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三 政府的调查

污染实录-核:灾难 作者:传奇书系编委会


西方的核专家一直对前苏联核反应堆的安全性持怀疑态度。英国物理学家吉姆·卡利利曾指出过切尔诺贝利的设计缺陷,它们的设计缺陷使得它们具有一种不稳定性,这意味着它们能在很短的时间内变得非常热。上层人物知道这种设计缺陷,但灾难究竟是如何发生的呢?

爆炸发生后,前苏联当局决定立即让一些科学家进入调查。对他们来说,这绝不是普通的法庭调查。为了发现事故原因,他们必须进入熔化的反应堆堆芯,这就意味着他们随时面临辐射中毒的危险。

尽管危险重重,一个前苏联科学家小组还是前往灾难核心区进行了调查。调查人员聚集到了灾难核心区后,他们首先从现场开始了调查。

反应堆的外面,大门已经从铰链上脱离下来,落在对面的角落里。门道里没有任何东西。到处都是乱糟糟的。从废墟的上面望下去,墙面和天花板已经被毁坏了,水正在沿着断裂的墙体流下来。而且这种水和普通的水不一样,它们会发出一种不同寻常的光。

调查人员努力推想灾难发生的事。很快,他们将注意力集中到了那晚的安全测试上。测试本该在白天进行,那样会有更多高级工程师在场。如果那么做的话,关闭反应堆就会对基辅造成重大影响。如果安全测试在夜间进行,影响就会小得多,因为夜里用电量最小。可是夜里所有的高级工程师都下班回家了,只有几个年轻人在值班。毫无疑问,测试工作就落在了他们的肩上。

为何一次安全测试变成了世界上最可怕的核灾难呢?调查人员知道,爆炸之前,安全测试还在进行。那么灾难根源究竟是操作失误,还是反应堆缺陷呢?

反应堆的正常运行过程

长长的铀棒可以在反应堆堆芯内部产生热能。与此同时,插入堆芯的控制棒用来控制铀释放出的能量。水在经过反应堆堆芯时会被转化成蒸汽,然后像常规电厂一样,由蒸汽驱动汽轮机产生电能。切尔诺贝利就是依靠这种方式产生的电能维持运转的。

安全测试是为了保证核电站在紧急情况下能够继续运行。例如,如果汽轮机停止运转,核电站还会有足够的电能控制铀燃料棒吗?水泵能提供足够的冷却水吗?通常情况下,工作人员可以通过提降控制棒来加快或减缓能量释放的速度。被送往堆芯的水能够防止堆芯过热,同时产生蒸汽。不过,如果汽轮机无法产生电能供水泵正常运转的话,那么反应堆就会迅速升温,变得十分危险。所以,调查人员格外关注夜班工人是否操作有误。

反应堆的安全性依赖于这两个人之间的平衡操作。他们必须同时保证汽轮机始终有足够的蒸汽驱动,而反应堆的堆芯又不能过热。尽管他们很年轻,但并不缺乏经验。

那晚究竟发生了什么事呢?

距离爆炸1 小时19 分的时候,列昂尼德开始降低反应堆堆芯的功率。最初情况良好,反应堆的控制棒调节着铀燃料所产生的能量。反应堆堆芯的蒸汽和功率输出是通过控制棒来调节的:当控制棒向下进入堆芯越深,堆芯所产生的蒸汽也就越少,这时用来驱动汽轮机的蒸汽也就随之减少;当控制棒向上提时,堆芯的功率就会相应提高。四号反应堆有211 根控制棒,它们完全能阻止爆炸发生。

为什么它们没起作用呢?

原来,为了做安全测试,列昂尼德降低了堆芯的功率。可是,功率下降得太多、太快了。

爆炸前52 分钟,列昂尼德不得不提高功率,他又拔出了控制棒。操作奏效了,堆芯的输出功率缓慢回升了。

爆炸前21 分钟,鲍里斯继续通过改变反应堆堆芯周围的水流量来为测试做准备。因为在停电期间,用来供水的主泵通常会停止运转。这时鲍里斯需要准备好备用供水系统,他计划用2 台备用泵将电站其他地方的水引入四号反应堆。可是,当鲍里斯开启备用水泵时,他向堆芯注入的水太多、太快了。水流通过燃料棒的速度非常关键,因为水流得越快,产生的蒸汽越少;水流得越慢,产生的蒸汽越多。将备用水泵引入系统15 分钟后,汽轮机没有得到维持其正常运转的蒸汽。

爆炸前5 分钟,鲍里斯努力使反应堆恢复平衡。他知道必须增加送往汽轮机的蒸汽量。于是,他立即采取行动,把水送入汽包。汽包是一种必要的小室,水和蒸汽的量会在这里受到控制。鲍里斯想通过增加汽包内的水量来使蒸汽压力恢复到正常水平。可是,他送入汽包的冷水太多了,最终导致多余的水进入反应堆堆芯,使堆芯产生的蒸汽再次减少。测试还没有开始,控制室里的工作人员就陷入了极大的麻烦之中。

为了增加送往汽轮机的蒸汽量,列昂尼德再次减少堆芯控制棒的数量。操作准则规定控制棒绝不能少于26根,而列昂尼德别无选择,他保留了6 根控制棒,将其余的全部拔出。如此危急时刻,安全测试却仍在进行。

进行安全测试的技术人员非常天真地以为,他们在反应堆中仅有6 根控制棒的情况下仍然能够继续做试验。控制棒这么少,唯一能阻止反应堆过热的东西就是堆芯周围的水。可列昂尼德和鲍里斯之间却中断了联络。

爆炸前不到3 分钟,鲍里斯开始意识到流入汽包的水太多了。于是,他立即切断水流。毫无疑问,这就影响到了进入过热反应堆堆芯的水流量。然而,鲍里斯并不知道反应堆的堆芯里只保留了6 根控制棒,列昂尼德并没有告诉他。

爆炸前一分钟半,由于没有足够的控制棒控制温度,反应堆堆芯严重过热。对任何一座核电站来说都是一样的,最糟糕的情况都是已经达到临界值的热量和能量不断积聚起来。夜班工人已经无法正常控制核电站。在极度高温的情况下,切尔诺贝利的四号反应堆就崩溃了。

爆炸前56 秒钟,汽轮机操作员被要求进行安全测试,他只好关闭了汽轮机。如此一来,反应堆的能量水平骤然飙升到了危险的境地。一切都已经无法挽回,切尔诺贝利的安全测试引发了灾难,核反应堆在13 秒钟内爆炸了。极度高温导致燃料棒破裂,爆炸产生的巨大冲击力直接对准了反应堆上方2000 吨重的盖子。最后,8 吨重的高放射性碎片被抛向了空中,放射性燃料碎片直接被抛入了大气层。这样的事以前从来没有发生过。没有人想到会发生这样的事情,每个人都感到很意外。

调查人员推断,被抛向了空中的一些放射性物质轻得可以被风吹去,它们飘向了几千千米以外的地方。10 天内,它们就到了日本和北美那么远的地方。

放射性原子非常不稳定,为了能够稳定下来,它们会不断向外辐射。如果放射量足够大的话,那么它就会对人体器官造成危害,甚至能置人于死地。尽管调查人员知道了引发爆炸的原因,但这并不能减轻他们对灾难后果的恐惧。

放射性物质并非仅仅通过空气进行扩散,科学家们害怕反应堆堆芯熔化后会进入地下水位。一旦放射性物质进入地下水位,那么它就会以惊人的速度进入千家万户的饮用水之中。

负责控制灾情发展的工作人员必须知道堆芯是否已经熔化,工程师韦尼阿明·普里阿尼奇尼科夫接受了这项工作。为了察看堆芯的损坏程度,他必须爬进一条仅有80 厘米宽的隧道。通过韦尼阿明证实,当时的反应堆堆芯还没有烧穿。但是,当局害怕它以后会烧穿,他们决定在反应堆下面铺一层厚厚的混凝土板。在铺混凝土板前需要建造一条隧道,400 名矿工24 小时轮班作业。仅仅15 天,他们就挖了一条168 米长的隧道。混凝土板被设法安装到位。在反应堆残骸里,仍有200 吨放射性熔岩在混凝土板上方。它的辐射造成的危害仍会持续很多年。当局认为最好的办法就是围绕整个反应堆建造一个巨大的混凝土墓。但由于爆炸留下的放射性残渣仍在向空气中散发致命辐射,工程无法进行,所以必须先清除残渣。

最后,这项工作交给了军队。成千上万名士兵从前苏联各地选派过来,他们由前苏联军队将军尼古拉·塔拉卡诺夫指挥。

政治局委员会对尼古拉下达了指示,命令其指挥士兵消除核燃料的残骸。虽然尼古拉觉得当局疯了,但他不得不指挥着士兵把一些四五十千克重的东西送到大坑里面去。虽然士兵们穿着重达30 千克的特别铅服履行着自己的职责,每个人只工作3 分钟,但这已经使他们受到了很强的辐射。这次行动将大大缩短数千人的寿命。事后尼古拉回忆说,那是件残忍的事情,他不仅自己受到了辐射,还让无数的士兵们也受到了辐射。

在清除行动的同时,屏蔽罩的建设也在继续,工程用了206 天的时间才完成。200 吨重的铀和1 吨危害更大的钚仍在屏蔽罩内,没有人知道屏蔽罩是否真的能够阻止堆芯向空气释放射线。

铀是一种具有放射性的稀有化学元素,主要含3种同位素,即铀238、铀235和铀234。在天然矿石中铀的3种同位素共生,其中铀235的含量非常低,只有约0.7%。

铀235 是可裂变核元素,在中子轰击下可发生链式核裂变反应,所以它可用作核电站反应堆的燃料和原子弹的核装料。根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀235 为核电站发电用低浓缩铀,铀235 丰度大于80%的铀为高浓缩铀。其中,丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。一些国家为满足核武器和核动力的需求,建造了铀浓缩厂。他们以天然铀矿作原料运用同位素分离法(扩散法、激光法、离心法等)使天然铀的3 种同位素分离,以提高铀235 的丰度,提炼浓缩铀。


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