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切尔诺贝利40年:退役与威胁并存 | nucinfo.com 一站网聚全球核能信息一站网聚全球核能信息
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摘要
切尔诺贝利核事故40周年之际,现场仍在进行大规模退役工作,但面临战争和无人机袭击等新威胁。事故后果持续影响环境与公众健康,新安全壳受损后的修复成为紧迫任务。约500名工作人员在隔离区轮班工作,监测辐射、管理废物,缓慢推进着将持续数十年的退役进程。

在切尔诺贝利灾难40周年之际,POWER杂志派遣一名自由摄影师和记者前往乌克兰现场,记录仍在进行的庞大退役工作——以及使其复杂化的新威胁。
1986年4月26日当地时间凌晨1点23分,一次突然且不可控的功率骤增摧毁了切尔诺贝利核电站的4号机组,该电站位于基辅以北约130公里(81英里),距离白俄罗斯边境仅20公里(12.5英里)。爆炸——随后燃烧了10天的大火——将反应堆堆芯多达5%的放射性物质释放到大气中,污染扩散至白俄罗斯、乌克兰、俄罗斯和欧洲大部分地区。这仍然是商用核动力反应堆历史上唯一发生辐射相关死亡的事故,其后果——人文、环境、政治和技术——在四十年后仍在回响。
40周年纪念之际,切尔诺贝利现场远非一个静态的纪念场所。电站三台未受损反应堆的退役工作正在进行中。一个巨大的干式乏燃料贮存设施——世界上同类设施中最大的——正处于多年的燃料转移活动中。而新安全壳(NSC,图1)——这个花费超过十年时间设计和建造的巨大拱形结构——在2025年2月的一次无人机袭击中遭受严重损坏,在一个仍然处于战争状态的国家,引发了关于该场址长期安保的紧迫问题。
[表:1. 新安全壳(NSC)的巨大钢拱耸立在周围的工业结构之上,切尔诺贝利核电站的国际合作和信息部一级公共和新闻关系专家Hanna Pidhaina正在现场观察。来源:Jack Goras]
为纪念这一周年,POWER杂志派遣一名自由摄影师和记者前往切尔诺贝利现场,独家了解正在进行的工作和每天执行这些工作的人们。接下来讲述的是世界如何走到今天这一步的故事——以及我们地面团队在现场的发现。
有缺陷的反应堆,一次决定性的试验
切尔诺贝利4号机组是RBMK-1000,一种苏联设计的石墨慢化、沸腾轻水反应堆,热功率为3200 MW。该设计存在一个关键弱点:正空泡系数,意味着冷却剂水的丧失——或其转化为蒸汽——可能加速而非减缓核链式反应。在低功率水平下,低于额定功率的约20%,这一特性使反应堆具有固有的不稳定性,易于发生突然的功率骤增。相比之下,西方反应堆设计则采用负空泡系数,当冷却剂丧失时会自然减弱反应。
4月25日,4号机组人员开始为常规停堆做准备,期间他们计划测试在电网断电和应急柴油发电机启动之间的短暂间隔内,一台惰转的汽轮机是否能提供足够的电力来运行反应堆的冷却泵。此前曾尝试过该试验但结果不明确。关键的是,该试验被当作非核电气试验处理,试验团队与反应堆安全人员之间没有适当的协调。操作人员从未意识到他们即将遵循的程序涉及的核安全影响。
一系列操作员行为加剧了危险。应急堆芯冷却系统被禁用。一个操作错误导致功率骤降至约30 MW热功率——深入正空泡系数占主导的区域。操作员手动撤出了几乎所有控制棒以试图恢复功率,仅插入6至8根,而最低安全要求为30根。到他们在4月26日凌晨试图启动停堆时,反应堆已处于几乎必然导致灾难的状态。控制棒设计中的一个特殊之处实际上在插入时导致了短暂的功率增加,引发了爆炸性的功率骤增。
过热燃料与冷却水的相互作用产生了剧烈的蒸汽爆炸,抬起了1000吨重的反应堆顶盖,撕裂了燃料通道并使控制棒部分卡住。几秒钟后,第二次爆炸——可能由锆-蒸汽反应产生的氢驱动——喷射出燃料碎片和反应堆约1200吨石墨中的四分之一。白炽的碎片在反应堆厂房和汽轮机厂房各处引发火灾,放射性物质开始涌入大气。释放将持续10天,速率各不相同。
人员伤亡
两名电站工作人员在爆炸中死亡。响应汽轮机厂房屋顶火灾的消防员接受了极高的辐射剂量——据估计在某些情况下达到20000毫戈瑞,远远超过8000至10000毫戈瑞的普遍致死阈值。几周内,28名应急响应人员和电站人员死于急性放射病(ARS)。总共有134名现场人员和参与立即清理工作的人员被确认患有急性放射病。
下一波照射落在了“清理人员”身上——这些约60万名工人从苏联各地抽调,在随后的几年里被动员进行应急响应和清理行动。这些清理人员中约有20万人在1986年和1987年工作,接受的剂量平均约为100毫西弗(mSv),有些接受250 mSv或更高。大约1000名应急工作人员和现场人员在最初混乱的一天吸收了最高剂量。
平民也未能幸免。操作人员居住的普里皮亚特镇——距离反应堆仅3公里(1.86英里),有49000人——在爆炸后超过36小时,于4月27日被疏散。三周内,大约115000名居住在30公里(18.6英里)半径内的人员被搬迁。在随后的几年中,另外22万人从污染区重新安置。总共约有33.5万人被迫离开家园。最初的30公里隔离区——约2800平方公里(1081平方英里)——后来扩大到约4000平方公里(1544平方英里)——几乎正好是罗德岛州的大小。
最重要的长期公共卫生后果是事故发生时儿童中的甲状腺癌。许多人饮用了被放射性碘-131污染的牛奶,这使得甲状腺受到了相当大的剂量。根据2018年联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)的报告,在1991年至2015年间,大约有20000例甲状腺癌被诊断出来,患者均为事故发生时18岁或更年轻的人群,其中约四分之一——大约5000例——可能归因于辐射照射。甲状腺癌在早期发现时高度可治愈;在1991年至2005年间诊断的病例中,15例被证明是致命的。除甲状腺癌外,现有证据并未证明普通人群中白血病或其他实体癌的发病率有统计学上的显著增加,尽管2015年一项针对应急工作人员的研究确实发现该队列中实体癌发病率和死亡率的相对风险有所升高。
或许同样具有破坏性的是心理社会效应。多项研究记录了受影响人群中抑郁、酗酒和焦虑发生率的升高。正如经济合作与发展组织(OECD)核能署(NEA)的评估所指出的,事故产生了一种“不信任感”,这种不信任感因辐射是人类感官无法感知而加剧,而政府关于食品安全的相互矛盾的建议进一步加深了公众的恐惧。切尔诺贝利论坛报告得出结论,一种“麻痹的宿命论”已在受影响地区的居民中占据主导地位,由关于辐射威胁的神话和误解所驱动,导致了其所谓的“依赖文化”。
事故后的首要任务是停止释放。在最初的10天里,直升机向燃烧的堆芯投下了约5000吨硼、白云石、沙子、黏土和铅。到1986年10月,一座巨大的混凝土掩体——“石棺”——在紧急施工的非凡壮举中被竖立在受损的反应堆周围(图2)。但该结构从未打算永久使用。在极端辐射条件下仓促建造,设计使用寿命为20至30年。大约200吨高度放射性的含燃料材料被埋在其中,随着时间的推移,人们对石棺在高辐射水平持续冲击下的结构完整性日益担忧。
[表:2. 1986年灾难后,在4号机组反应堆上迅速建造了一个混凝土物体掩体。它现在本身被封闭在新安全壳内。来源:Jack Goras]
1997年,七国集团、欧盟委员会和乌克兰同意资助切尔诺贝利掩体实施计划,由欧洲复兴开发银行(EBRD)管理。核心是新安全壳——一个巨大的拱形钢结构,跨度260米(853英尺),高110米(361英尺),长165米(541英尺)。重达36000吨,它成为有史以来建造的最大的可移动陆基结构。为了保护建筑工人免受辐射,新安全壳在反应堆旁边的轨道上组装,然后于2016年11月被推入石棺上方327米(1073英尺)的位置。它于2020年正式移交给乌克兰当局,设计使用寿命至少为100年。掩体实施计划的总成本达到约21.5亿欧元,由45个捐助国和欧洲复兴开发银行自身资助。
新安全壳配备了内部起重机和远程操作设备,旨在最终使工程师能够拆除原始石棺并从反应堆厂房底部移除含燃料材料——这是消除现场核危险最关键的一步。2023年12月,原始掩体内放射性废物贮存的许可证延长至2029年10月,由于资金短缺、COVID-19大流行和持续的冲突,完成不稳定结构拆除的最后期限被推迟。
尽管切尔诺贝利最后一个运行的反应堆——3号机组——已于2000年12月关闭,但该场址仍然是一个庞大的工业运营场所。1号、2号和3号机组的退役工作正在按照2014年批准的阶段性计划进行,该计划设想在2028年前将反应堆置于安全贮存状态,到2046年进一步移除设备,并在2064年最终拆除。
一个重要的里程碑是ISF-2的投运,这是由Holtec International建造的临时乏燃料贮存设施。ISF-2于2020年1月完工,自2021年7月起全面运行,是世界上最大的干式乏燃料贮存设施,设计可容纳21217个RBMK燃料组件,使用寿命至少为100年。该设施包括一个处理厂——这是RBMK燃料的首个同类设施——切割组件,将材料放入充满惰性气体的双层罐中,并将其焊接密封后贮存在混凝土干式贮存库中。到2025年底,大约四分之一的乏燃料组件已从ISF-1的旧湿式贮存设施转移过来,整个活动预计需要大约十年时间。
该场址的任务超出了其自身的遗留废物。一个独立的中央乏燃料贮存设施(CSFSF)——同样由Holtec在隔离区内建造——于2023年12月开始全面运行。它贮存来自乌克兰VVER压水堆机组的乏燃料,消除了该国以前对俄罗斯乏燃料管理的依赖——这一战略考量在2022年2月俄罗斯全面入侵乌克兰后变得尤为紧迫。
那次入侵将战争直接带到了切尔诺贝利的大门口。俄罗斯军队于2022年2月24日——全面入侵的第一天——占领了该场址,并控制了超过五周。占领期间,电站于3月9日失去电网连接,被迫依赖备用柴油发电机。工作人员数周无法轮换。尽管国际原子能机构(IAEA)评估认为整个占领期间辐射水平保持低位,但这一事件凸显了冲突地区核设施的脆弱性。在3月31日俄罗斯撤军后,国际原子能机构在该场址建立了常设轮换任务,自2023年初以来核安全和核安保专家一直驻扎在那里。
随后,在2025年2月14日,一架无人机击中新安全壳的屋顶,击穿了外部和内部的钢覆层(图3),并形成了一个直径约6米(19.7英尺)的洞。覆层板之间的隔热层起火,闷烧了近三周,直到3月7日才被扑灭。整个事件期间辐射水平保持正常。然而,2025年12月国际原子能机构的一份安全评估确认,由于击穿,新安全壳已失去其主要封存能力,尽管承重结构和监测系统未受损。欧洲复兴开发银行估计修复成本可能超过1亿欧元,该结构可能无法完全恢复到其原始设计状态。临时修复计划于今年进行。
[表:3. 当地制片人和翻译Alice Marchuk站在新安全壳附近一个用胶带围起来的区域内的扭曲金属板旁,这是2025年2月无人机袭击击穿该结构并引发火灾后留下的碎片。来源:Jack Goras]
40年后,切尔诺贝利现场是一个深远的过去与动荡的现在碰撞的地方。隔离区曾居住着超过10万人,现已成为一个意外形成的野生动物保护区,在人类栖息地缺失的情况下哺乳动物种群繁衍生息——即使它同时作为一个活跃的工业退役活动的前线和战时脆弱性的焦点。前苏联总统米哈伊尔·戈尔巴乔夫曾表示,切尔诺贝利是比改革本身更重要的导致苏联解体的因素。事故对全球核安全文化、应急准备和国际合作的回响同样深远。
为了理解这一周年在实践中的意义——不是作为一个历史抽象概念,而是作为日常生活的现实——POWER杂志前往现场,与那些继续进行使切尔诺贝利安全的艰苦工作的工人、工程师和专家交谈。他们告诉我们的内容提供了一个窗口,让我们了解核工业所面临的最复杂的退役挑战之一,现在又因一场没有结束迹象的战争而变得更加复杂。
每天大约有500人在切尔诺贝利现场工作。他们操作封存系统,管理液态放射性废物,维护工业综合体,并监测辐射安全。大多数人住在斯拉夫蒂奇,一个距离约30公里(18.6英里)的卫星城镇,这是在1986年灾难后为电站工人专门建造的。战前,员工每天乘火车通勤,但铁路线穿过白俄罗斯领土,并在2022年俄罗斯入侵期间受损。尽管距离相当短,但现在的公路旅程需要长达6个小时,因为没有直达路线,关键桥梁已被摧毁,并且多个军事检查站需要反复核对证件。冬季状况在未得到适当维护的道路上耗费更多时间。因此,工人在连续工作13天后回家休息11天。
轮换日程造成心理负担。工人们描述第一周尚可应付,但表示连续工作约10天后,一种认知迟钝开始出现——处于一种凭反射而非清晰思考操作的状态。那些从事单调办公室工作的人发现这种影响比那些在任务间切换并与他人互动的人更严重。几名工人表示,11天的休假往往不足以在下一个轮换开始前完全恢复。
局外人常常对活动规模感到惊讶。"人们问,你们为什么留在那里?"切尔诺贝利核电站国际合作和信息部一级公共和新闻关系专家Hanna Pidhaina告诉POWER杂志。为了回答这个问题,她说,"有很多工作要做。"这个地方对她来说既不危险也不戏剧化。"这个地方被遗弃了。感觉平静。有人可能在这里感到危险,但对我来说,这里是工业场所——而且大自然已经占领了这个地方,"Pidhaina说。
追踪看不见、感觉不到的任务落在了国家专门企业生态中心身上,其起源可追溯到1986年在切尔诺贝利核电站建立的对外剂量测定实验室。其主任Mykola Vasylovych Bespaly(图4)自1986年8月1日——爆炸后仅几个月——就在那里工作,现年62岁的他几乎整个成年生活都在测量事故的辐射指纹。
[表:4. 辐射剂量测定中心主任Mykola Vasylovych Bespaly坐在生态中心的办公室里。灾难发生近40年后,Bespaly及其团队继续监测整个隔离区的辐射水平。来源:Jack Goras]
监测基础设施是广泛的。一个由38个伽马传感器组成的自动化网络分布在隔离区各处,将实时数据传输到中央调度单元。18个固定监测站通过过滤器泵送空气,用于实验室分析放射性核素组成,5个配备门式监测系统的控制剂量检查点自动扫描离开该区域的每辆车。如果辐射水平超过阈值,声光警报会触发剂量学专家的手动检查,如果确认污染,则进行去污。
生态中心的光谱实验室每年收集约4500个样品——土壤、水、空气过滤器、生物材料,甚至当地生物如蘑菇和小龙虾——并使用伽马、阿尔法和贝塔光谱法每年进行约9000次分析。主要关注的同位素是铯-137和锶-90,两者的半衰期均为约30年,以及更持久的放射性核素,包括钚-239(半衰期为24500年),以及镅-241和原始燃料中残留的铀。根据生态中心的一个计算——应用主要半衰期10倍的安全系数——普里皮亚特理论上可能在大约24.9万年后再次变得适宜居住。
总体而言,整个区域的辐射水平一直在下降,但情况远非均匀。污染呈不规则斑块状分布,水平在很短的距离内可能急剧变化。电站周围10公里(6.2英里)的区域仍然是污染最严重的地区,爆炸后放射性沉降物分布不均。事故后的头两到三周,碘-131存在,然后衰变消失,但寿命更长的铯、钚和锶仍然存在。
2022年初为期五周的俄罗斯占领留下了仍在修复的身体和制度伤痕。生态中心的光谱实验室(图5)——曾于2015年在欧盟(EU)支持下建立——实际上被摧毁。俄罗斯军队将计算机和硬盘散落在地板上,并破坏了该设施的机器人设备。显示器和屏幕被砸碎。据所有报道,占领军对所破坏的东西或周围的辐射风险知之甚少——不过值得注意的是,没有使用手榴弹,显然是因为士兵不知道设施下面储存着什么。实验室中的每个监测系统都需要完全恢复。自那以后,欧盟的第二阶段援助为实验室重新配备了来自Canberra和Ortec的欧洲制造仪器。
[表:5. 生态中心实验室主任Leonid Mikhailovych Bogdan使用欧盟资助的设备工作,这些设备是2022年俄罗斯占领期间实验室被毁后修复的一部分。来源:Jack Goras]
当俄罗斯军队占领切尔诺贝利时,约150名电站工作人员留在现场,在没有轮换的情况下持续操作关键系统整整一个月。首次人员交换发生在3月24日,当时乌克兰与俄罗斯谈判,允许约100名工人轮换出去,并允许约40名替代人员进入。任何担任监督或安全关键角色的人员都必须留下。占领还带走了驻扎在现场或附近的176名乌克兰士兵,他们被作为战俘带走。截至POWER杂志访问时,其中6名士兵仍未返回。
占领的物理证据仍然可见。俄罗斯的堑壕和防御工事——用沙袋、石笼网和瓦砾建造——沿着场址附近的道路排列,部分被积雪覆盖但仍然可识别。POWER杂志的记者了解到,在一个沙袋结构内发现了一份俄罗斯报纸《共青团真理报》的副本,证明即使在占领期间,新鲜报纸也被送到军队手中。其中有一篇关于所谓"乌克兰生物实验室"的文章,包含关于"脏弹"的指控,以及一张据称显示实验室位置的地图。防御工事的沙袋是用来自俄罗斯库尔斯克一家磨坊的面粉袋制成的。
隔离区最引人注目的景象之一是现在郁郁葱葱的森林,那里曾经是所谓的"红森林"。1986年爆炸后,风将放射性核素向西吹入一片针叶林,这些树木特别擅长吸收放射性颗粒。松针变黄,然后变红,给这片森林带来了严峻的名字(图6)。军用工程设备被部署来拔除受污染的树木,并将其就地掩埋,创建了一个被指定为临时放射性废物定位场址的地方。在随后的几十年里,一个新的森林在掩埋地上生长起来。游客常常惊讶地看到他们以为是一片荒地上生机勃勃的绿色植物——不知道受污染的树木就埋在表面之下。
[表:6. 一个苏联时代的标志,标记着"红森林",这是切尔诺贝利隔离区内污染最严重的地区之一,在4号机组灾难期间受到污染。大自然此后已经重新占领了该地区的大部分区域。来源:Jack Goras]
附近,Kopachi村——距离电站最近的定居点之一——讲述了一个不同的净化失败的故事。在净化努力被证明无效后,当局拆除了村庄的房屋,并将其就地掩埋。一所幼儿园、村委会建筑和集体农场被摧毁。只有三座建筑保留下来,可能被用作清理人员的总部。爆炸后的混乱日子里,村里的奶牛继续挤了几天奶,污染的牛奶被送到切尔诺贝利的一家奶酪厂。根据POWER杂志在当地联系的消息来源,这些产品到达了消费者手中。
普里皮亚特本身就是一个令人难忘的时间胶囊。该市成立于1970年2月4日,灾难发生时只有16岁零82天。在其鼎盛时期,它是超过49000名成年人和约17000名儿童的家园——一个年轻的城市,居民平均年龄仅为26岁,每年增长500至600人。
按照苏联标准,这是一个特权之地。食品或消费品不短缺,家具无需像其他地方那样漫长的等待名单即可获得,职业晋升也容易获得。该市拥有超过30000株玫瑰丛,赢得了"玫瑰之城"的绰号。"Energetik文化宫"(图7)设有一个配备先进舞台灯光的音乐厅,甚至还举办过播放外国音乐的迪斯科舞会,这在苏联其他地方是官方禁止的。规划了五个住宅区,每个区有三所幼儿园和大型学校,以支持预计将达到8万的人口。
[表:7. 为普里皮亚特的工人建造的现代设施中包括Energetik文化宫,其中设有篮球场、游泳池和其他娱乐设施。灾难发生后,该场地遭到破坏,处于破败状态。来源:Jack Goras]
疏散在爆炸后超过36小时终于到来,需要1200多辆公交车,根据人口计算分配到每个住宅楼。然而,普里皮亚特并未完全无人居住。消防员、警察、市政公用事业工人和医务人员留下来维持基本的基础设施。后来,化学部队进行了大规模的净化,移除了表层土壤并铺设了新的沥青。最初几年发生了抢劫。今天,经过40年的衰败,建筑物处于严重恶化状态。玫瑰已经恢复为野生玫瑰果。苏联的街道名称仍然保留——去共产主义化尚未触及隔离区。
另一个冷战文物在隔离区内保存着:Duga雷达,一个巨大的苏联超视距预警系统,代号5N32,于1972年至1976年间在秘密军事城镇切尔诺贝利-2建造。该系统的两个相控阵天线——较大的高达150米(492英尺),长2公里(1.24英里)——由切尔诺贝利核电站供电,旨在探测900至3000公里(559至1864英里)范围内的美国导弹发射。在国际上被称为"俄罗斯啄木鸟",因为它广播的重复敲击信号干扰了民用航空,并引起了美国、英国和加拿大的抗议,该系统在1986年事故后被废弃。高耸的天线仍然存在(图8),是嵌入在这片景观中重叠的冷战历史和核历史的锈蚀纪念碑。
[表:8. Duga雷达,一个巨大的苏联预警防御系统,矗立在切尔诺贝利隔离区内。这个曾经保密的冷战设施现在是该地区最易辨认的地标之一。来源:Jack Goras]
当被问及切尔诺贝利对全球核工业最紧迫的教训是什么时,与POWER杂志交谈的电厂工作人员给出的答案以其直接性而引人注目。"安全规则必须始终放在第一位,"一个人说。"财务或政治压力绝不能凌驾于安全之上。所有安全规则都需要被遵守,不应该有个人或政治目标"影响决策。这是一个由那些生活在违反这些原则后果中的人们不加抽象地传达的信息。
工作人员希望纠正的一个持续误解是,认为整个场址都有致命辐射。实际上,辐射安全规程已经建立得很完善,在许多区域在受控条件下工作是安全的。他们强调,危险不在于想象中覆盖的辐射,而在于污染的不均匀分布——可能在短距离内移动的热点——以及长寿命同位素构成危害的持续时间。
该场址的当务之急是修复2025年2月无人机袭击后的新安全壳。运营由乌克兰政府资助,但主要资本项目,包括拱顶修复,取决于欧洲合作伙伴。退役工作本身只能以极其谨慎的速度进行:每件设备都必须单独拆卸和去污,这个过程已经进行了几十年,并将继续几十年。乌克兰警卫现在守卫着周边,国际原子能机构保持其常设轮换存在。
尽管如此,工人们对未来表达了谨慎的乐观。他们设想隔离区最终将容纳更多的科学实验室和放射性废物设施,吸引研究人员和专家来到这片景观,尽管存在所有危险,但它为研究辐射对生态系统的长期影响提供了一个无与伦比的天然实验室。他们希望退役工作能够顺利进行,尽管切尔诺贝利没有人幻想快速的时间表。
在有缺陷的反应堆设计、管理不善的安全试验和一系列操作员错误共同导致历史上最严重的核事故40年后,切尔诺贝利既作为警告又作为工作场所而存在。穿过其大门的500人没有对这里发生的事抱有幻想,但他们继续前进。拱顶可能受损,时间表不确定,战争未解决,但灯光保持亮着,剂量计持续读数,退役的缓慢、有条不紊的工作仍在继续。在一个以灾难为特征的地方,这种坚持可能是最重要的故事。
点击下方幻灯片查看切尔诺贝利隔离区内的40张独家图片。(摄影:Jack Goras)
—Alice Marchuk是乌克兰制片人和翻译,Jack Goras是自由摄影师,Aaron Larson是POWER杂志的执行编辑。