切尔诺贝利:断剑朽烂铁未销

切尔诺贝利:断剑朽烂铁未销

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原载于 激流公众号

作者丨惊蛰

编辑丨王祁



切尔诺贝利,那里草木丛生、野兽横行、鲜有人烟。自从1986年的核事故之后,切尔诺贝利周边4200平方公里的范围因辐射水平偏高被划为控制区,不再允许民众进入。但在人们的心里,切尔诺贝利周边比它在现实中的情况更加恐怖,在文学和影视创作里,那里常常被描述为一片鬼域,即便到现在,名为辐射的恶魔还在那里徘徊,试图吞没闯入那里的人们。


这是人类历史上第一次造成大量核污染泄漏、大范围环境污染和广泛公众影响的核事故,即7级核事故(1979年的美国三里岛核事故仅为5级)。因为核武器的巨大破坏力和其大剂量辐射能对人体造成的恶心而不可逆转的破坏,民众一般将后续发展起来的核科学技术也视为洪水猛兽,恐惧着核武器投射出来的恶魔的剪影。冷战时期两极互相的核威慑以及国家对民众关于核武器的宣传不断强化着这种恐惧。1991年苏联解体,西方对前苏联所有的舆论攻击再也没有一个对等的势力可以进行对抗。切尔诺贝利作为苏联末期一次产生重大破坏的工业核事故遭到了西方不断的攻击。这两方面的因素塑造了对民众对切尔诺贝利事故的一般印象,即电站失职和政府后续草菅人命的应急方式创造了一个辽阔的吞噬生命的鬼域。但实际的情况却远非如此。


为了写这篇文章,我专门去看了2019年美国拍的电视剧《切尔诺贝利》,但我只坚持了半个小时就失去了兴趣。毫无疑问,这部剧可以称得上是一部出色的恐怖片,气氛渲染十分到位,但却远远谈不上“纪实”。不过它倒是能够给一些坐定立场的人提供他们愿意相信的论据。


剧的叙事起点就是反应堆堆芯爆炸的时刻,但业内人士却会同时关注事故前和事故后发生的事情。事故前的行为能够提供的是如何防范事故的教训,事故后的举措让人们看到的是核事故的惨痛和处理核事故的经验。


天灾or人祸


切尔诺贝利事故发生的原因可以说是彻彻底底的人祸。对反应堆没啥了解的人可能会把这次事故归结为核能作为大自然力量的不可驯服,从而暗叹人类的渺小,进一步畏惧核能、排斥核能。稍微了解地多一些的人会认为是苏联RBMK反应堆没有设计安全壳将燃料包容在内,从而带来了这一事故,可惜的是这也不是主要原因。而对事故了解地越深入,越会觉得,以当时切尔诺贝利运行人员对核安全的忽视,这场事故简直是注定发生的。


Photo by Yves Alarie on Unsplash


我先介绍技术层面上事故发生机理。大家对原子弹比较熟悉,就从原子弹说起吧。原子弹是依靠链式裂变反应工作的,其中铀裂变为中子轰击235U原子核,产生两个小原子核,2-3个新的中子,并放出大量的能量。这些新的中子又会和其他的235U原子核进行反应,导致反应迅速发展,产生爆炸。那如果把那2-3个中子中多余的拿走,只留下一个,裂变反应是不是就能平稳了呢?这就是核反应堆的工作思路。中子吸收材料构成的控制棒插入到由铀燃料构成的堆芯中,吸收掉多余的中子,使得核反应和缓地进行。控制棒多插入堆芯一点,反应堆的反应性就下降,如果多抽出一点,反应堆反应性上升,如果控制棒全部插入堆芯,反应堆的裂变反应就能停止。(机理大致如此,工程实践远要复杂)


事故的直接原因在于一次实验计划,讽刺的是这次实验计划本身的目的却在于提升反应堆的安全性。实验试图验证在反应堆停堆之后,汽轮机在惯性作用下惰转能否给反应堆提供一定时间内充足的自用电能,以维持在停堆后对堆芯的继续冷却。实验设计在反应堆低功率时进行,这场强行进行的实验成为了核事故的导火索。


致命的“碘坑”


在235U发生裂变时会产生小核135I,而135I能够平稳通过β衰变变成135Xe,135Xe是一种非常良好的中子吸收材料。当反应堆正常运行时,堆内的135Xe一方面吸收中子消失,另一方面通过自身β衰变消失,从而使得堆内Xe浓度维持在一个稳定的水平。但在反应堆降功率或停堆时,堆内裂变产生的中子快速减少,但维持高浓度水平的135I仍旧继续衰变产生135Xe,这使得135Xe浓度在短时间内快速上升。但在稍长一点时间,积累的135I和135Xe不断发生β衰变消失,135Xe的浓度逐步下降并重新回到稳定。又因为135Xe是良好的中子吸收材料,这个135Xe浓度先上升后下降的变化就会导致反应堆反应性出现一个先下降后上升并达到平稳的“坑”。它有一个形象的名字“碘坑“。如果在碘坑时间内不进行操作,一般状况下反应堆能够自然重新达到稳态。但切尔诺贝利的悲剧就在于,他们当时似乎完全就没有意识到有碘坑这回事。


在事故发生的当天白天,因为电网调峰需求,发生事故的切尔诺贝利四号机组维持在50%功率运行,没有满功率,这使得反应堆内的氙浓度本身就维持在一个较高的水平。当天晚间,实验正式开始,因为误操作,反应堆功率没有降到实验需要的30%功率水平,而是降到了1%,反应堆氙浓度急剧上升,反应堆反应性下降。为了使得反应堆不致停堆并可能够达到30%功率水平完成实验,操作人员开始抽出堆内的控制棒以提升反应堆功率。但因为氙毒影响,运行人员把堆内控制棒几乎全部提出(211根控制棒仅余6根插入堆芯,这已经远超出运行规程允许),反应堆功率堪堪达到7%,勉强开始了实验进程。之后数分钟内,堆内135Xe因为吸收中子和β衰变快速消耗,反应堆功率越过碘坑快速回升,朝着控制棒提出状态对应的那个地狱般的功率稳态迅速靠拢。之后一分钟内,发现不对的操纵员试图将控制棒重新下插以控制反应堆,但此时堆芯结构已经被剧烈的核反应破坏,控制棒无法下插,堆芯无可挽回地发生了爆炸。


操作人员对碘坑的无视,从而带来的盲目作死操作是事故的最直接也是最主要的原因。这样的错误在核安全领域无论怎样进行批判也不为过。究其原因,对安全规程的无视是一个原因,这也算是俄罗斯人在工业领域的常规操作了,碰到问题先莽了再说。另一个原因是外行领导内行以及专家的绝对权威,现场的总工程师尼古拉·福明只有常规能源厂的经验,在实验进行过程中却一意推动实验继续进行。这也可以说是苏式官僚体制逐步僵化出现的弊端。


Photo by Jorge Fernández Salas on Unsplash



另外RBMK反应堆存在者一定的设计缺陷,比如堆芯没有安全壳,以及堆芯设计反应性温度系数为正等等,因为篇幅原因这里就不一一介绍了。这些原因虽然在反应堆失控起到了一定推动作用,但还是远赶不上操作带来的问题大。而且安全设计有的时候真的用现在的标准去苛责过去的人,没有碰到问题时,现有的安全设计总是看上去完美无缺的。切尔诺贝利后,我可以列举几个我所知道的安全改进:1.要求反应堆反应性实现负温度系数,这样,在反应堆功率异常升高导致温度升高时,反应堆反应性及功率能够自发下降。2.要求反应堆控制棒在进行紧急停堆固定时间内(部分标准为1.5s内)自动下插到底。3.在反应堆特定物理参数出现异常后,不需人操作反应堆自动停堆。这些安全规范都是切尔诺贝利给核行业带来的教训,如果是现在的反应堆,切尔诺贝利当时的操作人员也不再能够找得到作死的机会了。


操作人员在事故前的操作可以说是天然的黑料,官僚主义的行事逻辑带来了灾难性的后果。但很神奇的是西方对苏联关于切尔诺贝利的抹黑并没有集中在这些事情上,反而是集中在了事故后的处理上。主要黑点一是说苏联政府不把一线的应急人员的命当命看,谎称切尔诺贝利只是普通火灾,欺骗消防员和军人上一线去救火,去送命。二是为了捂盖子,很晚才安排核电站周围的居民撤离,导致周边居民有好多都受到辐射影响,患上了癌症等疾病。那事实情况是否如此呢?


辐射:“慢性毒药”而非“锋利尖刀”


需要认识到的一点是,在切尔诺贝利发生事故之后,对事故现场的迅速有力的处理是必须的,否则只有可能导致事故的影响进一步的扩大。区别处理措施雷厉风行和草菅人命就只能通过两个方面,一个是有没有对一线人员进行良好的防护,第二就是有没有给一线人员知情权,让他们了解自己身处的危险和应该采取的防护措施。就像如果发生火灾,火灾的现场一定相当危险,但消防员也会选择去救火的,重要的是消防员有没有进行良好的防护。


在知情权和防护问题上,西方的宣传口径和苏联乃至俄罗斯的口径一向不统一。但因为西方舆论在苏联解体后的强势地位,我们日常接受到的都是西方的说法。在几年前,我可能也会采信西方的宣传,把它当成事件的真理。但这几年来,随着我在学校听到老师们关于事件的看法,结合辐射防护的知识,我才逐步发现西方说法里面的问题。


西方观点里面有两个明显的问题,第一是或明或暗地夸大电离辐射对人体的危害,第二是弱化防护能够带来的效果。辐射对人体的伤害决定于它的剂量(这是剂量率随时间的积分值),粗暴点说,人体是可以长期承受天然本底数十倍的辐射而不出现任何的负面反应的。(全球天然本底辐射剂量为2.4mSv/年,高原地区辐射剂量偏高,西藏可以达到10 mSv/年,辐射工作人员的年剂量限制为50mSv/年,在限值内工作人员健康不受影响)。当剂量率和受照时间进一步扩大时,人体可能会出现辐射的晚期效应,即受照一段时间后患癌症、子女出现遗传疾病等。只有剂量率足够大(需要达到天然本底剂量率的数十万倍,即约1格瑞每小时,如简单理解,格瑞Gy和西弗Sv可看成基本等价的单位)且累计达到一定的受照时间(1-2小时)时,才有可能出现辐射的早期效应,如恶心、腹泻、皮肤水肿等。当剂量率进一步加大(天然本底数百万倍)时,人体在短期内受照10-50Gy,那么人体早期效应会更加明显,出现昏迷等急性中枢神经放射病,并可能在短时间(1-2天)内死亡。大家可以把辐射看成是一种慢性的毒药,它是无形的死神,但是它影响人体需要时间,生效也需要时间。切尔诺贝利事故第一天环境的剂量率是可以使得人体出现早期效应的,但如《切尔诺贝利》剧中那样操作员在现场几分钟就咯血显然有所夸大。另外剧里还有消防员手摸到反应堆里抛飞出来石墨就起水泡的镜头,那估计是被石墨烫的。


第二,辐射防护在哪怕是切尔诺贝利这样的核事故中也能够起到有效的作用。我们日常在网上会看到核电站的工作人员穿白色的防护服,它主要是防护内照射用的,即防止人体吸入带放射性的粉尘,粉尘由肺部自内而外辐射损害人体。内照射对人体的破坏性远超外照射,是辐射防护的重点。但在切尔诺贝利现场,防护服虽然确实能够起到巨大作用,但却并不足够,因为现场的外照射也达到了足以危害人体的水平。外照射里面,α、β射线还是可以通过防护服防住的,但γ射线和中子就不是防护服能够解决的了。对外照射防护的三原则是:时间、距离和屏蔽,即尽量拉大和放射源的距离,尽量缩小受照时间,在放射源和人体之间增加屏蔽。在事故现场减小一线人员受照时间完全是可以实现的。之前也提到了,辐射对人体的影响取决于计量,而剂量是剂量率关于时间的积分。如果时间足够短,即便面对再高剂量率的照射也可以使得人体不受到任何的危害。另外,消防员工作的厂房外因为距离辐射源稍远,其辐射水平是以和距离成平方反比的关系下降的,也远低于堆芯厂房。


Photo by Jorge Fernández Salas on Unsplash



所以我现在已经不再相信网络上几千一线工作人员因为切尔诺贝利辐射的早期效应直接丧生的说法了。除非苏联政府在事故发生的第一天把到达一线的消防员不让他们灭火,统统扔进堆芯厂房辐射1-2个小时再放出来。如果不采信任何一方的人员伤亡资料,单纯从事故现场的辐射水平数据看,可能有三五十人左右因为辐射早期效应快速死亡,包括第一时间可能进入堆芯厂房检查的运行人员,以及第一天到达现场救火的消防人员。另可能有数百人受到辐射晚期效应影响,在接下来身患癌症等各类疾病。


西方的宣传扩大伤亡数据是直接的抹黑手段,夸大辐射危害、弱化防护作用一方面是为了证明自己拿出来的伤亡数据的准确性,另一方面就是堵死苏联处理事故所有操作的合法性。既然辐射这么危险,防护这么无用,那只要苏联在应急一线投入人员,就一定是草菅人命、是威权的压迫,是没有民主自由。用心可谓十分明显。


“福岛”和“切尔诺贝利”:自由的泡沫和勇气的赞歌


那苏联对切尔诺贝利事故的处理水平究竟如何呢?在只有它一个孤例的时候,对它的价值判断难免会成为立场之争。


和切尔诺贝利对比的事件自然就是福岛核事故,一场因为拖延从疥疮之疾发展成为心腹之患的核事故。福岛核事故的基础比切尔诺贝利的基础好的多,反应堆已经成功停下来了。只是停堆之后堆芯内部还存在衰变反应,放出热量,需要不断有水冷却,但这时厂用电因为海啸失去,无法提供电力使系统水泵运转,给堆芯持续提供冷却,堆芯开始升温。这事在早期容易解决,加硼、泄压、注消防水来一套就差不多,只是反应堆肯定也没法用了。但当时谁也不想担责任,一直拖着,拖到反应堆压力容器内水受热超压、冷却水注不进去,拖到堆芯融毁,拖到堆内水过热分解为氢氧发生氢爆,拖到现在需要向海洋排放大量的放射废水。事故处理中途也出现了大量的笑话,比方说自卫队拒绝救援等等。简直是把一把好牌硬生生打烂。


从这两起事故的处理最终造成的环境影响来看,切尔诺贝利甩了福岛十八条街。网络上有一个说法十分形象,“切尔诺贝利是双腿被火车直接撞断了,苏联废了老鼻子劲,又是止血又是消毒,总算把命保住了;福岛是一开始小腿被细菌感染了,日本不但不处理,还捂着说自己没事,然后感染发展截肢了”。从福岛事故就完全可以看得出,西方老抹黑共产阵营,一会说威权、不自由、草菅人命,一会又说不专业。对自己则吹牛吹到天上去了,说自己的企业谨慎精细,根本就不会有这样的事故;说自己的政府、军队认真负责,出现问题也能良好解决。结果却是“走两步、没病走两步”,是军队胆怯、政府企业甩锅、处理进退失据。虽然因为核事故的影响怎么样都无法抵消,事故应急无论如何也称不上功绩,只能说是亡羊补牢,但切尔诺贝利的处理还能称得上是一次成功的亡羊补牢,福岛的就只能称得上是一坨屎罢了。


Photo by Michał Lis on Unsplash



所以还有什么必要相信西方关于切尔诺贝利处理方式草菅人命的抹黑呢?他们的伤亡数字必有夸大,动机也不纯。之所以他们会选择事故后应急而非事故前明显的误操作作为抹黑的对象,只是因为他们不理解集体主义罢了。他们无法理解、也无法承认在这么危险的情况下,竟还会有这么多人冒着风险自愿前往一线救援。那么既然现场的这些工作人员不是自愿的,那么就一定是被欺瞒的、被蛊惑的、被胁迫的,是被政府草菅人命的对象,是没有自我意识的可怜虫。但实际情况恰恰相反,核行业的人不相信百分之百,不能保证软性的胁迫在哪里都绝对没有发生,但绝大多数义无反顾投入一线的战士都是遵循着自己的意志来的。不止是为了集体,也是为了自己的长期利益。而政府如果从危机开始的手足无措中反应过来,也一定会组织好、保护好这些战士,让他们漂漂亮亮地打赢了这场仗,再安安心心地回去。


1986年的苏联已经不复之前的强大,国力被西方越落越远。它国内的制度也已经不再先进,官僚集团尾大不掉,体制开始僵化。它就像一把生锈的断剑,缓慢地腐烂,走向自己生命的尽头。但剑好歹是铁打的,固然腐烂锈蚀,当需要它斩击之时,仍不失锋锐。而光鲜的锡镴,纵然看起来漂亮,如果真要拿它砍东西,只会当场折给你看。


切尔诺贝利,断剑朽烂铁未销。



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