切尔诺贝利核事故经过

切尔诺贝利核事故经过

一、基本信息

堆型：石墨慢化、沸水冷却压力管式热中子反应堆（RBMK-1000）（简称RBMK-1000型石墨堆）

机组：切尔诺贝利4号机组

地点：离乌克兰离普里皮亚特(Pripyat)小镇3km，离切尔诺贝利18km，离乌克兰首府基辅市以北130km。

时间：1986年4月26日

触发事件：反应堆安全系统试验过程中工作人员严重违规操作而引发功率瞬变，进一步引起瞬发临界而造成的严重事故。

事故后果：反应堆堆芯、反应堆厂房和汽轮机厂房被摧毁，大量放射性物质释放到大气。500人住进了医院，造成31人死亡。

二、事件过程

（1）为了试验，多次违规操作

1986年4月25日，切尔诺贝利核电站4号机组工作人员为了探讨在厂内外全部断电情况下汽轮发电机中断蒸汽供应时，利用转子惰转动能来满足该机组本身电力需要的可能性，进行反应堆安全系统的试验工作。

从4月25日1时开始，工作人员对4号机组进行降功率操作，至13时5分

时，4号机组已从满功率工况（3200MW）下降到1600MW，并按计划关闭7号汽轮机。根据试验大纲，14时把反应堆应急堆芯冷却系统与强迫循环回路断开，以防止实验过程中应急堆芯冷却系统动作。23时10分，继续降功率，按照试验大纲，试验应在热功率700~1000MWt下进行。但是，按低功率下运行规程解除局部自动调节系统时，操作人员未能及时消除因自动调节棒测量部件所引起的不平衡状态，结果使功率降到30MW以下。为了达到实验计划的功率，操作人员将大部分控制棒提出，所提升的控制棒数已经超出了运行规程的限制。中心区城内的堆芯中子通量分布己被氙严重毒化。

尽管如此，工作人员仍决定继续作试验。为了保证试验后有足够的冷却，所有8台主循环水泵部投入了运行。为了抑制沸腾的程度，堆芯流速很高，堆芯冷却剂入口温度接近饱和工况。蒸汽压力下降，蒸汽分离器内的水位也下降到紧急状态标志以下。为了避免停推，操作人员切除了与这些多数有关的事故保护系统。1时23分04秒，为了试验关闭了汽轮机入口截止阀，随着汽轮机的隔离，4台循环水泵开始惰转。

（2）功率急剧上升，进入失控状态

由于石墨堆设计的缺陷，当反应堆处于20％额定功率以下运行时，容易出现极大的不稳定性。而试验大纲恰恰就在接近20％额定功率运行。于是试验开始后不久，反应堆功率开始急剧上升。冷却剂的大部分已经非常接近很容易闪蒸成蒸汽的饱和点。具有正空泡系数的RBMK反应堆对此类蒸汽形成的响应是，反应性与功率增长，温度与蒸汽产量进一步增大，从而产生一种失控的状态。1时23分40秒，工作人员按下紧急停堆按钮，要把所有控制棒和紧急停堆梯全部插入堆芯。但几秒钟后，控制室感觉到了若干次震动，工作人员看到了控制棒已经不能达到其较低的位置。于是手动切除了控制棒的电源，使其靠自重下降。（3）蒸汽爆炸，烈火冲天

尽管工作人员将控制棒插入反应堆，然而，在此期间，反应堆功率在4s内就大约增大到满功率的100倍。功率的突然暴涨，使得燃料碎裂成热的颗粒，这些热的颗粒使得冷却剂急剧地蒸发，从而引起了蒸汽爆炸。大约在凌晨l时24分，接连听到两次爆炸声，燃烧的石星块和燃料向反应堆厂房的上空直喷，一部分落到汽轮机大厅的房顶上，并引发了火灾。大约有25％的石墨块和燃料管道

中的材料被抛出堆外，其中大约3％~4％的燃料以碎片或以1~10μm直径的颗粒形式被抛出。两次爆炸发生后，浓烟烈火直冲天空，高达1000多米。火花溅落在反应港厂房、发电机厂房等建筑物屋顶，引起屋顶起火。同时由于油管损坏、电线短路以及来自反应堆的强烈热辐射，引起反应推厂房内、7号汽轮机房内及其临近区域多处起火，总共有30多处大火。1时30分，值勤消防人员从附近城镇出发赶往事故现场，经过消防入员、现场值班运行和检修人员以及附近5号、6号机组施工人员共同努力，于5时左右，大火全部扑灭。

三、事故分析

（1）违章操作

从本质上说，切尔诺贝利事故是由过快反应性引入而造成的严重事故。管理混乱，严重违章是这次严重事故发生的主要原因。操作人员在操作过程中严重地违反了运行规程。

（2）设计缺陷

1）正空泡系数（正功率系数）

RBMK-1000型石墨反应堆在设计上存在严重缺陷，固有安全性差。反应堆具有正的空泡反应性系数。，在堆功率低于20％额定功率时，功率反应性系数是正值。因而，在20％额定功率以下运行时，反应堆易于出现极大的不稳定性。在其它各种外在因素（操作人员多次严重违犯操作规程等）存在条件下，正是通过这个内在的正的空泡反应系数导致反应堆瞬发临界，造成了堆芯碎裂事故。

2）没有安全壳

RBMK-1000型石墨反应堆没有安全壳，这是该事故造成对环境严重影响的一个原因。当放射性物质大量泄漏时，没有任何防护设施能阻止它进人大气。

参考文献

1 《核反应堆安全分析》朱继洲等编著西安交通大学出版社

2 Chernobyl Accident，World Nuclear Association