1 放射性剂量检测仪

秦山核电站是中国自己设计和建造的第一座商用核电站。那时，商用核电站的建造和运行的核安全监督在中国都还是刚刚起步。从1984年10月30日国务院发文批准成立负责管理民用核设施建造和运行安全的国家核安全局到发生切尔诺贝利事件不到一年半的时间……

人到齐了吧大家跟我走，领队的喊话声打断了我的回忆。在她的带领下我们走出检测站驱车离开，结束了在切尔诺贝利核电站的访问。

2 切尔诺贝利辐射防护隔离区入口

（一）走进隔离区

1986年4月26日凌晨5时，苏联部长会议主席雷日科夫收到了时任能源部长马约列次切尔诺贝利发生事故的报告。

4月26日上午11时，事故发生后10小时，苏联政府应急临时委员会成立。下午4点临时委员会在前苏联部长会议副主席鲍里斯·谢尔比那率领下乘专机飞往乌克兰基辅后乘车抵达切尔诺贝利指挥核电站抢险工作。

4月26日晚8时，事故发生后18小时，临时委员会专家决定紧急疏散3公里半径范围内的普里皮亚季镇和切尔诺贝利镇上的全部居民[1][2]。当天夜里，时任前苏联部长会议主席的雷日科夫接到谢尔比那电话，请求调军队协助撤离工作。苏联武装力量总参谋长谢尔盖·阿赫罗梅耶夫表示同意[3]。

4月27日上午11时，事故发生后34小时，1390辆大巴和3列火车抵达普里皮亚季开始第一批居民疏散。撤离开始于下午2点，在当地播送了紧急疏散广播[4]。数小时后5.3万居民全部撤离完毕[1]。这时是事故发生后38个小时。尽管被疏散的居民在当时被告知只是短期临时疏散，但他们当中的大多数人再也没有回到过曾经居住过的地方。

3 疏散居民的大巴（翻拍自乌克兰基辅切尔诺贝利博物馆）

4月28日凌晨，爆炸发生后48小时，苏联政府开始组织疏散半径范围10公里内的城镇居民[5]。

4月28日（切尔诺贝利时间9:30前后），1100公里外的瑞典Forsmark核电厂例行检查发现工作人员的鞋底带有辐射物质，但当时并不清楚放射性物质来自何处[6]。据维基百科介绍，当晚9时，苏联电视台在新闻节目中向外界公布了切尔诺贝利核事故的消息。

4月29日，事故发生后的第三天，应急行动小组做出了30公里区域内常驻居民撤离的决定。

5月6日，30公里半径区域内的居民撤离工作结束。至此切尔诺贝利隔离区内的居民全部疏散完毕。

事故发生后在核电厂周边设立隔离区并对区域内的居民进行疏散是一种国际惯例。切尔诺贝利事故后居民疏散的最大半径是30公里，范围包括相邻的前苏联加盟共和国白俄罗斯。

日本福岛事故发生核泄漏后疏散了距核电厂20公里半径范围内约60万居民。虽然国际上对核电站辐射防护区的规模有相应的规定，但是各国对核电站事故导致核泄漏后周边区域居民疏散的最大半径不尽相同。一般认为福岛选择比切尔诺贝利小10公里的隔离区很大程度上是从核泄漏的程度、周边人口密度和对经济的影响来考虑的。

居民疏散后留下的约2600平方公里区域便成了现在的切尔诺贝利隔离区。隔离区设立后，苏联政府一直保持着对区内的辐射量的监测。在4号反应堆被填埋，并确定不再会死灰复燃后，政府继续清理了因反应堆爆炸而泄露到区域内的放射性物质。清理完成后，少数当地居民选择回到他们原先居住的房子里。特别是那些已经不工作的老人，深深眷恋着他们居住了一生的地方。从1986到2000年，多数严重污染区域内的常住人口几乎增长了三倍，约为三万五千人[7][8]。

2011年乌克兰政府宣布将切尔诺贝利核电站周围废墟地区变成旅游景点，这一区域才再次对外人开放。现在游客进入30公里半径辐射防护隔离区参观，领队先会带你去看路两边树林中的那些居民撤离后废弃的住房，学校，剧院和商店等建筑。走进这些建筑可以看到那些只有在电影里才能看到的上世纪80年代苏联社会的场景。

4 废弃的办公楼

5 废弃的居民楼

6 废弃的电影院

7 居民区小商店

苏联1991年解体后不久切尔诺贝利隔离区内的治安也随之恶化，居民疏散时来不及带走的物品被周边一些不怕死的人洗劫一空。即便是像商店、文化馆、体育馆、学校和幼儿园这样的地方也没能幸免。洗劫者盗走了他们能找到的所有贵重物品，同时进行了不同程度的破坏。尽管现在隔离区内的物品还是80年代残存下来的，但游客进入隔离区看到的一片狼藉已经不是当年仓促撤离的时候留下的场景了。

8 超市出口

9 幼儿园宿舍

10 废弃的学校教室

冷战的年代，苏联作为核武器大国，从儿童开始就进行防化防辐射教育和演习训练，在中学的实验室里我们可以看到大量被遗弃的防毒面具。

11 学校防化实验室

12 社区小礼堂

13 体育中心废弃的游泳池

14 足球场看台

15 游乐场碰碰车

16 游乐场摩天轮

17 遗弃的私家轿车

领队指着路边的一栋房子告诉我们，它的主人是一位80多岁的老奶奶，几年前刚刚去世。在她去世前，每当有游客来访时，她都会出来和游客打招呼。到了秋天，她还会拿出自家树上摘的果子请游客们吃。但是没有游客尝试着享用老人送上的水果，因为进入隔离区前领队已经告诫大家，为了避免放射性污染，除了在指定地点，不能食用其它地方的水和食品。如果在切尔诺贝利隔离区设立的两道关口进行检测时发现游客放射性剂量超标，依据法律该游客必须在隔离区接受处理，直到放射性指标正常为止。

18 传说中老奶奶的房子

19 房子内的卧室

为了防止隔离区内的污染扩散，受辐射影响严重的村落被推土机铲平，然后被掩埋在地下。目前游客可以参观的建筑物是没有被掩埋的。这些建筑物的周边残留着一些放射性剂量较高的土壤。

事故发生后，4号反应堆以北四平方公里的松树林因受到过量辐射而导致死亡[9]。死亡后的松林呈棕红颜色，该区域因而得名“红色森林”。部分受污染的林木被推土机产平后掩埋[10] ，并重植新的树苗[11]。当游客来到这片紅色森林边上的时候，领队会拿出之前的图片向游客展示前后的不同。尽管这一区域放射性污染依旧十分严重，但现在可以看到一些白桦树取代了以前的松树。

为了确保放射性物质不因动物的自然迁移扩散到隔离区外，作为去除放射性污染工作的一部分，前苏联政府专门组织对区内的动物进行了猎杀，特别是之前常在该地区出没的野狼[12]。

20 隔离区内的流浪狗

30多年过去了，这片受到严重放射性污染的地方，野生动物不仅没有像想象的那样绝迹，他们的队伍反而在与外界隔绝的自然环境下不断繁衍壮大。尽管这片无人区今天仍然被认为是高度污染而不能居住，但在限制人类活动的情况下，部分野生动物却能繁衍成长，并有突破隔离区的界限的趋势。一份研究报告显示，科学家对14种目前生活在隔离区的哺乳动物进行了观察，没有证据证明切尔诺贝利事故后隔离区内“动物繁衍受到核污染抑制”[12]。

（二）事件的回顾

把时间倒回到35年前的1986年4月25日。按照计划额定功率3200MW的切尔诺贝利4号机组将在当天在进行反应堆停堆维护的时候，进行一次模拟发生电源故障情况下靠电厂汽轮发电机惯性转动发出的电来驱动反应堆冷却系统主泵运行的测试。测试的目的是评估靠汽轮发电机的惰转能否在场内应急柴油发电机启动，到为冷却系统主泵满负荷运行供电的数分钟时间内提供足够的电量，保证反应堆冷却系统主泵正常运行，并确保安全停堆。

按照测试程序，开始测试前应先将反应堆功率调至700到800MW之间并保证汽轮发电机满速进行；开始测试后先切断汽轮发电机蒸汽供给，然后记录汽轮发电机供电量，判断是否足够维持到将主泵供电切换到暖机完成后的场内应急柴油发电机，然后停止汽轮发电机发电。

为了能够完成以上测试程序，操作员需要解除一系列的安全保护，监测和报警设备和装置的功能。这些操作包括切换反应堆物理功率密度分布控制系统（PPDDCS）到反应堆控制和保护系统(RCPS)和关闭应急堆芯冷却系統（ECCS）。后者在局部自动控制和保护（LAC-LAP）系统失效的情况下可以通过向堆芯注入硼水实现紧急停堆。

PPDDCS的中子通量探测器位于堆内，RCPS设计有堆内和堆外两套探测器，但在运行功率低于10%满功率时只有反应堆控制系统的堆外探测器处于工作状态确定反应堆功率和分布。

以下是电厂发生事故前24小时操作记录：

4月25日

01:06 开始反应堆降功率。

03:47 反应堆功率降到满功率的一半1600 MW。

13:05 关闭两台中的一台汽轮发电机。

14:00 接到电力调配部门要求，为满足电网高峰期供电需求推后测试需要的降功率，但继续完成不影响降功率的其它操作步骤，包括关闭ECCS。

18:50 非需要辅助供电设备切换到运行变压器。

23:10 机组开始继续降功率。

4月26日

00:05 反应堆功率降到720MW，但存在继续下降趋势。

00:28 反应堆功率降到500MW，在进行从局部到整体控制系统切换后出现反应堆功率意外骤降至30MW。为了满足测试条件，操作员开始人工提升功率，期间一系列异常报警被忽略。

00:34:03 汽水分类器水位报警被操作员忽略。

00:43:37 解除用于关闭两台汽轮发电机的应急保护系统功能。

01:03 反应堆功率升至200MW，测试开始，相继打开两台主冷却水泵为反应堆测试供水。

01:09 供水流量突然减小。

01:18:52 设计基础故障报警。

01:23:04 8号汽轮发电机停止供汽，惰转测试开始。

01:23:40 中央控制系统记录，按下AZ5按钮。安全棒和控制棒同时插入堆芯。

01:23:43 所有计数器发出反应堆超功率紧急保护信号。

01:23:47 系统记录主泵流量迅速下降40%，第一次爆炸发生。

01:23:49 堆芯紧急保护信号显示压力上升。

01:23:50 发生第二次爆炸。

从以上的操作记录我们可以了解到，按照原定计划，这次导致事故的测试应当在4月25日完成，测试准备工作开始于25日01:06。但14:00 接到电力调配部门要求暂停测试，在低功率下继续向电网供电，直到23:10供电需求解除，机组开始继续降功率。

4月26日反应堆的操作被未经过训练，对测试程序不熟悉的下一班操作员接替。00:05 反应堆功率降至720MW，但因反应堆在低功率下长期运行，无法及时将氙-135转化成氙-136，后者的存在导致反应堆功率继续下降，最低至30MW，操作员在不了解氙-136“中毒”会导致功率下降的情况下解除LAC-LAP联锁保护，通过从堆芯抽出控制棒和安全棒提升功率。

由于反应堆功率大大低于测试要求，操作人员违反技术操作规定，几乎将全部211根控制棒抽出提升反应堆功率。01:03 反应堆功率升至200MW，测试在低于规定功率、且不稳定，没有安全冗余和必要的控制下开始，一步一步走向灾难的深渊。

凌晨1点23分，4号反应堆接连发生两次爆炸，事故释放出的放射性剂量相当于广岛原子弹的400倍以上，成为人类近代史上代价最大的事件，经济损失高达$200 Billion[13]，导致30公里范围内共计33万多居民被迫离开家园[14]，形成了现在没有常驻居民的切尔诺贝利辐射防护区。

1988年5月2基辅大会报道了临床诊断的辐射损伤的官方准确数字。参与处理切尔诺贝利事故的237名受到辐射照射的人员中有134人被诊断患有急性放射综合症。这些人中有28人死于辐射损伤。另有2人死于非辐射爆炸损伤，1人死于冠状动脉疾病[15]。除去上述28人，事故过后几年，这一群体中又有14人死亡。但据调查，无法确定他们的死因归于放射性照射[15]。

另据有关资料，切尔诺贝利撤离群体中约4000人死于辐射相关的癌症[16]。1992年乌克兰官方公布，已有7000多人死于核辐射。国际卫生组织数据显示受核辐射死亡人数为9000多人。

在2005年9月举行的切尔诺贝利论坛上发表报告说，4号反应堆爆炸只泄漏了3%—4%的放射性物质，导致约4000例甲状腺癌，主要发病者为青少年和儿童。在抢救核反应堆的工人中，迄今只有62人直接死于核辐射。基辅大会报道的数据受到环境保护组织绿色和平组织的挑战，2006年4月该组织发布报告称，事故导致27万人患癌，死亡人数多达9.3万。2008年联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）的报告《电离辐射的源与效应》在附件D中引用了基辅大会报道的数据。

（三）核电与安全

核能发电的原理是靠可控核裂变发出的热量把水加热成高温蒸汽，然后用高温蒸汽推动汽轮发电机来发电。1948年9月3日，美国田纳西州橡树岭实验室的X-10石墨反应堆成为第一个为提供照明用电的核电站。1954年6月27日，苏联奥布宁斯克核电站成为世界上第一个为电网发电的核电站。1956年10月17日，世界上第一个全尺寸核电站，在英国Calder Hall 投入商业运营。

目前投入商业运行的（包括已经退役的）核电站可以按照反应堆用来降低中子运动速度的慢化剂，分成轻水堆、重水堆和石墨堆3种。按照发电时反应堆内水的状态，轻水堆又可细分成沸水堆和压水堆。

2

21 中国第一座核电安全壳施工现场（1986）

目前在役和正在建造的核电站，根据其安全性和先进性可分为一、二和三代。有望在2030年前后投入商业运行的第四代核电站在永续性、安全性、可靠性、经济性、抑制核扩散与物理防护上将有大大改善。

22 第二代压水核电站英国Sizewell B 安全壳施工现场 （1989）

如果将轻水堆的压水堆与沸水堆相比，后者在运行中意外失去外供电，主回路因丧失冷却而超压需要进行释压处理时，会导致带有放射性物质的气体被排放到安全壳外污染环境。日本福岛事故的部分放射性物质泄漏就是在主回路释压时发生的。从70年代开始，尽管后期做了进一步改进，沸水堆依旧被认为在设计上存在不足[17]。压水堆的主回路冷却水和蒸汽系统被位于安全壳内的蒸汽发生器隔开，从而大大降低了放射性物质释放到安全壳外环境中的可能性。业界普遍认为压水堆的安全性要高于其它类的堆型。

将轻水堆与石墨堆相比，轻水堆所用的慢化剂和冷却剂都是“水”，水中过量的蒸汽导致产生很多汽泡，形成大量“空隙”，减少了慢化剂水在堆芯的空间。水与汽泡空隙的比例被定义为“气泡反应性系数”。由于“空隙”降低中子速度的能力很差，因此大量快中子无法被“空隙”减速与重原子核碰撞发生裂变反应，从而出现使反应堆功率下降的负反馈。这样的“负气泡反应性系数”也是轻水堆重要的安全特点。

然而，在石墨堆中“气泡反应性系数”并非为负值。石墨堆用固态石墨作产生裂变反应中的中子慢化剂，轻水冷却堆心[18]。在冷却水流量减少的情况下，水中会产生蒸汽“空隙”。水中的蒸气“空隙”吸收中子的能力远不如水，增加反应堆温度会产生更多的蒸汽“空隙”，减弱吸收中子能力，加剧裂变反应，形成增加反应堆能量输出的正反馈。另一方面，在石墨慢化剂数量不变，又没有控制棒对堆芯中子量进行调节的情况下，反应堆产生的热量会维持基本不变。含有大量蒸汽的水无法将足够的反应堆热量携带出堆芯，使得燃料棒不能得到有效的冷却。这样的“正气泡反应性系数” 是前苏联这类高功率通道反应石墨堆型（RBMK）已为人知的设计缺陷，因而需要核电站操作员通过严格遵守反应堆安全操作规程来避免“气泡反应性系数”导致的反应堆能量输出发生正反馈。

为了对核电站反应堆功率输出进行有效的控制和在发生如地震等外部事件时能够使得反应堆实现安全停堆，反应堆控制棒和安全棒的设计也十分重要。他们的基本功能是在其插入堆芯后应能确保减缓反应堆内的裂变反应。但当时切尔诺贝利RBMK这类石墨堆控制棒下部所用材料由石墨部件组成，不同于上部的中子吸收材料碳化硼。

这种设计，控制棒从完全抽出的位置插入反应堆时，石墨部件在插入过程中替代占据控制棒通道中的冷却剂，起到引入局部慢化剂的作用，因此在控制棒插入堆芯的初期会导致反应堆功率增加，而不是所希望的减少。这一设计缺陷在切尔诺贝利事故之前就已经在列宁格勒一座同类电站运行时被发现，也提出过整改方案，但直到事件发生始终没有得到落实[19]。

尽管热核发电的原理早已被人类掌握，如何应对核裂变产生的放射性物质所带来潜在危害仍是一个巨大的挑战。尽管核电站的设计者可以通过操作程序在纸上把电站的运行控制在安全的范围内，但对操作者违反操作程序给电站带来的风险是无法预期和完全控制的。

不仅核电站设计要面对操作者不可预期行为对安全运行的挑战，现代工程中对安全性和可靠性要求甚高的，比如飞机设计也是如此。1972年6月18日英国欧洲航空548号三叉戟客机从希斯罗机场起飞后不久坠毁。通过分析黑匣子记录的数据证实，事故是因驾驶员误操作，在低于225 knots (417 km/h) 和 3000 英尺的高度下收回机翼droops造成的[20]。虽然尸检结果表明机长是一位心脏病患者，但他与两位年轻付机师在登机前后因是否支持退休金方案变更而罢工所发生的争吵同样可能导致机长的操作失误，尽管经验丰富的机长十分清楚一旦发生那样的误操作，将完全失去对飞机的控制。但让飞机设计者想不到的是，在当时的条件下误操作还是发生了。这次坠机后，三叉戟增加了自动保护系统，不给驾驶员留下可能发生误操作的机会。

从工程技术上来讲，核电站出于安全的多重冗余设计使得某些关键参数对核电站安全运行的整体影响仍需要通过运行经验的积累才能逐步掌握像三叉戟设计者没有预计到的潜在隐患。

考虑到核电站设计的复杂性，仅仅靠设计完全杜绝操作可能带来的安全隐患是不十分现实的，因此需要从核电站设计、运行与管理上着手，引入独立的核安全监督和管理机制。为了加强核电站安全管理，英国1965年成立英国核设施监察局（NII）； 1973 年法国在工业部内设立了核安全监管司；美国1975年1月成立了独立的核管会（NRC）；1984年10月中国成立了负责管理民用核设施建造和运行安全的国家核安全局。

第一批被抽调进核安全局的人员主要是来自国家科委、核工业部下属研究院和清华大学工程物理系等部门的技术骨干。1986年前后一批有工作经验的年轻技术人员陆续调入核安全局。在这批技术人员调入核安全局后的一到两年的时间里，被先后派往美国、英国、法国、德国、日本、加拿大和南斯拉夫等国正在运营的核电站、核电设备制造公司、核能研究部门、政府核安全管理部门、核电站设计公司和核电站建造现场进行学习或在职培训。

1986年4月的切尔诺贝利事故引发了人类和平利用核能前所未有的危机，引起了包括国际原子能机构（IAEA）的各国核安全管理部门的重视。同时促进了各国原子能利用及核安全的技术和管理交流。

23  国家核安全局与意大利核安全代表团在长城饭店签署合作协议（1986年10月）