切爾諾貝利的堆芯為什麼會爆炸?
好奇心比較重，想問下，能否用通俗的說法講下。
而且在問個很愚笨的問題，為什麼當時的技術解釋不了，堆芯會爆炸!
1986年4月26日星期六，當地時間凌晨1點23分47秒（UTC時間：25日22時23分47秒），切爾諾貝利核電站的4號核反應堆功率災難性地激增，導致蒸汽爆炸，撕裂反應堆的頂部，使核心暴露，並散發出大量的放射性微粒和氣態殘骸（主要是銫-137和鍶-90），使空氣（氧氣）與超高溫核心中的1,700噸可燃性石墨減速劑接觸；燃著的石墨減速劑加速了放射性粒子的泄漏。泄漏原因部分是由於放射性物質並沒有被裝在安全殼中（不像大多數西方的核電站，蘇聯的RBMK反應堆通常沒有這種裝置）。隨後放射性粒子隨風跨越了國界。
蒸氣渦輪測試計劃
在正常狀態下，核裂變反應堆有6%的功率來自反應產物之餘熱。在啟動緊急停機（英語：Scram）後，儘管鏈式反應停止，但仍會繼續產生餘熱，因此冷卻系統必須持續運作以避免堆芯熔毀。
RBMK反應堆使用輕水作為冷卻劑，四號機具有1,600個獨立燃料管道，每個管道每小時需要28噸輕水進行冷卻作業。切爾諾貝利核電站的各機組均配備三台備用柴油發電機，以確保在緊急停機且電網異常時，冷卻泵能持續作動。然而，儘管柴油發電機可在15秒內啟動，卻需要額外的60～75秒暖機，方可輸出泵運作所需功率5.5MW。長達一分鐘的空窗期是切爾諾貝利電廠的一大安全隱憂。
當時提出的解決方案是利用蒸氣渦輪的慣性。緊急停機後，蒸氣渦輪仍會持續轉動一小段時間，根據分析，此殘存的渦輪動量可發電供應泵運作45秒，恰好支應空窗期的電力需求。切爾諾貝利電廠為了驗證此一構想，於1982至1985年間進行了三次測試。1982年的第一次測試顯示發電功率不足，在調整系統後，1984、1985年的兩次測試依然失敗。於是電廠計劃於1986年，利用即將進入歲修的四號機進行第四次測試。
由於本次測試主要牽涉電源切換，無明確風險，測試計劃書也就僅由廠長批准，並未跟原設計廠NIKIET和核電管理單位再次確認。然而，問題並非出在測試計劃書上。若測試完全遵守計劃程序，整個反應過程將會是穩定而安全的，並不會發生最終的爆炸災難。
原先的測試程序為:
- 將機組功率降低至700MW到800MW，但不得低於700MW。
- 蒸氣渦輪發電機全速運轉。
- 上述條件滿足後，切斷渦輪發電機之蒸氣供應。
- 記錄渦輪發電機的發電數據，判斷其是否足夠供應空窗期需求。
- 緊急發電機暖機完畢，渦輪發電機結束髮電。
空窗期問題在切爾諾貝利核電站營運後始終未能妥善解決，是電廠管理方的重點改善項目。也許正是因為這樣的壓力，使現場的管理人員在問題重重的情況下，仍執意進行第四次測試。
測試前置
測試前置作業於1986年4月25日早班前展開。早班工作人員已受過行前訓練，一批電機工程師組成的小組也將在場測試新的穩壓系統。4月25日1點16分，四號機組開始逐漸降低輸出功率。在早班人員上工時，輸出功率已降至正常（3200MW）的一半。
碰巧的是，有個小型發電站無預警跳機，基輔電網調度單位遂要求切爾諾貝利優先支援傍晚尖峰用電，延後降低輸出。廠方同意，於是測試被推遲至當日深夜。其他不影響輸出功率的前置作業依然持續進行，包括關閉緊急核心冷卻系統（英語：Nuclear reactor safety system），一個在緊急狀況下向核心注水降溫的系統。儘管ECCS(Emergency Core Cooling System（英語：Nuclear reactor safety system）)不足以阻止最終的爆炸，但關閉它也反映了本次測試對安全的極端忽視。
當日23點04分，基輔電網允許機組繼續降低輸出。延後測試帶來很大的影響，受過訓練的早班人員早已下班離開，晚班人員正準備交接下班，大夜班人員在午夜後將會獨立作業。根據原先計劃，測試應在早班結束並完成停機，大夜班人員只需管理冷卻系統即可。此時計劃更改，大夜班人員為了在交接結束前做好測試準備，決定極快地降低功率。此時值班主任為亞歷山大·費奧多羅維奇·阿基莫夫，操作員為列昂尼德?費奧多羅維奇·托普圖諾夫（Леонид Фёдорович Топтунов）。後者在三個月前才升任高級工程師。
測試計劃要求四號機輸出功率緩慢從1,000MW降至700MW。4月26日凌晨12時05分，輸出功率降至700MW，但反應堆內產生的衍生物氙-135持續吸收中子，使得輸出功率持續下降，這個現象稱為「反應堆毒化」（英語：reactor poisoning）。正常功率運作下，充足的中子能將氙-135「燒掉」化為氙-136，但功率過低時，中子供應速度不及於氙-135的產生速度，反應因而逐漸停止。當輸出功率降至500MW時，托普圖諾夫又錯誤地將控制棒插得過深，讓反應堆來到准停機狀態，輸出功率不到30ＭW。
此刻，反應堆的輸出功率是測試計劃的5%，值班主任阿基莫夫非常不安，和托普圖諾夫共同支持直接停機。但負責指導實驗的代理總工程師阿納托利·斯捷潘諾維奇·佳特洛夫執意繼續進行。兩人被說服後，命令控制室人員關閉控制棒自動控制系統，再以手動控制抽出大量的控制棒。數分鐘過後，反應堆輸出增加，穩定維持在160-200MW，仍然較計劃之測試起始功率700MW為低。這是因為低功率狀態讓氙-135持續生成，毒化反應堆並阻止功率上升。
低功率且充斥氙-135的反應堆造成核心溫度，冷卻水流與中子流的不穩定，觸發了一系列警報。控制室收到大量來自冷卻系統與蒸氣管路的緊急信號。但為了提高反應功率，工作人員對凌晨12時35分至45分之間的警報一概置之不理。
其他前置作業也於功率回升至200MW時展開。4月26日凌晨1時05分，額外的冷卻泵按照計劃啟動以增大冷卻流。這卻使冷卻流通過冷卻塔的時間減少，冷卻水的均溫因此增加，接近核態沸點，這讓反應堆更不穩定。水流於1時19分超過額定上限，觸發了低蒸氣壓警報。於此同時，增大的水流降低核心溫度，又吸收了一部分中子，使得功率依舊無法上升。夜班人員於是關閉兩個循環泵，降低水流，並手動移除了更多控制棒。
一系列見招拆招的操作讓反應堆變得極度不穩定。按操作規範，在緊急情況下仍需保留插入至少28支控制棒以確保安全，此時卻只有18支插入。自動SCRAM停機系統與許多自主/被動的安全功能被關閉，只保留了人工緊急停機系統（"AZ-5"/迅速緊急防禦-5按鈕）。反應堆的配置已經超出原始設計的安全範圍，只要有一點擾動，便足以走向毀滅。
測試與爆炸
- 1:23:04 – 蒸汽渦輪測試開始
- 1:23:40 – AZ-5按鈕被按下，緊急停機
- 1:23:47 – 第一次爆炸，四號反應堆上蓋被炸飛，屋頂炸穿，堆心暴露
- 1:23:50 – 第二次爆炸，堆心炸散
凌晨1點23分04秒，測試正式開始。八個循環泵中有四個保持運作(正常運作下通常開啟六個)。蒸氣供應被切斷，柴油發電機開始暖機，在1點23分43秒前，渦輪發電機必須要滿足循環泵的用電需求。隨著渦輪動量逐漸降低，發電量逐漸下降，泵輸出的水流量也隨之降少，蒸氣氣泡數量增加。
在切爾諾貝利的RBMK石墨緩和反應器的特殊設計中有一個相當高的「空泡係數」（void coefficient），意味著在沒有水、僅有水蒸氣時，減低的中子吸收作用會使反應堆的功率迅速地增加，在這種情況下形成了一個危險的正循環：蒸氣氣泡增加，降低了水吸收中子的效率，進而導致輸出功率增加；而輸出功率增加，又會導致更多的氣泡產生。自動控制系統試圖阻止正循環發生，但它只剩下12支控制棒的控制權，因而無能為力。
凌晨1點23分40秒，根據SKALA中央控制系統的紀錄，AZ-5按鈕被按下，啟動了緊急停機系統。啟動AZ-5的理由至今不明，可能是為了因應溫度急遽上升的緊急措施，也可能純粹是測試結束的停機程序。究竟AZ-5是在警鈴大作時，還是一片安詳時被按下，至今仍是眾說紛紜。
在AZ-5按鈕被按下後，被抽出的全部控制棒開始重新插回反應堆中。控制棒的移動速度為每秒0.4米，完全插入7米高的核心需要18至20秒。RBMK反應堆控制棒的設計也是一個大問題。控制棒的底端連結了一塊促進鏈式反應的石墨。原本的設計用意是讓控制棒抽出時，底下的石墨能促進並均勻鏈式反應。但這也導致一開始插回控制棒時，尾端的石墨取代下方吸收中子的水，一來一往反而促進了反應速率。直到控制棒插入足夠深，反應速率才終於被抑制而下降。此違反直覺的「先升後降」現象在1983年被立陶宛的伊格納利納核電站所發現，但因為該次停機順利完成，事後此現象也就不為眾人所重視。
在緊急停機啟動後7秒，石墨部分導致功率急劇上升，核心溫度過高使部分燃料棒變形，堵住控制棒管道，於是控制棒僅能插入三分之一。卡在核心間的石墨繼續促進鏈式反應，不到數秒功率便上升至530MW。高熱進一步產生高壓蒸氣，促使燃料棒破裂融化，且蒸汽壓力迅速增加，根據估計，此時反應堆功率為30,000MW，達到正常輸出功率的10倍。控制面板最後測得的輸出功率為33,000MW。終於因為蒸氣壓力過大，導致大規模的蒸汽爆炸，一口氣將反應器2,000噸的上蓋炸飛，冷卻劑管道爆裂並在屋頂炸穿一個大洞。為了減少費用，也因它的體積太大，反應堆以單一保護層方式興建，這令放射性污染物在反應堆壓力容器發生蒸汽爆炸而破裂之後進入了大氣。此為多數人聽到的第一次爆炸。這次爆炸摧毀了更多燃料管道，大量的蒸氣湧出，冷卻水的持續流失令反應堆的輸出功率繼續上升。
第二次爆炸在第一次爆炸後兩至三秒發生，堆芯在這次爆炸中炸散，也因此停止了鏈式反應。然而，在氧氣與極端高溫的反應堆燃料和石墨慢化劑結合後，馬上引起了熊熊燃燒的石墨火。產生了極大量的輻射落塵，使放射性物質擴散和污染的區域更廣。
由於目擊者的報告和站內紀錄不一致，有一些爭論認為確實的事件是發生在當地時間1點22分30秒。最後公認的版本被描述在上面。根據這種理論，第一次爆炸發生在大約1點23分47秒，操作員在七秒前下了「緊急停機」命令。
爆炸發生後，四號機廠房被炸掉一半，反應堆核心直接暴露在大氣中，核心中央一道藍白光線射向夜空，這是空氣中被電離激發的原子回到非激發態的表象。
摘自維基百科
謝邀。
《切爾諾貝利》第四集中就有說原因。
切爾諾貝利核電站的反應堆是РБМК—1000石墨水冷反應堆，其控制棒尾部是石墨構成的，而延伸部份中空且注滿水，控制棒的其他部份由碳化硼製成，用於吸收中子。
在設計之初，其控制棒對整個核反應的過程中即有促進作用，又有抑制作用。
圖：РБМК—1000燃燒組件
石墨對中子的慢化能促進核反應，而碳化硼吸收中子又能抑制核反應。
在事故發生時，操作員將控制棒插入水管的操作，導致在碳化硼沒進入反應堆前，進而促進了核反應。
其實當時的操作指南上就有明確的說明，禁止РБМК—1000操作時在核心區域使用少於15枝控制棒。
而在現實中，操作員從反應堆核心中抽出了204個控制棒，僅留下了7個，還停止了水泵電源，導致冷卻水供應減少，給了反應堆快速提升功率的機會。
當時主控室的工程師們其實並不知道反應堆的功率已被提升了幾十倍，直到反應堆廠區的工人發現情況不對並向主控室彙報了情況，這時候主控室里的人們才意識到事態的嚴重性，趕緊按下「緊急停堆」的按鈕，放下了所有控制棒，導致石墨端進入反應堆，迅速產生的巨大熱量導致管道變形，進而使得控制棒無法全部插入，最終完全失控，導致了切爾諾貝利這場悲劇的發生。
其實反應堆為什麼爆炸的原因，網上很容易就能找到答案。
但為什麼當初反應堆要設計成這樣？難道是蘇聯的核能專家們不知道這個堆型有巨大缺陷嗎？
並不是。
切爾諾貝利的石墨水冷反應堆設計於冷戰時期，而該類型的反應堆前身卻是軍用石墨水冷產鈈堆，屬於軍用生產堆，是用於提取一種自然界中並不存在的元素——鈈，目的是為了製造核武器，其實在冷戰時期，特別是前中期，絕大部分的核武器都是鈈彈。再加上在當時世界特殊的格局下，美蘇兩國都保持著大量的核武庫。
在這樣的背景下，蘇聯人設計並製造了這麼一個既能用作發電的民用反應堆，又能軍用提取鈈的軍事生產堆，重點是提取鈈的時候還不用（能）經常關堆用於取料。
最終有了РБМК—1000這麼一個可以處於運行狀態就抽出燃料棒取料的堆型，但作為代價，該堆型的整體操作就變得很複雜，而且還需要犧牲大量的安全機制。
順便一提，在當時的整個世界範圍內，用於核電站發電的反應堆主流堆型都是相對要安全得多的沸水堆和壓水堆，而石墨水冷堆僅僅只有蘇聯在使用，原因不是因為技術問題，而是因為該堆型存在著致命的安全隱患，例如低功率狀態下不具備自穩性。
而蘇聯之所以選用這種方法，其實某種程上來說也是因為整體實力不如美國的一種無奈之舉。
當時生產鈈原料，經過幾個月從軍用生產堆取出來後，再通過強酸溶解分離的辦法提取鈈原料，不需要離心機分離就直接從核廢料裡面直接提取到鈈239。
雖然美國也有用過這種辦法提取鈈，但老美是有專門的軍事生產堆的，例如下面這種。
後來世界格局發生了巨大變化，巨大的核武庫也沒多大存在的必要了，不然就是浪費錢了，這在資本主義國家就是犯罪。
所以大量的鈈彈隨即也被拆解，原來作為核武器裝葯的鈈又重新回到反應堆，為此還開發出了鈈基反應堆，回歸到核電站的道路。
RBMK反應堆有正溫度反應性，當反應性上升，功率增大，溫度會上升，溫度上升又進一步使反應性增大，如此惡性循環。
當反應堆停堆時，強中子吸收材料的裂變產物積累，引入負反應性，這個現象叫「碘坑」，會持續幾小時。在切爾諾貝利事故前，核電站在進行實驗，功率調到過低的水平，反應堆掉進 碘坑 ，操縱員為了拉高功率，必須引入更大的反應性。當碘坑結束，反應性就過大了，溫度過度上升，引發正文度反應性。由於此前防護系統手動關閉，導致堆芯熔化，反應堆爆炸。
目前用的壓水堆是負溫度反應性，有自穩自調性，安全性更高。
因為一系列作死操作使得堆芯功率階躍式抬升，達到過臨界。此時壓力管式堆芯熱功率瞬間達到極高，管內冷卻水極快沸騰引起了蒸汽爆炸。
歸結起來兩條原因：
一、人因事故，野蠻作業導致堆芯鏈式裂變反應超臨界。
二、設計缺陷，壓力管式反應堆冷卻劑裝量小，不足以冷卻瞬間高溫。
阻礙反應的氙135太多了，導致一開始反應不可控的功率降低，然後作死的把控制棒全拔了出來，功率上來了，但氙135被大量消耗，表面上控制住了功率，事實上當氙135被消耗光的時候，反應堆的功率肯定會迎來一次激增。
然後又為了試驗，作死的關掉了冷卻水，就如同上面說的，當氙135消耗殆盡，反應開始迅速提高功率，變得不可控制。反應堆迅速升溫，冷卻水又關了，水很快燒開，氣化的水不再能吸收促進反應的慢速中子，導致反應更加劇烈的進行。惡性循環。
然後值班主任按下了緊急按鈕，將控制棒全部插進反應堆。想要停止反應失控。正常情況下控制棒全部插入，慢速中子會被控制棒捕獲，阻止鏈式反應繼續進行。
誰知道，哪個鬼才把控制棒的前端裝上了中子慢化劑石墨。導致快速中子在石墨中變成慢速中子，從而使反應更劇烈的進行。
猶豫反應太過劇烈，燃料棒變形，卡住了控制棒，讓控制棒無法繼續複位，致使催化劑一樣的石墨卡在了堆心。
然後，嗯，反應變得更更更更劇烈了，融化了反應堆，瞬間氣化了冷卻水，然後把上千噸的頂蓋和石墨拋上了天。
鬼才操作差點毀了整個歐洲。
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