1986年4月26日乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生并泄漏了大量高能辐射物质到大气层中,成为历史上严重的核电事故。

HBO将这个灾难拍成了5集迷你剧《切尔诺贝利》,接近3万人给出的评分高达9.7分。整件事的只有当天在场的人知道,所以的我们,无评这部HBO的迷你剧集是否还原了当日的。

为了不用一边看剧一边翻资料,所以,下面一起来盘点一下当中涉及的硬核知识。

RBMK(石墨核反应堆)是什么?

RBMK是核裂变应堆的一种,也是常用、早使用的一种。

核裂变链式反应:核裂变又称核,(通常是用慢中子轰击)重的原子核(主要是指铀核或钚核)成两个或多个质量较小的原子,同时放出能量的一种核反应形式。在铀原子裂变时,除裂变碎片之外还射出2至3个中子,这个中子又可以引起下一个铀原子的裂变,从而发生连锁反应。

核裂变与减速剂

我们知道中子、原子核都微观的概念,非常非常非常的小。核物质在时,放出的中子速度约3万KM/每秒(光速的十分之一啊),很难命中原子核这么小的物质。所以要想办法把中子的速度给减下来,一般通过减速剂把中子速度降到2KM/每秒,来提高核的几率,继续维持连锁反应。

那核裂变跟石墨有什么关系?

石墨的分子结构具有较高的散射截面和极低的热中子吸收截面,较高的散射截面用以慢化中子,低的吸收截面防止中子被吸收,使得核反应堆能够利用少量燃料达到临界或正常运行。

同时,作为动力用的原子能应堆的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能。石墨完全可以满足上述要求,所以早作为减速剂用于原子应堆。另外,原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个PPm(PPm为百万分之一)。

与石墨作用相反的控制棒

控制棒在应堆起补偿和调节中子反应性以及紧急停堆的作用。制作控制棒的材料其热中子吸收截面大,而散射截面小(与石墨的作用相反)。核电站通过专门驱动机构调节控制棒插入燃料组件的深度,以控制反应堆的反应性,紧急情况下则利用控制棒停堆(这时,控制棒材料大量吸收热中子,使自持链式反应无法维持而中止)。

石墨核反应堆工作科学原理

将大量的立方体的石墨堆砌起来,将核燃料棒插入其中,然后启动反应堆,这样铀235裂变后放出的快中子就会被石墨减速,然后去撞击新的铀235原子核,于是产生链式反应。

RBMK反应堆结构

RBMK-1000核电机组采用的是前苏联独特设计的大型石墨沸水反应堆,用石墨作慢化剂,石墨砌体直径12米,高7米,重约1700吨,沸腾轻水作冷却剂,轻水在压力管内穿过堆芯而被加热沸腾。

堆芯石墨砌体中间孔道内可装1660根燃料管,每个通道内18根燃料管。反应堆是双环路冷却,每个环路与堆芯840根燃料管的平行垂直耐压管相连,堆芯入口处冷却剂温度为270℃进入燃料管道,向上流动,被加热局部沸腾,汇流到一边两个的四个汽包中,汽包中的蒸气直接进入汽轮机厂房,两环路各对一台汽轮发电机组(一堆两机)各发额定功率一半的电功率。

反应堆芯真的会吗?

这堆芯石墨看起来确实不会,这也是为什么剧中的副总工程师在事故发生后一直坚持的反应堆芯不可能会,一定是控制水箱爆了。

从事后给出的调查报告来看,副总工程师确实是对的RBMK反应堆的堆芯不可能。

他们只是闲着关了水泵电源之后,测试反应堆的情况,在没有足够的冷却水补给下反应堆的反应功率失控后,蒸汽压力迅速地增加,导致一场大蒸汽,使反应器顶部移位和受破坏,冷却剂管道爆裂并在屋顶炸开一个洞。为了节省建造费用,反应堆以单一保护层方式兴建。这令放射性污染物在主要压力容器发生蒸汽而破裂之后进入了大气。