问题

切尔诺贝利这样的核事故,有没可能发生在中国?

回答
切尔诺贝利式核事故在中国发生的可能性,这是一个复杂且值得深入探讨的问题。要回答这个问题,我们需要从多个维度进行分析,包括技术、管理、文化以及历史的传承。

首先,我们得明白切尔诺贝利事故的根源。它并非单一因素导致,而是技术设计缺陷、操作失误、管理混乱以及文化因素等多重叠加的恶果。切尔诺贝利核电站使用的是RBMK型反应堆,这是一种石墨慢化沸水堆,其设计本身就存在固有不安全性,尤其是在低功率运行和紧急情况下,其控制棒系统存在“末端效应”——即当控制棒插入深处时,反而会提高反应堆功率,这是一个极其危险的设计缺陷。此外,事故发生时,操作人员进行了一系列违反操作规程的实验,加之应急预案的不足和信息公开的缺失,最终酿成了这场人类历史上最严重的核事故之一。

那么,中国的核电发展现状和安全体系又如何呢?

技术层面:

中国目前主要运行和在建的核电机组,大多采用压水堆(PWR)技术,例如法国的EPR、美国的AP1000以及中国的二代改进型和三代核电技术,如“华龙一号”。这些技术与切尔诺贝利事故中的RBMK反应堆在设计原理上有根本性的区别。压水堆利用水作为慢化剂和冷却剂,其燃料棒被包覆在燃料组件中,并位于压力容器内。与RBMK相比,压水堆在设计上就具有更高的固有安全性。例如,当反应堆发生失控时,水的密度会随着温度升高而降低,从而减弱慢化能力,导致链式反应减慢甚至停止,这是一种天然的负反馈机制。

当然,任何技术都不是万无一失的。即使是先进的核电技术,也需要严格的设计、制造、安装和运行维护。中国在引进国外先进技术的同时,也投入了大量资源进行自主研发和创新,形成了具有自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”。“华龙一号”在设计上吸取了全球核电发展经验教训,采用了多项先进的安全设计理念,例如双层壳体、非能动安全系统(依赖重力、自然对流等自然力来维持安全)、大量冗余的冷却系统等,旨在应对极端事故场景。

然而,技术的进步并不能完全杜绝风险。极端外部事件,比如超强地震、海啸(这是福岛事故给我们带来的重要教训)、甚至是难以想象的严重恐怖袭击,都可能对核电站的厂房和安全系统造成破坏。尽管中国在选址时会考虑地震带等因素,并设计有应对区域最高设防烈度的抗震结构,但对“百年一遇”、“千年一遇”的极端情况的设计裕度,一直是核安全领域的持续挑战。

管理和操作层面:

切尔诺贝利事故暴露出的管理和操作问题,是事故发生的另一关键因素。苏联体制下,层层汇报的僵化管理、对下级的不信任、对错误信息的回避以及缺乏独立的监督和审查机制,都为事故埋下了隐患。

在中国,核安全管理体系是国家层面高度集权和垂直管理的。国家核安全局(NNSA)是负责核安全监管的最高机构,拥有独立的监管权,对核设施的设计、建造、运行、退役等全生命周期进行严格审批和监督检查。核电站的运营企业,如中核集团、中广电集团等,虽然是经济实体,但在安全生产方面必须严格遵循国家核安全法规和技术标准,并接受监管机构的强制性监管。

中国核电行业的从业人员经过严格的选拔和培训,所有操作人员都必须持有国家核安全局颁发的执照,并定期进行考核和复训。操作规程的制定和执行非常严格,任何偏离都必须经过审慎评估和批准。安全文化的建设也是中国核电发展中非常重视的一环,强调“安全第一,预防为主,持续改进”。

然而,“人”是任何复杂系统中最不确定的因素。即使有再严格的规章制度,也不能完全排除人为失误的可能性。比如,在应对突发情况时,操作人员是否能准确理解指令、是否能正确执行操作、是否会因为压力过大而出现判断失误等,都是需要持续关注的风险。此外,一些关键技术人员的流失、知识和经验的传承问题,以及可能存在的官僚主义和形式主义,也都是潜在的风险点。

文化和透明度:

切尔诺贝利事故发生时,苏联的信息不透明加剧了恐慌和蔓延。政府试图掩盖真相,导致周边地区民众未能及时撤离,暴露了信息公开在核事故应对中的极端重要性。

中国的核安全信息公开也在逐步完善,但相较于一些西方国家,仍有提升空间。当发生异常情况时,如何及时、准确、透明地向公众和国际社会通报信息,对于维护社会稳定和国际信任至关重要。公众的质疑和监督,也能促进核安全管理水平的提升。如果信息公开不足,或者公众参与度不高,可能导致社会信任度下降,甚至引发不必要的恐慌。

历史的借鉴与反思:

中国核电的发展,很大程度上是吸取了切尔诺贝利和福岛核事故的经验教训的。从切尔诺贝利事故的“固有不安全性设计”和“严重操作失误”,到福岛事故的“应对极端自然灾害能力不足”和“应急响应的疏忽”,中国在新建核电站的设计和安全管理上都做了大量的改进。例如,中国核电站普遍远离人口密集区,并设置了多层安全防护带。在应对极端天气和自然灾害方面,新的核电站设计充分考虑了更高的抗震等级、防洪能力以及应对海啸的措施。

总结来说,要问切尔诺贝利那样的事故在中国是否可能发生,答案是:

从技术设计的角度看,由于中国目前主要采用与RBMK截然不同的、固有安全性更高的压水堆技术,并且不断引入和研发更先进的三代和四代核电技术,因此,因固有技术缺陷直接导致类似切尔诺贝利的系统性失控,可能性极低。

然而,任何复杂的工业系统都无法完全排除风险。如果发生极其罕见但可能发生的极端情况,例如:

极端恶劣的外部事件对核电站造成了远超设计能力的破坏。
极其严重的、多重叠加的人为失误,并且这些失误发生在关键的安全环节,且应急响应系统失效。
严重的管理失控,导致安全文化缺失,规章制度形同虚设。

在上述这些“黑天鹅”事件的叠加下,理论上并不能完全排除发生严重核事故的可能性,尽管其概率会非常非常低。关键在于,中国的核安全监管体系正在不断加强,并且从过往的事故中不断学习和反思,力求将风险控制在可以接受的最低水平。但“绝对安全”是核工业永远追求的目标,也是一个永恒的挑战。

因此,我们应该保持一种审慎乐观的态度:相信中国在核安全技术和管理上取得了显著进步,但也需认识到任何技术和管理都存在其局限性,持续的警惕和改进是必不可少的。

网友意见

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要想知道这样的事故会不会再发生,首先得搞清楚这样的事故是怎么发生的。

切尔诺贝利核事故怎么发生的?

一句话概括:切尔诺贝利核事故是一群不合格的操纵员,在一个有明显设计缺陷的核反应堆上,进行了一系列严重错误的操作导致的。

下面简单描述一下过程:

1986年4月25日,切尔诺贝利核电站4号机组准备正常的停堆检修,在正式停堆之前,机组人员准备顺便把三年前就该做的低功率下的汽机冲转试验给做了。但电厂突然接到电网调度员命令,需要持续供电,不能停堆,所以机组维持半功率运行了十小时。

核反应堆在低功率运行的工况下会产生一种惰性气体氙,而这种惰性气体的存在会大大降低反应堆的升功率速度,在氙过多的时候,反应堆甚至无法顺利启动,我们业内管这种惰性气体叫氙毒,也就是剧中的女科学家提到的毒物。

由于这种毒物的原因,长时间半功率运行之后的反应堆是不允许直接降功率做汽机冲转试验的,因为坚持这么做有可能损坏堆芯。
但半夜交班的时候,副总工迪亚特洛夫突然出现在主控室,要求立即把功率降下来做低功率汽机冲转试验,这是第一个严重错误;

第二个严重错误是人员资质不符,其实这不仅仅是错误,更是违法,违反核安全法。

看过这部剧的人都知道,执行操作的两名操纵员中,有一人刚刚入职还不到4个月,

这么短的时间,在正常的核电厂里是不可能拿到操纵员执照的。

平时我们开个车都需要正规的驾照,而在切尔诺贝利这个神奇的地方,居然操纵核反应堆不需要执照

再老的司机也不能这么干吧!

接下来,操纵员发现做这个试验的规程有一页是被划掉的

没想到的是副总工居然要求按照划掉的程序进行试验,按无效的程序操作,这是第三个严重错误;

连试验程序都是无效的,那就意味着接下来的每一步操作都是严重错误

这就好比一名飞行员,拿着错误的指导手册在开飞机,而且开的是核动力的飞机,你说会发生什么?

随着所有安全系统离线,几乎所有的控制棒被抽出堆芯,反应堆功率急剧上升,操纵员阿基莫夫见势不妙,立即按下紧急停堆按钮,也就是剧中提到的AZ-5按钮。

这个按钮你们可以理解为核反应堆的紧急刹车,正常情况下,无论发生什么情况,只要按下紧急停堆按钮,反应堆就会立马停下来。

但这些操纵员不知道的是,切尔诺贝利核电厂的这个紧急刹车其实是无效的,不仅无效,还会火上浇油!

为什么会有这样的事?

这就涉及到切尔诺贝利核事故的另一个重要原因了——设计缺陷

正常的核电厂,紧急停堆按钮控制的是所有的控制棒,控制棒的主要成分是硼,硼可以迅速降低核燃料的反应性,使核反应停止。

只要这个钮按下,所有的控制棒立即插入堆芯,堆芯的链式裂变反应就会立马停止。

可问题是,切尔诺贝利核电厂的这种机组,控制棒的尖端居然不是硼,而是石墨,石墨会加快核反应速率。

这就好比汽车失控了,情急之下一脚踩下去,发现踩的不是刹车,而是油门!

随着下插的控制棒尖端石墨与堆芯接触,反应堆功率瞬间剧增,冷却水瞬间汽化,孔道破裂变形,控制棒无法进一步下插,卡在了格架上。而尖端的石墨被固定在堆芯反应区,导致堆芯功率无止境上升。

更多的冷却水被汽化,而由于切尔诺贝利核电厂的又一设计缺陷——正空泡系数,即空泡越多,核反应越快,恶性循环,导致链式裂变反应完全失控……

压力容器最终承受不住巨大的压力,发生蒸汽爆炸,1200吨的顶盖直接被掀开,这是第一次爆炸。

随着压力容器的破裂,里面的压力瞬间降为常压,剩下的冷却剂瞬间汽化,所以2~3秒之后,紧接着发生了第2次蒸汽爆炸。

这一次爆炸,直接把堆芯的四分之一抛出了反应堆外,导致了更大规模的核泄漏。

当然,如果苏联的核电厂与欧美日一样,有一个巨大的安全壳的话,即便发生这两次爆炸,堆芯的放射性物质也不一定会泄漏到厂外,对电厂以外的人员和环境造成危害。

日本高滨核电厂,图中最大的两个圆顶建筑物就是安全壳

没有安全壳,就是切尔诺贝利核电厂的第3个重大设计缺陷

以上只是一个粗略的概括,有兴趣的朋友可以看神剧切尔诺贝利第5集,这是我见过最棒的有关切尔诺贝利事故的科普,很难得能有一部电视剧能把一个如此专业的故事讲得如此通俗易懂和引人入胜。

当然有一定专业基础的朋友,可以去看一下我下面列的参考文献,里面有比电视剧更详尽的说明。


这样的事故我们国家有没可能发生?

截止到2019年6月13日,我国在运核电机组达到47台,装机容量近4800万千瓦,排名世界第三;在建机组11台,装机容量1218万千瓦。

图片来自国家核安全局官网

其中最早的是秦山一期,1991年首次并网,93年正式投入运营。

秦山一期全貌,图中最大的穹顶状建筑就是反应堆安全壳

大家知道,切尔诺贝利核事故发生于1986年,所以我们国家的所有核电站,都是在这之后才建成的。

我想即便人类再愚蠢,也不可能再犯切尔诺贝利同样的错误。

当然,这只是主观意识上不可能,其实客观上也不可能。

因为切尔诺贝利事故之后,全世界的核安全监管机构,包括美国的NRC,中国的核安全局,都把相关的经验反馈写进了核安全法规。

比如美国的联邦核安全法规10CFR,中国的核安全法规HAF/HAD,都对空泡系数、反应堆控制棒设计、反应堆安全壳有明确的规定:

所有控制棒,任何一部分的材质都必须是降低核反应速率的——解决上面提到的设计缺陷1;

所有核反应堆,空泡系数必须为负——解决上面提到的设计缺陷2;

任何类型的反应堆,必须有巨大的密闭可承压安全壳——解决上面提到的设计缺陷3。

不符合要求的,一律得不到批准开建。

以上只是设计层面,管理层面上,在切尔诺贝利事故之后,也针对性出台了多项法规标准。

比如我国的核安全法规HAF103/HAD103,就对核电厂运行人员的各项资质和操作做了细致而严格的规定。

首先说人员资质:

在我们国家的核电厂,每一名掌管生产的负责人,必须是操纵员出身,像剧中福明那种火电厂出身的总工程师根本就不可能在中国出现。而且据我所知,我国绝大多数核电厂的总经理都是操纵员出身,非专业出身的管理人员在核电厂的技术层面基本上插不上嘴,也没有插嘴的机会。

此外,每一名核电从业人员要想成为真正能够操控核电机组的操纵员,那真可以说是需要经历九九八十一难了。剧里那种刚参加工作4个月的毛头小子,在我们国家的核电厂里,可能连主控室都进不去。

核电操纵员可能是整个核电行业对人员的专业素质要求最高的岗位,就像飞行员之于飞机的意义一样,核电操纵员之于核电站也是同样的生死意义。

所以国内操纵员选拔,往往从电厂招聘的时候就开始了,目前国内各大核电厂的操纵员,基本上都是从几大名校相关专业校招过来的。

这些优质的苗子到了电厂之后,他们在学校里学的还远远不够。在每一位操纵员上岗之前,还要经过长达四五年的专业培训,培训完再经过严格模拟机考试、笔试和面试,全部通过之后,由核安全局依法颁发我国的《民用核反应堆操纵员执照》。

这里补充两点注意:

1.是核安全局发证,而不是核电厂领导,电厂没有资格给自己的员工颁发操纵员证。

2.这个考试不是无限循环的科举,考不中可以下次再考,直到考中为止,而是只有三次机会,如果三次都没过,那就说明你不适合做操纵员,直接PASS。

说完了人员资质,我们来看看国内的运行管理规定

剧中我们看到切尔诺贝利4号机组主控室操纵员阿基莫夫和拓普特洛夫被临时指派执行带核的汽机冲转试验,并且拿着一本无效的试验程序进行操作,当他两提出异议的时候,领导直接给压了下去。

作为一名前核电从业人员,看到这里觉得简直不可思议。

在国内的核电厂,每一项带核的试验,是不可能临时指派某人去执行的。

我曾经有幸参加三门核电的蒸汽发生器二次侧打压试验,这还仅仅是一个装料前的非安全级试验,从立项到最终执行,我们准备了差不多一年半的时间。

为了防止试验执行的关键时刻,主要负责人因为不可抗力缺席,我们从一开始就配置了3名具备同等资质的负责人,一人为主,两人备用。

一旦试验过程中,主要负责人身体不适,或者其他不可抗力导致的缺席,随时可与合格的备用负责人进行交接,所以不存在临时随便抓个人负责试验的做法。

至于采用无效的试验程序,那更是天方夜谭。

对于核电厂的每一项试验,无论大小,在执行关键步骤的时候,都必须按照有效的程序执行,而且每执行一个步骤,负责人必须签字确认,以便明确责任归属。将来出了任何问题,直接就能追溯到责任人。

这是三门核电的一个小冲洗试验,当时有幸由我来负责(鄙人签名比较丑,大家见笑)

此外,对于核安全相关试验,必须有核安全监管部门的监督人员到现场见证,不然试验无效,比如三门核电的每一项安全级试验,都有核安全局下设的华东监督站监督人员驻场监管。

如果采用无效程序,直接就会被宣布违法。

再说主控室的长官意志:

在三门核电装料前,我有幸进过一号机组的主控室,对于一个处在高清摄像头和录音设备360度无死角监控之下的房间,而且每一步操作都有数据记录的主控室,我不知道哪一个领导敢像切尔诺贝利的迪亚特洛夫那般放肆。

以上,就是整个核能行业在制度和管理层面对于切尔诺贝利核事故的响应,其实在每一次重大事故发生后,制度和管理层面的响应,往往只是最基本的操作,

在一次次痛苦的反思过程中,特别是在切尔诺贝利这种人类前所未见的大灾难之后,全世界核能行业逐步进化出了一套完整的核安全文化,而文化就像无所不在的空气,渗透在整个行业的方方面面,角角落落。

每一名核电行业的从业人员,从进入这个行业的第一天开始,就浸泡在安全文化的氛围里,每天睁眼闭眼,目之所及,耳力所至,无一不是安全相关的信息,无论做哪一件事,首先考虑都是安全问题。久而久之,安全二字会浸透进每个人的血液,深入每个人骨髓,直到生命的终结。

讲到这里,我们国家到底有没可能发生切尔诺贝利这样的事故,相信大家已经能自己得出结论了。

当然,这个世上永远没有百分百的保证,制度会有漏洞,人员也难免会犯错。作为核电从业人员,必须时刻如临深渊,如履薄冰,在技术、制度和文化三个层面上不断精进,才能最大限度避免事故发生,不辜负天下苍生的托付。


Reference:

国家能源局官网nea.gov.cn/

国家核安全局官网nnsa.mee.gov.cn/

美国核管会官网nrc.gov/

国际原子能机构官网iaea.org/

世界核能行业协会官网world-nuclear.org/

world-nuclear.org/infor

world-nuclear.org/infor

world-nuclear.org/infor

HAF103 核动力厂运营安全规定

HAF103-06 核动力营运单位的组织和安全运行管理

10 CFR PART50 APPENDIX.A Criterion 11


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