大功率管道反应堆(即RBMK反应堆)危险,但主管的“中央”领导没有认真对待这一警告。 事故发生后,1986年5月1日,核电站安全监督小组组长向原子能研究所所长提出一个看法:“事故并非操作人员违章所致,而是因为反应区结构有缺陷,以及对反应区内的中子物理过程认识错误。” 1986年5月9日,他向国家领导人写了同样的信。 1986年7月2日和17日,在某院士主持下举行了跨部门科技会议,讨论了反应堆的结构缺陷。 尽管如此,他们还是把事故原因归结为操作上的错误,这一说法就成为前苏联政府在国际上,首先是在国际原子能机构中所持的正式立场。 片面认识事故原因 反应堆设施的设计者,没有提供能够防止第4号机组这样的事故(即切除技术保护系统和接连几次违反操作规程的事故)情况下的安全保护系统,因为他们认为发生这样的组合事件是极不可能的。 最初认为,事故的主要原因是该机组操作人员违背操作指令和规程的这些极不可能事件的组合所造成的。由于操作人员使反应堆进入不可控状态,在这种状态下空泡正反应性系数能使反应堆功率骤增。这种事故被认为是灾难性的。 但事隔7年后,1993年4月17日俄罗斯《消息报》发表了一篇文章,暴露了切尔诺贝利核事故发生的更深层次的原因。 其实,切尔诺贝利爆炸事故发生前半年,库尔斯克核电站的一位专家就曾给国家核能监督委员会写信,警告说这种大功率管道反应堆(即RBMK反应堆)危险,但主管的“中央”领导没有认真对待这一警告。 事故发生后,1986年5月1日,核电站安全监督小组组长向原子能研究所所长提出一个看法:“事故并非操作人员违章所致,而是因为反应区结构有缺陷,以及对反应区内的中子物理过程认识错误。” 1986年5月9日,他向国家领导人写了同样的信。 1986年7月2日和17日,在某院士主持下举行了跨部门科技会议,讨论了反应堆的结构缺陷。 尽管如此,他们还是把事故原因归结为操作上的错误,这一说法就成为前苏联政府在国际上,首先是在国际原子能机构中所持的正式立场。
管理体制种下隐患
在向国际原子能机构提出报告之后,批准了原子能研究所的报告,其中指出:“事故的主要原因是机组操作人员违章所致,但也暴露了反应堆和安全芯棒的结构缺陷。”可是在前苏联向国际原子能机构,1986年和1987年召开的专家会议提出的报告中却删去了后面一句。 他们不得不这样干。因为大功率管道反应堆的设计者就是某院士本人,他不愿作出对自己不利的事。 1989年5月17日一篇文章谈到,国家创造发明鉴定试验室代理主任所谈的RBMK-1000未能登记注册的原因。当时提出申报材料的是该院士等人。代理主任说:“1967年提出的第一批申报材料是一页半打字纸,没有公式和图纸。我把材料退还给申报人,并请他们作补充。” 1967年10月6日他们交来了修改后的申报材料,但未等到作出审定,某院士就在1967年11月10日的《真理报》上宣称:“苏联科学家已解决了提高核电站安全性的问题。”随后,这种反应堆在未得到承认的情况下,就开始使用了,结果常出事故。 切尔诺贝利核电站共发生事故104次,其中只有35次是由于操作不当。 在此不准备就技术结构的缺陷作讨论,从上面所暴露的问题已经可以看出,前苏联的科技管理体制中是存在问题的,切尔诺贝利核事故的发生可能要从科技工程立项决策的不民主,不科学,设计者自己鉴定验收工程,监督制约机制不力等方面寻找原因。
灭火
1986年4月26日切尔诺贝利核反应堆事故后的首要任务是灭火。 反应堆爆炸使得加热到高温的堆芯碎片散落到反应堆的一些工作间、除气站和汽轮发电机厂房的屋顶上,于是引起了30多处着火。由于部分油管破裂,电缆短路和来自反应堆的强烈热辐射在汽轮机厂房7号汽轮发电机上方、被毁反应堆大厅和与大厅相连的部分厂房起了火。 1时30分核电站的值班消防队从普里皮亚特和切尔诺贝利城赶到事故现场。 由于汽轮机厂房屋顶的火势直接威胁到相邻的3号机组并且火势愈来愈猛,必须采取紧急措施全力以赴来扑灭这一重要地区的火灾。与此同时,利用灭火器和室内固定消火栓组织了室内灭火。到2时10分扑灭了汽轮厂房屋顶的火,2时30分反应堆厂房顶部的火基本上被扑灭。到凌晨5时大火被扑灭了。 由于一些熔化了的燃料可能集中达到临界质量并发生自持链式反应,对这种潜在的危险必须采取防患措施。此外,被毁反应堆一直在向周围环境排放大量放射性。 事故初期,曾试图利用应急辅助给水泵向堆芯空间供水以降低反应堆坑室内的温度和防止石墨砌体着火。这一尝试无济于事。 随即不得不以两种决策中选取一种:一是用吸热剂和过滤材料覆盖反应堆堆体,把事故限制在就地;二是允许堆本体的燃烧过程直到自行结束。 因为第二方案有可能使大面积受到放射性污染并危及大城市居民的健康,所以采纳了第一种方案。
紧急措施
一个专家组开始用军用直升飞机投放硼、白云石、砂子