是因為技術成熟了風險下降了嗎?不擔心戰時核電站被摧毀導致泄露嗎?


謝邀。

題主這麼提問,就說明題主是對核能感興趣卻又對核能的發展存在擔憂的人。非常高興能為您進行一些說明,如果能因為我的描述而提高您對核能的信心和認知,那我會非常開心。

首先對題主的問題進行解析:「切爾貝利」指的是在1986年4月26日,前蘇聯的烏克蘭加盟共和國切爾諾貝利核電站 4號機組發生的核電歷史上最為嚴重的核事故。切爾諾貝利電站 4號機組的反應堆是石墨慢化、沸水冷卻壓力管式熱中子反應堆 ,屬於第一代壓水堆,它的一個最重要的設計缺陷是空泡反應性係數和功率反應性係數在試驗期間會變為正數,再加上操縱人員行為、運行經驗反饋、核安全管理體制等的缺陷,最終導致了該事故的發生。關於「切爾諾貝利事故」,行業內(原子能出版社、國際原子能機構、WANO等)有很多相關的資料和書籍,大家如果感興趣可以找來看看、學習下。關於核電機組的劃代,在我另外一個回答中提到過,大家可以參考。

第二點是「核電站的危險」,這個描述是不準確、不公平的,就像樓上幾位答主回復的那樣,「危險」這個詞本身是中性的,它描述的是一種概率和後果的乘積,離開概率談後果或者離開後果談概率都是不準確、不公平的。任何用於服務人類生活、工作、生存的實體發明、創造都是有危險的,分解為概率和後果兩個方面以後,就出現了風險分析和控制等相關的理念。核電機組隨著核能工程和技術、材料技術、工程技術、設計理念、核安全理念等的發展,是越來越先進的,從最早第一代的核反應堆到現在的第四代反應堆,它們發生大規模放射性物質釋放的概率是越來越低的,而這個概率是劃分核反應堆分代的一個核心指標。所以,概率越來越低,危險就越來越小;換句話說,現在的核能技術是越來越安全的。

第三點是「為什麼我國還在各地瘋狂的建核電站呢?」,這個提法是非常不科學的,沒有「各地」,沒有「瘋狂」,僅僅是在剋制、理性、充分保守分析的「建核電站」。關於「各地」,上一篇我的回答中我給大家提過,國家的法律法規、行業內標準、國際上行業內的標準等都對核電站的廠址有著非常嚴格的核電站廠址的要求和規範,到現在為止,國內核能行業經過近40年的發展和維護,全國範圍內的核電站廠址都是有數的,根本不會「各地」都建核電站。關於「瘋狂」,這個詞本身就是個貶義詞,題主把它用在一個國家如此謹慎決策的行業里,實在是不應該。據我所知,直到現在國家對於核電站建設的批准都是非常嚴格的,不論是從核電站廠址的評價和批准、相關批文的層層審批、人員資質的嚴格把關等,還是對核能供應商資質的嚴格把關、對核電站建設的反覆論證、專家評審等,單單是現在國家每年批准個位數的核電機組建設規模就可以「窺一斑而知全豹」了。

上面對題主的問題進行了剖析,其中穿插了我對於核電機組發展的一些描述,最後做個總結:在現有理論基礎、材料科學、工程技術的前提下,核能,現階段主要是裂變反應堆,聚變反應堆在未來的2個世紀左右可能會實現,仍然是人類可以穩定、大規模使用的最重要的能量來源之一,考慮到溫室效應、化石燃料儲量的有限性等,甚至是唯一來源。所以我們最需要討論的不是「要不要」,而是「怎麼要」的問題:「怎麼才能更安全、更穩定的和平利用核能」。

最後,題主提問中的「為什麼」,我想就跟上一位答主回復的那樣:我們在利用這些實體發明、創造帶給我們的便利之餘,也必須得承受這一份「風險」,我們要做的是盡所有努力把概率降低,而各位非從業者來說,要做的則是理性、相信、提高認知。這樣,你們便利、高效,我們努力、開心,就美好了。

如果還有關於類似的其他疑問,大家邀我或者密我都可以,只要我時間、精力跟的上,我一定給大家回復。

我是DavidLee,專註於能源科普的電力從業者,非常高興能為大家答疑解惑,受限於本人學識、能力的限制,我的回答可能會出現一些謬誤,但我會盡我所能給大家平實、易懂的科普,謝謝。同時,我也強調一點,大家可以非營利性地轉載我的回答,但本人對此持有最終的解釋權和版權。


切爾諾貝利本來就不是個正常的核電站!

他是個特殊的軍用試驗核電站。他炸了只能說明這種構型的核電站不安全。(簡單說就是他會炸是因為構型設計不合理+某些人作了大死)

為什麼不是個正常的核電站,這個就要從切爾諾貝利核電站本身的任務說起了。

很多人都知道原子彈,但可能不知道原子彈的核燃料有兩種選擇:

鈾235或鈈239

鈾235就是伊朗啥的那種離心機氣體離心路線。

而中美俄法等大國基本用的是鈈239。

為什麼呢,因為鈾235非常不好分離,費電費時間,但伊朗朝鮮為什麼都選擇這個費勁的路線呢,因為:他們沒有核電站。自然界是不存在鈈239的,它是利用核反應堆製造出來的。

而鈾235雖然在天然鈾礦里存在的比例也不多,但終歸還是存在的,離心機總比核電站這種東西好藏起來。

鈈在自然界並不存在,在反應堆內天然鈾中的一個鈾-235原子核吸收一個熱中子後,平均放出2.5個次級中子和大量熱量。經慢化後一個熱中子再使其他鈾-235原子核發生裂變,維持反應堆的鏈式反應。部分中子被慢化劑、冷卻劑、結構材料等吸收,剩下的中子與鈾-238原子核發生核反應生成鈾-239。鈾-239經β衰變放出一個βˉ粒子生成鎿-239。鎿-239再經β衰變放出一個βˉ粒子生成鈈-239。

一般民用的發電的核電站,發電是第一的任務,所以不能經常停堆換料,基本是每年換料一次,每次換三分之一的核燃料,而取料周期長,會導致生產的基本是鈈240,這東西如果用來做核彈,容易導致早炸。

軍用專門用來生產鈈-239的反應堆,發電只是順帶的任務,會非常頻繁的停堆取料,所以提取到的主要就是鈈239,這時候只需要分離鈾和鈈兩種不同的元素就行,就非常容易,用強酸溶解一下,化學方法就能分離了。不需要費電費時的離心機。產量大純度高,還能順帶發點電。

然後我們說回切爾諾貝利,切爾諾貝利核電站是屬於蘇聯軍方的。他本來主要任務不是發電,而是製造鈈。但是這麼大的東西只給軍隊用就太浪費了。

所以毛子們想搞出一個堆既能民用發電,又能軍用提取鈈,還不用關堆就能取料,所以設計了一個可以在運行狀態就取出燃料棒還不用建設完整安全殼的性價比極高的堆型,而為了這個功能犧牲了大量安全機制。

這個堆型基本的核心構造基本是他那個特殊的控制棒。大致上一般的反應堆會設置兩種不同材質的控制棒,一種由吸收中子抑制核反應的物質製成,一種由促進核反應速度的物質構成。通過插入深度,插入控制棒數量位置種類,控制反應堆內核反應的進行規模。

而切爾諾貝利核電站的控制棒,尾端(就是插入反應堆的那一端)是石墨(減慢中子速度,穩定核反應爐,加速核反應,製造鈈-239),起端是碳化硼(吸收中子減慢核反應),更厲害的設計是尾端後邊還有一個延伸部份是中空的灌滿水的。。

蘇聯人的想法很美好,同一根控制棒對核反應有促進和抑制兩種作用,減少了反應堆控制機構、堆芯形式、控制棒位置等的設計複雜程度。但隱患在於,如果控制棒被完全拔出,重新插入時,反應堆會先被加速核反應速度,然後才能被減慢,而且延伸部分中空設計也是個隱患。所以反應堆的安全指南禁止在反應堆的核心區域使用少於15枝控制棒。

對中子的減速吸收效果:碳化硼>水>石墨

而當天的事故,根據後來的調查報告內容。

為了進行當天的試驗,操作員從反應堆核心區域抽出了至少204枝控制棒,只留下7枝,還停了主循環水泵的電源,去試驗自主供電安全機制。導致冷卻水水量減少,留下了將來冷卻不足,反應堆快速升溫的隱患。然後在發現情況不妙後,一次性緊急插入全部的控制棒,結果石墨端先進入,極大的促進了核反應的進行,冷卻水量又少,反應堆溫度極速上升,導致延伸部分的管道變形,很多控制棒卡住,無法完全插入控制核反應速度。

結果大家都知道了,BOOM!炸了。

本來這種堆型就有點風險,還不按操作手冊操作,能不炸嘛。

一些補充:國際原子能機構的兩份調查報告(INSAG-1報告(1986)、INSAG-7報告(1992))里以及蘇聯自己沒說這東西是軍民兩用的,但是可以確定的一點是他確實是基於蘇聯的石墨慢化鈈生產反應堆改進修改後的一種水冷反應堆。這一點在烏克蘭的文件里有說。所以對他是不是軍民兩用的說法,設計為可以不停堆換料,是為了增加實際每年的發電時間,還是為了民用發電時兼顧軍用取料做鈈。或者這麼說:按照他的取料周期他確實可以做到生產軍用級的鈈,但他到底是不是為了這個目的才設計成這樣的,蘇聯人沒承認過。烏克蘭倒是說能,但是俄烏目前的關係大家也懂的。

PS:其實看INSAG-1報告(1986)、INSAG-7報告(1992)很有意思,能看出電廠,反應堆設計,蘇聯(俄羅斯)、烏克蘭之間的角力。INSAG-1報告幾乎把全部責任都推給了當時的控制者的違規操作。INSAG-7報告則試圖說明,違規操作不會導致最後的結果,反應堆設計不合理才是事故的原因。

補充一些參考資料:

切爾諾貝利核事故-十年後(IAEA) https://www.iaea.org/sites/default/files/38302740213_tz.pdf

INSAG-7 The Chernobyl Accident: Updating of INSAG-1: https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub913e_web.pdf

CHERNOBYL: Looking Back to Go Forward (IAEA) https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1312_web.pdf

FROM CHERNOBYL TO FUKUSHIMA : https://www-pub.iaea.org/iaeameetings/cn224p/Session12/Berkovskyy.pdf

The Chernobyl Reactor: Design Features and Reasons for Accident :

http://www.rri.kyoto-u.ac.jp/NSRG/reports/kr79/kr79pdf/Malko1.pdf

美國中情局 The Soviet Nuclear Power Program After the Chernobyl Accident :

https://www.cia.gov/library/readingroom/docs/DOC_0000500707.pdf

RBMK SIMULATOR

https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/57937/Nosa_Mikael.pdf?sequence=1


切爾諾貝利四號機組炸了以後,其他的機組還運行了十多年才陸續關閉。為什麼?就是因為核電對於社會生產運轉十分關鍵。

一一說一下題主的擔憂:

戰爭問題:戰爭如果到了攻擊核電站的地步,就已經滿世界蘑菇雲了,不差這一個核電站了。

泄漏問題:目前的核電站安全性比切爾諾貝利要大多了。設計改進了,即便像福島這種嚴重的事故也是向下滲漏,不再會有像切爾諾貝利那種往上炸。

居住問題:硬性規定離居民區5公里,選址離大城市更是要遠。如果不是故意在旁邊買房子一般都在幾十公里以外。核電站正常的輻射還不如火力電站,這個距離肯定沒有問題。

即使嚴重事故,結合第二點,靠土壤和地下水滲透這個距離已經可控了。

總之,對核電的擔憂是好的,促使國家在建造和生產過程中保持絕對的謹慎和嚴格。但是不用給自己和他人徒增恐慌情緒。


這個問題最權威的回答,沒有之一。

我是中國的核電工程師,看完《切爾諾貝利》我有話說!?

mp.weixin.qq.com圖標

轉自微信公眾號「國資小新」,侵刪。


總的來說就幾點

一是RBMK堆沒有安全殼——至於是所謂的「體積太大造不了安全殼」還是持僥倖心理偷懶不造就不知道了(按文末 kgb1986 的文章,RBMK堆不造安全殼就是有意為之——因為便宜!——當然後果嚴重代價慘痛)

二是RBMK堆的控制棒有重大設計缺陷:其頭部居然是石墨!減速後的中子才能有更高的幾率同U235碰撞以維持鏈式反應;而石墨作為中子減速劑,自然也就是反應堆加速劑——那麼並不知道哪個傻()在RBMK堆的控制棒頭部設計了一段石墨,使得原本應該踩剎車的控制棒在緊要關頭卻起到了「向著懸崖邁出一大步」的作大死效果

根據評論區大佬的提示,控制棒頭部的石墨端是用來卡位的,避免控制棒抽出後的空隙被水填滿——然而事故當天即便是石墨端部分也被違規抽離,導致控制棒再次插入時首先進入堆芯的是其頭部的石墨端

三是蘇聯官方長期以來在核工業方面管理粗放混亂,具體到了切爾諾貝利核事故時便體現為不按章法的粗暴操作(例如降功率降至「碘坑」,升功率又拔掉超出安全標準的控制棒),具體可以看 王某叉 的答案

王某叉:HBO新劇《切爾諾貝利》在多大程度上反映了歷史事實??

www.zhihu.com圖標

(2019-6-12更,補充兩點)

四是RBMK啟動後,堆芯石墨處在數百度乃至上千度的高溫下——反應堆完整時堆芯隔絕空氣還沒啥,一旦出事故導致空氣混入,那幾百度上千度的石墨(也就是碳單質)自然是一點就著——RBMK堆芯那上千噸的石墨,真燒起來那就是個縮水版的煤層火災,除了坐等石墨燒完以外根本滅不掉(大量的核燃料和乏燃料還混進煙塵飛上天)

相比之下壓水堆裡面並不存在堆積易燃物的情況,堆芯熔毀就是熔毀,最多鋯水反應產生氫氣引發小規模爆炸罷了(而且氫氣可以用消氫裝置處理的)

(此為 sparks 在其他評論區提到的)

五是RBMK堆設計時充滿了很多省錢考慮:例如以石墨做中子減速劑就可以採用更低濃度的濃縮鈾(顯然濃度越低越便宜,RBMK甚至號稱可以用天然鈾礦做燃料~);控制棒頭部加石墨端以避免空間被水替代——水的中子減速效果不如石墨,水占空間越多則濃縮鈾濃度就要提高才能維持輸出功率——也是為了可以採用更低濃度的濃縮鈾(就這點空間都要斤斤計較,所以說你是有多窮~);第一條提到的不造安全殼也變成了可以省錢的「優點」——當然這種要錢不要命的行為最後命沒保住錢還花的更多,真是便宜沒好貨,出來混遲早要還~

現在的壓水堆,該花的錢誰也不敢省,也沒聽說哪種堆拿便宜做賣點的


個人感覺第一點最要命:沒有安全殼兜底,導致出事之後無可挽回——「正面例子」(實際上壓根一點不正面)就是美國的三哩島核事故,同樣是管理混亂操作違規引發堆芯融化,萬幸就是有安全殼兜底,才把事故傷害控制在小範圍內——而不是像切爾諾貝利那樣,反應堆一炸就掀屋頂,就把核燃料噴得滿天飛

相比之下,目前國內的商用發電堆都有安全殼充分保護,而且使用的是安全係數最高的、有雙層迴路隔離的壓水堆——而非直接拿一迴路來吹渦輪的沸水堆,更非RBMK那種老古董——從這一點來看,除了未知的恐懼以外(「不知道還有哪裡會出新的問題」),並沒有太多現成的理由來擔心這個安全問題~


最後反對 Happy Ennding 的答案

kgb1986 的文章已經提到RBMK是民用發電堆,不是什麼軍民兩用堆

kgb1986:維.阿.希多連科對RBMK反應堆的敘述?

zhuanlan.zhihu.com圖標


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