切爾諾貝爾核事故二十周年（第一篇）
切爾諾貝爾核事故二十周年（第一篇）
楊少蕙
2006年6月
在1986年4月26日切爾諾貝爾核電站發生爆炸，洩漏大量輻射影響烏克蘭、俄羅斯、白俄羅斯和歐洲其他地方。這是迄今為止核工業歷史上最嚴重的核事故。二十年過去了，但人們仍然對這場事故有深刻的記憶，依然十分關注事故後期輻射和健康影響。多個國際組織例如國際原子能機構 （IAEA） 、聯合國原子輻射效應科學委員會 （UNSCEAR） 及經濟合作與發展組織核能機構 （OECD/NEA） 都對事故過程，傷亡情況，輻射劑量和健康及環境影響作出報告。
在切爾諾貝爾核事故中毀壞的4號反應堆（來源：切爾諾貝爾論壇）
切爾諾貝爾核電站位置及廠房資料
切爾諾貝爾核電站位於烏克蘭首都基輔（Kiev）以北130公里，靠近白俄羅斯，毗鄰普里皮亞季河（River Pripyat）。在事故時，在核電站30公里半徑範圍內的總人口在115,000與135,000之間，其中49,000名核電站僱員及其家屬居住於3公里外的普里皮亞季鎮（Pripyat），而在核電站東南面15公里的切爾諾貝爾市有居民12,500人。
切爾諾貝爾核電站位置（Source: Globalis.gvu.unu.edu）
核電站由四個壓力管式石墨慢化沸水反應堆（RBMK-1000）組成，每個能產生1000兆瓦特（MW）的電量，當時四個反應堆共提供了烏克蘭10%的電力。廠房的工程始於1970年代，1號及2號反應堆於1977年啟用，接著3號及4號亦於1983年相繼啟用。在事故時，核電站還有兩個反應堆在建造中，事故後被迫停建。
從已荒廢的普里皮亞季鎮遠望切爾諾貝爾核電站（Source: www.iaea.org- Revisiting Chernobyl's Lost City）
切爾諾貝爾核電站所採用的RBMK-1000反應堆
切爾諾貝爾核電站採用RBMK-1000類型反應堆。 RBMK-1000是前蘇聯設計的一種以普通沸水為冷卻劑、石墨為慢化劑的壓力管式反應堆。
沸水作為一種冷卻劑及提供蒸汽用來推動渦輪機。反應堆的冷卻系統是雙迴路的，輕水在冷卻迴路 I 流過壓力管，被管內的鈾燃料加熱沸騰，並經冷卻迴路 II 供應蒸汽給兩台500兆瓦特渦輪機。
石墨慢化劑將中子速度減慢，令中子更有效地使燃料產生核分裂。反應堆的石墨堆芯大約是7米高和直徑12米，中間孔道可容納1661根壓力管和211支控制棒。反應堆的功率是透過升降控制棒來操縱，當插入控制棒時，中子會被吸收而降低裂變速度。
RBMK-1000在設計上存在缺點，帶來潛在的安全危險。 在低功率輸出，反應堆變得不穩定，功率會突然急劇上升。因此正常操作程序包括三種安全保護程式：一個緊急堆心冷卻系統，保持以不低於200兆瓦特電功率運行的要求，和最小插入30個控制棒。
壓力管式石墨慢化沸水反應堆 （RBMK-1000）（（Source: OECD/NEA, 2002））
切爾諾貝爾核事故的經過
切爾諾貝爾核電站 4 號機組於 1986 年 4 月 25 日停機，進行例行檢修。當時決定試驗在停堆情況下，減速的渦輪機能否提供足夠的電力支援應急設備和堆心冷卻系統的運行，直至應急發電機開始供電。
可惜，在試驗時因機組人員沒有與核安全管理人員進行適當的溝通，以致試驗的安全預防措施不夠充分。而且機組人員進行了一些偏離安全程式的操作，造成了潛在的危險事態。同時反應堆在設計上存在缺點，當操作失誤時，引致反應堆不受控制，發生意外。
當反應堆低功率運行時，誘發了一個突然及難以控制的功率高峰。在缺乏緊急冷卻設施和插入足夠數量的控制棒情況下，高功率運行的反應堆發生了劇烈的爆炸，幾乎完全摧毀了反應堆。加上在反應堆內石墨減速棒和其他材料發生大火，使這場災難惡化，令放射性物質廣泛且較長時間釋放到環境中。
除了切爾諾貝爾核電站所採用的RMBK-1000反應堆之外，商業運行的核電站還會使用哪些種類的反應堆？
目前世界各地的核能發電反應堆約有四百四十個。用作商業運行的反應堆主要包括：
- 壓水式反應堆 （壓水堆）
- 沸水式反應堆 （沸水堆）
- 重水壓水式反應堆 （CANDU）
- 壓力管式石墨慢化沸水反應堆 （RBMK）
- 壓水式反應堆 （壓水堆）
- 沸水式反應堆 （沸水堆）
- 重水壓水式反應堆 （CANDU）
- 壓力管式石墨慢化沸水反應堆 （RBMK）
現時商業運行的反應堆中，超過五成屬壓水式反應堆。而大亞灣 廣東核電站及 嶺澳核電站亦是其中的例子。
大亞灣核電站會否發生類似切爾諾貝爾核事故的意外？
大亞灣核電站是使用壓水式反應堆，與切爾諾貝爾核電站反應堆的設計完全不同，故不可能發生像切爾諾貝爾核事故那樣的意外。
大亞灣核電站與切爾諾貝爾核電站的比較：
| 大亞灣核電站 | 切爾諾貝爾核電站 |
|---|---|
| 反應堆性能比較穩定，堆內無易燃物質。同樣的水用作冷卻和慢化劑。在失去冷卻劑時，反應堆會同時降低功率 | 在低功率輸出，反應堆變得不穩定，功率會突然急劇上升。堆內有大量石墨，在高溫下容易燃燒 |
| 採用壓力容器結構，焊縫和密封接頭較少 | 採用壓力管結構，堆內有很多壓力管，焊縫和密封接頭很多 |
| 結構緊密。萬一主冷卻迴路發生故障，可以簡便地啟動堆心緊急冷卻系統 | 體積龐大。當主冷卻迴路發生故障時，較難啟動堆心緊急冷卻系統 |
| 有防止放射性物質外泄的堅固安全殼 | 只有部分設備放在混凝土屏蔽內，反應堆廠房不能承受內壓，不能防止放射性物質外泄 |
參考資料：
[1] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation （UNSCEAR）, Source, Effects and Risks of Ionizing Radiation, Annex D: Exposures from the Chernobyl Accident, 1998. （只提供英文版本）
[2] Nuclear Energy Agency, Organization for Economic Co-operation and Development （OECD/NEA）, Chernobyl: Assessment of Radiological and Health Impacts, 2002 Update of Chernobyl: Ten Years On, 2002. （只提供英文版本）
[1] United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation （UNSCEAR）, Source, Effects and Risks of Ionizing Radiation, Annex D: Exposures from the Chernobyl Accident, 1998. （只提供英文版本）
[2] Nuclear Energy Agency, Organization for Economic Co-operation and Development （OECD/NEA）, Chernobyl: Assessment of Radiological and Health Impacts, 2002 Update of Chernobyl: Ten Years On, 2002. （只提供英文版本）