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车诺比尔

乌克兰境内电厂
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车诺比尔是指1986年4月26日苏联车诺比尔(Chernobyl)电厂四号机组发生严重事故的事件。
中文名
车诺比尔
发生时间
当地时间 1986年4月26日

电厂简介

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车诺比尔事故
1海员捉98承台龙6年四夜乐月二十六日,苏联车诺比尔(Chernobyl)电拜匙炼厂四号机组发生严重事故,造成31人死亡的悲剧(当时厂内有444名工作人员。接受到6~16 Sv(600~1600仑目)者共22人,全部死亡;接受到4~6 Sv(400~600仑目)者共23人,其中七人死亡;接受到1~4Sv(100~400仑目)者共158人,其中一人死亡;合计30人,均是急性辐射伤害结果。另有一人自爆炸发生后即失去行踪,恐是凶多吉少,故归类于死亡名单中,所以死亡总人数发布为31人);强烈的爆炸引起反应器炉心石墨体燃烧,大量辐射物质外泄,其外泄的辐射尘笼罩整个欧洲及苏联大部分地区,并随着高空气流飘散到亚洲北部及美国等地区,厂址四周半径30公里内数万居民被迫疏散,邻国亦因地理位置接近,皆蒙其害。随着时光逝去,事过境未迁,因车诺比尔事故掀起的正篮符页反争议,永远是反核与拥核间最尖锐的话题,不单是引发核能安全技术的探讨,同
时宙趋元悼重旬驼背兆卷入复杂的政治与经济因素,至今馀波汤漾,影响深远。

事故导因

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20年后的车诺比尔
车诺比尔电厂位于乌克兰普里比特河旁,离车诺比尔镇16公里,离基辅巿96公里。该电厂共有四部发电机组,均采用苏联独有之RBMK-1000反应器(RBMK-1000型反应器具有正的空泡系数,即反应器功率因故增加时,炉心冷却水沸腾量随之增加,会产生较多的气炸,如此反覆下去,将使反应器功率更为增加而难以控制。我国核能电厂之反应器设计,在任何运转状况下,永远维持负的空泡系数);一、二号机组为较旧型式,三、四号机组则为第二代新型式,另有二部机组当时正在施工中。该类反应器设计的主要特点如下:
一、压力管采用垂直摆放炉心内的设计,而浓化二氧化铀燃料则装填于铝合金护套的压力管内。
二、以石墨作为中子缓和剂,且石墨的运转温度高达650~750℃。
三、反应器冷却剂采用沸腾的轻水,由炉心下方向上流入装有燃料的压力管内。
四、更换燃料时无需停炉。
发生事故的四号机组,自1983年十二月开始运转发电。事故之前正值定期保养停机,该厂拟乘停机之便,测试第八号汽轮机的驱动蒸汽被切断之后,仅赖本身旋转惯性发电,能否供给该机组安全停机所需的电力。此实验曾分别在1982及1984年尝试过,惟因其发电输出电压迅速下降之故,未能成功。这次则为了改善电压下降问题,在励磁机上加装新的设计,再度进行实验。由于机组设计缺失及本次试验种种不当措施,再加上人为运转错误,而酿成巨灾。

车诺比尔与我国现有的核能电厂之比较

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我国现有三座核能电厂六部机组,其中四部为美国奇异公司设计的沸水式反应器,二部为西屋公司的压水式反应器,均属美国轻水式反应器,以轻水兼做缓和剂及冷却剂,与车诺比尔RBMK型反应器以石墨为缓和剂、轻水为冷却剂的类型不同。美式设计是兼顾事前之预防及一旦发生事故后的防御措施,俄式设计则着重事前之预防,较为轻忽事故猝然发生的后果,故系统之设计理念即甚少采用美式的重复性、多元性及分离性之设计。以围阻体为例,俄式RBMK-1000仅在厂房基座及下半部以预力混凝土建筑,上半部仍为钢骨结构,无法承受高压。依轻水式反应器设计标准而言,相当于无围阻体设计,所以事故发生后,无法围堵辐射物质大量外泄。

西方国家的评估报告

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西方学者认为苏联提送到国际原子能总署(IAEA)的分析报告,恐只是导因,而电厂设计与运转上的潜在缺失,才是导致操作员犯下连续错误并酿成巨灾的主因。例如:
一、安全管制规范欠严谨,紧急保护系统也被贸然停用;
二、炉心仪控及设施系统较为复杂,造成操作员沈重心理负担,也导致反应器不易控制;
三、反应器急停速度过慢,无法遏阻功率急遽上升;
四、缺乏备用之二次紧急停炉系统,致使系统故障后无法有效阻止功率上升;
五、紧急状况下仍尽可能维持运转之观念,对猝来之故障问题,往往处理不当,导致难以控制的风险;
六、事故发生时,石墨是一庞大热源;
七、炉心内冷却剂存量少,事故发生时压力管内可用的冷却剂有限,易造成单根燃料元件高温损毁;
八、由石墨及锆引起的化学反应,导致事故时发生爆炸;
九、电厂原设计未能有效控制由正反应度系数所造成的局部功率扰动;
十、释压能力设计欠佳,无法遏止或延缓事故扩大;
十一、围阻体设计不良,无法防堵放射性物质大量外泄。

辐射影响及环境污染状况

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早几年,国际社会皆认为车诺比尔事故所造成较严重的辐射结果,均可望集中在半径30公里的管制区域内,并配合执行计画性人口疏散,问题当可局限于当地。到1989年五月,苏联向联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)承认,由于含放射性云团沿途被雨所带下,距车诺比尔数百公里远的广大区域,皆被放射性物质严重污染。
由于铯-137半衰期长达30年,现已是辐射环境最具优势核种,其活性超过550kBq/m2(Bq中译为贝克,系活度的单位。1居里=3.7×1010贝克)之污染面积已达10,000km2,分布在白俄罗斯共和国的面积有7,000km2,在俄罗斯共和国的有2,000km2,乌克兰有1,000km2。
污染区域概分为三类:
一、40~550kBq/m2:不采行特别管制措施,但仍有零星管制。
二、550~1500kBq/m2:普通管制区;采行去污措施,严格限制当地所生产的食品用途,对民众有许多限制措施。
三、超过1500kBq/m2:严格管制区;不适人居,采行特别管制措施;已疏散200,000人,疏散工作仍持续进行。
消除事故后果的工作可分为三个时期:
第一阶段──1986年四~五月;对事故规模及辐射情况作初步评估,防止辐射继续大量泄出,阻断链锁反应持续发生,确定受污染危害之区域,画出方圆30公里的疏散区,从中撤出民众。此阶段防护重点在体外辐射及碘-131、132造成的体内剂量。
第二阶段──1986年夏季至1987年;对污染地区进行绘图,并对电厂附近土地进行除污工作,同时恢复1、2、3号机组作业。对水资源及农业用地采取防污、除污等特别措施,消除住宅区的辐射污染。此阶段主要污染源为钌-106、铈-141、144及铯-137、134。
第三阶段──1988年迄今;30公里疏散区内适当地点设立监测站,降低农产品受污染影响的措施,制订消除事故后果的长程改善计画。此阶段主要辐射源为铯-137(占最主要分量)、锶-90。
车诺比尔事故向外界排放的核种活性量约为1.9×1018Bq。根据现有资料,在1986~1989年间,受污染地区居民个人所接受之平均剂量,经评估有:俄罗斯共和国为6仑目,乌克兰及白俄罗斯共和国均为5.6仑目。在这些人口中,有62.1%的人遭受的辐射剂量介于1~5仑目,33.6%介于5~10仑目,1.2%介于15~17.5仑目。
在碘-131污染最严重地区约150万人口中(其中包括16万七岁以下的儿童),甲状腺器官剂量如下:87%成人和48%儿童接受低于30雷得之吸收剂量:11%成人和35%儿童接受30~100雷得之吸收剂量;2%成人和17%儿童接受高于100雷得之吸收剂量。
为使民众免于放射性污染的危害,最有效方法即是将民众自污染最严重的区域内撤离。1986年春、夏季,约疏散了116,000人,包括从乌克兰撤离92,000人,白俄罗斯撤离24,000人,俄罗斯约撤离200人。1990~1991年,由于放射性因素及社会考虑,计画撤离395个住宅区共73,000人。对普通管制区内农场或自留地所生产的农产品有限制的区域,估计需撤离146,000人。
农业及林业则受到重大损害,仅在事故发生第一年内,已有14.4万公顷耕地无法使用,有49.2万公顷土地停止森林采伐及利用。约13万公顷农耕地受到放射性污染,铯-137的浓度值在5居里/平方公里以上;污染的农耕地被迫休耕,大面积森林停止作业。以白俄罗斯共和国为例,25.7万公顷农业耕地停止耕种,计画休耕土地总计约50万公顷,使得农产量因而锐减,对食品产量间接造成严重影响。
为了定期调查污染地区民众及核电厂工作人员的健康状况,成立了公共健诊监测并建立了国家登记制度。在评估俄罗斯、乌克兰及白俄罗斯三共和国受监测地区民众的调查报告中,尚无具体数据足以支持儿童或成人的健康状况系受辐射变化的影响,或证明其间有确切的关连性。
1986~1989年间,因事故直接损失和援救行动等种种开支,估计高达92亿卢布(1卢布=58.85美元),其中包括:生产性及非生产性固定资产损失为9亿卢布;农业及其他行业产品损失约12亿卢布;用于建筑住屋、社区生活设施、蓄水设备、公路修建、土地除污工程等费用约为29.4亿卢布;分发民众各种补偿费为12.5亿卢布;由于限制当地农产品及私人自制产品的消费而补发的津贴计1.8亿卢布。

检讨现有机组存废命运

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根据1986年三月统计,车诺比尔事故发生前一个月,苏联有15座商用核能电厂,41座反应器在运转,总发电容量计28,000MWe。到1990年末,共有16座商用核能电厂,47座反应器在运转,总发电容量计34,000MWe,虽然核能发电量增加,但较原预定核电计画已落后甚多。苏联在1985年预估五年内(至1990年)将核发电容量增倍,达到60,000MW;到2000年则成长至200,000MW。现已将目标降至50,000~80,000MW(2005年),而且预期是偏向较低的成长值。
苏联全国总发电容量(含煤、天然气、石油及核能)在1970~1987年间成长一倍,较英国、美国、德国(当时是指西德)、义大利成长为快,但需求量远高于供给量。依苏联现今能源状况,仍很难满足需求,主要原因是电力使用无效率,使得电力吃紧,常会断续短缺。此外,由于环保意识抬头,民众反对火力及核能电厂兴建或运转,使得问题雪上加霜。近年拜苏联开放改革之赐,民众反对核电厂的呼声均得以表达,而且是前所未有的声浪,此起彼落的示威及压力,造成多处核电厂关闭、延期兴建(可能遥遥无期),甚或取消合约。
苏联仍是世界第三大核能发电国家,次于美国及法国。现有25座VVERs(PWR型)、20座RBMKs(石墨缓和的沸水压力管式)、2座FBRs(快滋生反应器)及10座反应器仍在兴建中。另外有许多区域性的核能供热站(heating stations)。16座核电厂主要分布在俄国西部地区四个加盟共和国内,其中9座位于俄罗斯共和国,其他分别位于乌克兰共和国、立陶宛及克萨斯坦(Kazakhstan)。在1989年,核电厂共发出212,600GWH(109)的电力,占总电力的12.5%。虽然上年有两部机组(Smolensk 3 & Zaporozhe 5)加入运转,但许多电厂增设机组的计画则遭取消或无限延期的命运;运转中或兴建中的机组则被迫关闭或取消合约。

修正核电计画肯定核电的重要

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自1986年发生车诺比尔事故以来,苏联政府面临与西方国家近年相同的诘难话题──诸如核能安全、环境保护、辐射防护、人员训练、废料处理、民众接受程度、反核声浪等,促使苏联政府不得不针对核能电厂安全方面采取强化措施,主动检讨核电计画缺失,诚心邀请国际专家、学者、医生参与支援,全力配合国际原子能总署的稽查及监督行动,同时对附近居民的关切事项与意见,也有积极的回应。而在事故发生一年多前,所谓民众的反对意见竟然能阻止核能电厂兴建,简直有如天方夜谭般不可思议。
但苏联政府基于能源供应不足,会直接影响经济发展的考量下,仍坚定的支持既定的核能政策,只是改弦易辙,将重点摆在建造VVER-1000型反应器上,并寻求西方国家在安全及经验上的帮助,同时公开宣布停止RBMK型反应器的兴建。在1990年七月,苏联原子能暨工业部长V. Konovalov及一群核能专家,即曾上书苏联总统戈巴契夫与所有加盟国政府,要求协助复苏核能工业,阐明核能作为电力来源的重要性,并强调核电扮演着国家发展中不可或缺的角色。
总之,车诺比尔事故是对苏联工业带来负面的影响,该事件迫使苏联政府放慢脚步,重新检讨核电计画,并缩减计画内容,关闭或取消了许多原已规画或兴建中之核电机组,以致大幅减少核电厂机组的数量;但是转而注重核能安全,诚心接受国际监督与指导,积极强化防灾措施,使民众福祉更有保障,未尝不是收之桑榆;同时宣示继续推展核能发电的决心,也肯定了核电对苏联经济发展的重要与迫切。
时光流逝五年后,我们重新以悲悯的眼光来回顾当时发生的灾难,不管是理性的分析,还是感性的抒发,相信任谁也不愿历史重演。以此观之,车诺比尔事故并非全然带来负面的影响,它凝聚了各方对安全的共识,催化国际社会之间的交流合作,打破核电全能的虚妄神话,促使核能界反恭自省,不再狂妄虚矫,未尝不是美事。
但争议的背面,也有令人忧心的发展,拥核与反核言论似乎愈见激化,双方为了贯彻己方的主张,故意扭曲对方的善意说词;反对者全力煽惑一般民众恐惧心理,灌输错误的片面核电讯息;政府一方则宣传核电“安全”、“清洁”、“无害”,努力撷取有利的资料推销给民众,反而忽略了本身不偏不倚的监督立场。其实车诺比尔事故本身即可提供正反双方丰富的教材,拥核与反核之间并非全然没有交集,唯有彼此抛弃复杂的言语身段,撇开拥核与反核的窠臼,透过理性思维,让社会大众均得以明了核电利弊得失,从中规范得个人与群体间的依存关系,再经过民主程序表达个人的取舍条件及意愿需求,或许是一条缓慢但是能解开彼此心结的正确道路;而非一味存着独善自身、吝于付出的自私心态,或强加意念于社会的霸权想法。
车诺比尔事故本身即极具争议,其衍生而起的话题更是无穷无尽,正如本文前言所形容,由于各方看法角度互异,诠释事故各具立场,该事故掀起的争议话题,至今馀波汤漾。纯就技术面来看,核能电厂有其存在的价值与必要;纯就经济面来看,高科技本就伴随着高风险,只是应加重承担风险的能力以及善后的成本;就政治层面而言,则事情愈加复杂,原本单纯的核能政策问题,庶几已成为在朝在野的角力场所。毕竟政治难以评估量化,一旦正反两方诉诸情绪,各不相让,而迫使理性和专业纷纷低头,则整个社会将是最终输家。车诺比尔事故应如是观。
注二:RBMK-1000型反应器具有正的空泡系数,即反应器功率因故增加时,炉心冷却水沸腾量随之增加,会产生较多的气炸,如此反覆下去,将使反应器功率更为增加而难以控制。我国核能电厂之反应器设计,在任何运转状况下,永远维持负的空泡系数。

参考资料

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1. 苏联车诺比尔核子事故报告 行政院原子能委员会 七十六年元月
2. "Soviet Union's nuclear power program", Monthly Report, NUEXCO(269):14~20,January 1991.
3. "Radiation effects, protection concepts & exposure control", IAEA YEARB00K, pp.D60 & D65, IAEA, 1990.
4. Illesh A., CHERNOBYL--a Russian Journalist's Eyewitness Account, 1st Edition, Richardson & Steirman, Inc., New York, 1987.
5. "The consequences of the Chernobyl accident", Background #28, NucNet, April1991.
6. 联合国大会第45届会议经济及社会理事会暂定议程项目12经济及社会理事会1990年第2届常会议程项目5(国际合作消除切尔诺贝利核电站事故的后果)补充资料,July 1990.
7. Rich V., "An ill wind from Chernobyl", New Scientist, 20 April 1991.
8. Bojcun M., "The legacy of Chernobyl", New Scientist, 20 April 1991.
亓允中任职于原子能委员会