芯棒水擴散試驗設備

A. 急需:物理實驗違反操作規程實例!!!

在前蘇聯的能源設想中，為節約有機燃料的消耗，建立核工業聯合企業，已制訂了計劃。

此計劃採用三種堆型：建造中的核電站以VVER（輕水反應堆）、RBMK（大功率壓力管式石墨反應堆）和FBR（快中子增殖反應）型反應堆為基礎。前兩種為輕水冷卻熱中子反應堆，現在它們是俄羅斯核電站的基礎，其裝機容量達到3000萬千瓦。第三種為鈉冷堆，目的是對已採取的技術方案和逐漸發展以鈈為基礎的閉路燃料循環做工業規模的實驗。

按照蘇聯1986～1990年和直到2000年的經濟和社會發展的主要方向，規定了高速發展前蘇聯的歐洲部分領土和烏拉爾地區的核動力。1985年，核電站的發電量為1700億度，而到2000年將增加5～7倍。

這樣的發展意味著將要由核電站提供歐洲部分的能源系統需求的額外容量，從而緩解對新的燒有機燃料熱電站的需求。

位於前蘇聯歐洲部分的白俄羅斯－烏克蘭森林區，建造了一座切爾諾貝利核電站。其周圍地區的特點原是一個低人口密度地帶，直到開始建核電站時，這個地區的平均人口密度大約是每平方公里70人。1986年初，在距核電站30公里半徑的區域內總人口已有大約100000人，其中49000人居住在普里皮亞特鎮，該鎮位於距電站3公里的安全區以西。有12500人居住在地區中心切爾諾貝利村，該村位於電站東南15公里處。

切爾諾貝利核電站的第一期工程（兩座RBMK－1000型反應堆機組）是在1970年至1977年間建造的，第二期工程兩座核電機組的建設任務於1983年末在同一個廠區完成並投入運行。

作者：約克公爵 回復日期：2006-4-27 01:29:56
讓我們再回憶一下事故當天的情況吧
1986年4月25～26日晚，在第一期和第二期建造工程廠區有值班操作人員和各部門的工人以及維護人員176人。此外，在第三期建築工程現場還有268名夜班建築工和安裝人員。

為了檢修，計劃於1986年4月25日第四號機組停閉反應堆，此時堆芯共有1659根具有平均燃耗為10.3兆瓦日／公斤的燃料組件，一根附加吸收器和一條未裝料的孔道，大部分燃料組件(75％)是首次裝料時裝入的燃料棒束，其燃耗為12～15兆瓦日／公斤。

在停堆之前，以某種規定的方式在8號透平發電機上要進行一些試驗，即在停機過程中靠透平機來滿足廠用電。這些試驗的目的，就是試驗在斷電期間透平發電機切斷蒸汽供應情況下動用轉子的動能維持機組本身用電的可能性。這種方式實際上被用於反應堆快速應急堆芯冷卻系統（ECCS）的一個子系統。如果以一種適當的方式並具有必要的附加安全措施來進行操作的話，這樣的一種試驗在運行中的電站上做不應被禁止。

類似的試驗在切爾諾貝利電站已經進行過。那時發現，在停機過程中，在耗盡轉子動能之前發電機的母線電壓早就跌落。在1986年4月25日計劃進行的試驗中，實驗人員打算利用特製的發電機磁場調節器來解決上述問題。可是，在切爾諾貝利核電站8號透平發電機上進行試驗的工作大綱，以及根據這個大綱要進行的這些試驗都沒有認真准備，也沒有得到必要的審批。

作者：約克公爵 回復日期：2006-4-27 01:37:22
這個充滿官僚氣息的鳥大綱馬上就要名垂青史了：）該工作大綱質量低劣，以一種純粹公式化的方式草擬了有關安全措施的部分（該安全部分僅僅說到：在這些試驗當中執行所有接通開關的操作都要有值班長准許，在緊急事件情況下工作人員按電站規程行動，以及在這些試驗開始之前總指揮－－一位電氣工程師，不是反應堆裝置專家－－應該通知值班的安全工作人員）。除此之外，該大綱基本上沒有附加安全措施的規定，大綱要求關掉反應堆應急堆芯冷卻系統。這就意味著在整個試驗過程里，即大約4個小時，實質上降低了反應堆的安全性。

在這些試驗中，由於安全性問題沒有得到必要的重視，有關工作人員對試驗沒有做充分地准備並且不知道可能的危險性，加之，如下面所述那樣，工作人員違反大綱要求，從而為這次事故的發生埋下了隱患。

4月25日l點整，工作人員開始降低反應堆功率（直到此時，該機組一直在額定參數下運行），在13點05分反應堆功率為1600兆瓦（熱）時切除了7號透平發電機。機組本身所需要的電源（4台主循環泵，兩台給水泵，和其他設備）被切換到8號透平發電機的母線上。

在14點，按照試驗大綱的要求，把反應堆應急堆芯冷卻系統與強迫循環迴路（MFCC）斷開。可是，由於控制室的要求推遲了機組從運行狀態下解列。於是，在違反運行規程的情況下，該機組在應急冷卻系統斷開後繼續運行。

在23點10分又開始降功率。試驗大綱中，發電機惰走的同時供給機組需要的電源應在堆功率為700～1000兆瓦（熱）下完成。可是，當局部的自動調節系統切除時（這是按低功率下運行規程應該做的），操作人員未能足夠迅速地消除因自動調節棒的測量部件所引起的不平衡。結果，功率降到30兆瓦（熱）以下。

4月26日1點，操作人員才成功地使功率穩定在200兆瓦（熱）。同時，因為反應堆「中毒」仍在繼續，進一步提高功率受到了小的可利用的過剩反應性的限制。所以，當時的功率實際上低於規定要求的水平。
79年美國三里島事故曾經引起全世界的關注，那次山姆大叔們在最危急的時刻啟動了應急堆芯冷卻系統才沒釀成大禍，而這次切電站的工作人員自去保護可謂是天奪其魄．下文可以看到：正是一連串不尊重科學的蠻干行為，簡單粗暴的工作態度導致了無可挽回的災難．．．．．．
盡管出現了n多不妙的苗頭，可負責人們仍決定繼續做這些試驗。在1點3分和1點7分，各有一台備用主循環泵從各自一側投入，與已經運行的6台泵一起工作。所以當完成該實驗時，在MFCC系統上仍有四台泵運行用來安全冷卻堆芯。

由於反應堆功率以及因此導致的堆芯和MFCC系統的水阻顯著地低於所預計的水平，又由於8台主循環泵都投入運行，所以，通過堆芯的冷卻劑流量高達56000～58000立方米／小時，個別單泵流量達8000立方米／小時。這違反了運行規程。這種運行方式是被禁止的，因為泵有被損壞的危險和在主冷卻劑管道內形成空泡，從而能發生機械振動。備用主循環泵投入並導致通過堆芯的流量增加，從而引起蒸汽量的減少，汽鼓汽水分離器內的蒸汽壓力下降，並引起反應堆其他參數的改變。操作人員企圖維持系統的主要參數，但是，他們這樣做並未完全成功。在這一階段，他們看到在汽鼓汽水分離器蒸汽壓力下降大約0.5～0.6兆帕，而且水位低於緊急事故標記。在這種情況下，為了避免停堆，操作人員切除與這些參數有關的事故保護系統。

同時，反應性緩慢地持續下降。l點23分30秒，操作人員從快速反應性計算程序輸出看到，現在過剩反應性已達到要求立即停堆的水平。然而，工作人員並沒有據此停堆，而是開始做各種實驗。

1點23分4秒第8號透平發電機組事故調節閥關閉。反應堆在大約200兆瓦（熱）功率下繼續運行。與兩台透平發電機組（7號透平發電機組於4月25日關閉）的應急調節閥關閉有關的事故保護系統都被解除，以便若第一次試驗失敗的話，將有可能再重新做該實驗。這意味著更進一步違反實驗大綱，大綱沒有規定在關閉2台透平發電機組時切除反應堆事故保護系統。
實驗開始之後不久反應堆功率開始緩慢上升。

在1點23分40秒，機組值班長發出命令按動AZ－5按鈕。這將把所有的控制棒和快速停堆棒插入堆芯。這些棒下落幾秒鍾後，感到有一些振動，而且，操作人員看到吸收棒沒有完全插到堆芯底部停止位置。接著他切斷了棒控制系統的伺服機驅動機構的電源，以便使吸收棒靠本身自重墜入堆芯．．．．．．

四次致命失誤後，形勢徹底無法挽回．4號機組慘烈的崩潰了！
根據4號機組外側的目擊者們提供的情況，在1點24分接連發生兩次爆炸。燃著物的團塊和火星沖入反應堆上空，其中有些落到汽輪機廠房屋頂並開始著火。

在反應堆的設計中，考慮到了它的各種物理特性，並都提供了保護措施，以防止事故的發生，這包括技術方面的保護措施，也有為核電站實施工藝過程而制定的各種指令和嚴格的規則。

在准備和進行透平發電機的實驗過程中，透平機在惰走過程中要滿足該機組電力的需求，而操作人員卻切斷了各種重要的保護系統，違反了有關技術工藝過程安全管理上最重要的操作規程的規定。

操作人員的主要目的，是想盡可能迅速地完成這項實驗。沒有充分准備，進行實驗時不遵守規程，也沒有遵守那個本來就不可靠的鳥大綱本身的要求，對反應堆裝置操作的輕率，證明操作人員沒有掌握有關反應堆工藝過程的專門知識，也不懂得反應堆潛在的危險。
反應堆設施的設計者，並沒有提供能夠防止第4號機組這樣的事故（即切除技術保護系統和接連幾次違反操作規程的事故）情況下的安全保護系統，因為他們認為發生這樣的組合事件是極不可能的。

最初認為，事故的主要原因應該是該機組操作人員違背操作指令和規程的這些極不可能事件的組合所造成的。當時由於操作人員使反應堆進入不可控狀態，在這種狀態下空泡正反應性系數能使反應堆功率驟增。這種事故被認為是災難性的。

但事隔7年後，1993年4月17日俄羅斯《消息報》發表了一篇文章，暴露了切爾諾貝利核事故發生的更深層次的原因。

其實，切爾諾貝利爆炸事故發生前半年，庫爾斯克核電站的一位專家就曾給國家核能監督委員會寫信，警告說這種大功率管道反應堆（即RBMK反應堆）危險，但主管的「中央」領導沒有認真對待這一警告。

事故發生後，1986年5月1日，核電站安全監督小組組長向原子能研究所所長提出一個看法：「事故並非操作人員違章所致，而是因為反應區結構有缺陷，以及對反應區內的中子物理過程認識錯誤。」 1986年5月9日，他向國家領導人寫了同樣的信。

1986年7月2日和17日，在某院士主持下舉行了跨部門科技會議，討論了反應堆的結構缺陷。

盡管如此，他們還是把事故原因歸結為操作上的錯誤，這一說法就成為前蘇聯政府在國際上，首先是在國際原子能機構中所持的正式立場。
在向國際原子能機構提出報告之後，批准了原子能研究所的報告，其中指出：「事故的主要原因是機組操作人員違章所致，但也暴露了反應堆和安全芯棒的結構缺陷。」可是在前蘇聯向國際原子能機構，1986年和1987年召開的專家會議提出的報告中卻刪去了後面一句。

他們不得不這樣干。因為大功率管道反應堆的設計者就是某院士本人，他不願作出對自己不利的事。

1989年5月17日一篇文章談到，國家創造發明鑒定試驗室代理主任所談的RBMK－1000未能登記注冊的原因。當時提出申報材料的是該院士等人。代理主任說：「1967年提出的第一批申報材料是一頁半打字紙，沒有公式和圖紙。我把材料退還給申報人，並請他們作補充。」

1967年10月6日他們交來了修改後的申報材料，但未等到作出審定，某院士就在1967年11月10日的《真理報》上宣稱：「蘇聯科學家已解決了提高核電站安全性的問題。」隨後，這種反應堆在未得到承認的情況下，就開始使用了，結果常出事故。

切爾諾貝利核電站共發生事故104次，其中只有35次是由於操作不當。

在此不準備就技術結構的缺陷作討論，從上面所暴露的問題已經可以看出，前蘇聯的科技管理體制中是存在問題的，切爾諾貝利核事故的發生可能要從科技工程立項決策的不民主，不科學，設計者自己鑒定驗收工程，監督制約機制不力等方面尋找原因．．．．．．但不管事故責任怎麼算，核子災難已經席捲了三國交界區
地獄之劫火開始焚燒整個廠區，前三號機組在漫天奔流的熔融石墨雨中也隨時有爆炸的危險．整個事件中最為感人也是最為慘烈的階段開始了．．．．．．
反應堆爆炸使得加熱到高溫的堆芯碎片散落到反應堆的一些工作間、除氣站和汽輪發電機廠房的屋頂上，於是引起了30多處著火。由於部分油管破裂，電纜短路和來自反應堆的強烈熱輻射在汽輪機廠房7號汽輪發電機上方、被毀反應堆大廳和與大廳相連的部分廠房起了火。

1時30分核電站的值班消防隊從普里皮亞特和切爾諾貝利城趕到事故現場。

由於汽輪機廠房屋頂的火勢直接威脅到相鄰的3號機組並且火勢愈來愈猛，必須採取緊急措施全力以赴來撲滅這一重要地區的火災。與此同時，利用滅火器和室內固定消火栓組織了室內滅火。到2時10分撲滅了汽輪廠房屋頂的火，2時30分反應堆廠房頂部的火基本上被撲滅。到凌晨5時大火被撲滅了。

由於一些熔化了的燃料可能集中達到臨界質量並發生自持鏈式反應，對這種潛在的危險必須採取防患措施。此外，被毀反應堆一直在向周圍環境排放大量放射性。

事故初期，曾試圖利用應急輔助給水泵向堆芯空間供水以降低反應堆坑室內的溫度和防止石墨砌體著火。這一嘗試無濟於事。

隨即不得不以兩種決策中選取一種：一是用吸熱劑和過濾材料覆蓋反應堆堆體，把事故限制在就地；二是允許堆本體的燃燒過程直到自行結束。

因為第二方案有可能使大面積受到放射性污染並危及大城市居民的健康，所以採納了第一種方案。

而一切行動，都將在致死劑量上萬倍的惡劣環境下艱難進行．所以對於整裝待發的損管人員來說，不論行動成敗，他們必死無疑！
一個專家組開始用軍用直升飛機投放硼、白雲石、砂子、粘土、鉛的混合物來覆蓋毀壞的反應堆。從4月27日到5月10日共投放了約5000噸的材料，這主要是在4月28日到5月2日進行的。結果反應堆被一層能強吸收氣溶膠粒子的鬆散材料所掩蓋。到5月6日放射性排放不再成為一個主要問題，已降到每晝夜幾百居里，到該月底降到每晝夜幾十居里。

同時解決了降低燃料溫度的問題。為了降低溫度和減少氧的濃度，由壓縮機站用鼓風機往反應堆坑室下的空間送氮氣。

到5月6日反應堆坑室的溫度停止上升，並隨著通過堆芯到大氣的恆定的空氣對流而開始下降。

由於擔心可能性極小的反應堆下部建築結構的破壞（雖然在事故的最初幾天它是可能的），採取了雙保險性措施，決定了在廠房基礎下部修建人工的排熱通道。所採取的方法是在混凝土板上設置一個平板式熱交換器，至6月底計劃工作已告結束。

盡管在導致事故的一系列乖張行為中實驗人員表現出難以置信的顢頇盲目，但英勇的損管人員所採取的決定基本上是正確的，他們在這場災難中重新贏得了用生命換取的榮譽．

從5月底以來，形勢大體上已經穩定。反應堆廠房被毀滅部分處於穩定狀態。經過短壽命同位素的衰變之後，輻射情況有所改善。從機組進入大氣的放射性量主要取決於風帶走的氣溶膠數量。放射性排放量每晝夜不超過幾十居里。反應堆坑室的溫度狀態已經穩定。反應堆各部分的最高溫度為幾百攝氏度，並以每晝夜大約0.5℃的速率穩定下降。反應堆室底部混凝土板是完整的，並且大部分（～96％）的燃料局限在反應堆內和蒸汽－水管線及下部水管的隔室內。為消除核電站事故後果，對廠區實行去污，前蘇政府對30公里地區也採取了一系列污染清除措施，並且對4號機組進行長期埋藏的構築物工程。

事故時放射性物質擴散到廠區上空，落到汽輪機廠房和3號機組的屋頂上、管道的金屬支架上。

由於放射性氣溶膠和放射性塵埃的降落，整個廠區以及建築物牆壁、屋頂也受到了嚴重污染。而廠區沾污是極不均勻的。

為了減少放射性塵埃從廠區擴散，汽輪機廠房屋頂、路肩用不同聚合物的溶液進行了處理。這些措施便於將土壤表層固定並防止塵埃揚起。

事故後，人們對大氣和地面放射性污染的主要特點和可能的生態學後果還作了估計。

從事故的最初幾天，對30公里以內和30公里范圍以外的水體底部沉積物中放射性同位素含量組織了監測。

在切爾諾貝利核電站冷卻水池中，可以觀察到對其生態系統有明顯的輻射影響。

在切爾諾貝利電站周圍30公里區域以內，在個別受放射性沉降灰污染的區段，觀測到相當高的輻射水平。這可以明顯地改變這些區段對輻射敏感作物的狀態。但在30公里以外地區的輻射水平，當時似乎未發現對植物和動物群體有明顯的影響。

根據對切爾諾貝利核電站周圍30公里地區環境放射性污染情況的分析，對城市、鄉鎮、村莊和其他居民點居民的實際的、預期的輻照劑量作了評價。根據這些評價，採取了疏散普里皮亞特和其他一些居民的決策。疏散人口計135,000人。

採取這些和其他措施的結果，可以使居民受到的照射不超過規定的極限。同時，還估計了居民在最近幾十年內的輻射效應。
短期影響消除了，但長期的後果卻要用歷史來承擔．．．．．．

B. 復合絕緣子芯棒水擴散試驗用什麼設備及檢驗方法