曆史不會忘記 - 我知道的切爾諾貝利
我抬起雙臂，把手放在放射性劑量探測儀兩側的傳感儀上，幾秒鍾後探測儀上的指示燈由紅變綠，顯示我身上的放射性劑量沒有超過標準。推開右側的金屬欄杆，我通過了離開切爾諾貝利核電站輻射防護隔離區的第二道，也是最後一道檢測。
在等待同行的其他人陸續通過探測儀的時候，我忽然想起，這已經不是我第一次通過核電站γ劑量探測儀了。上一次是在二十多年前，作為主監督員代表國家核安全局去浙江海鹽參加秦山核電站一期工程反應堆首次裝料檢查。
1 放射性劑量檢測儀
秦山核電站是中國自己設計和建造的第一座商用核電站。那時，商用核電站的建造和運行的核安全監督在中國都還是剛剛起步。從1984年10月30日國務院發文批準成立負責管理民用核設施建造和運行安全的國家核安全局到發生切爾諾貝利事件不到一年半的時間……
人到齊了吧大家跟我走，領隊的喊話聲打斷了我的回憶。在她的帶領下我們走出檢測站驅車離開，結束了在切爾諾貝利核電站的訪問。
2 切爾諾貝利輻射防護隔離區入口
（一）走進隔離區
1986年4月26日淩晨5時，蘇聯部長會議主席雷日科夫收到了時任能源部長馬約列次切爾諾貝利發生事故的報告。
4月26日上午11時，事故發生後10小時，蘇聯政府應急臨時委員會成立。下午4點臨時委員會在前蘇聯部長會議副主席鮑裏斯·謝爾比那率領下乘專機飛往烏克蘭基輔後乘車抵達切爾諾貝利指揮核電站搶險工作。
4月26日晚8時，事故發生後18小時，臨時委員會專家決定緊急疏散3公裏半徑範圍內的普裏皮亞季鎮和切爾諾貝利鎮上的全部居民[1][2]。當天夜裏，時任前蘇聯部長會議主席的雷日科夫接到謝爾比那電話，請求調軍隊協助撤離工作。蘇聯武裝力量總參謀長謝爾蓋·阿赫羅梅耶夫表示同意[3]。
4月27日上午11時，事故發生後34小時，1390輛大巴和3列火車抵達普裏皮亞季開始第一批居民疏散。撤離開始於下午2點，在當地播送了緊急疏散廣播[4]。數小時後5.3萬居民全部撤離完畢[1]。這時是事故發生後38個小時。盡管被疏散的居民在當時被告知隻是短期臨時疏散，但他們當中的大多數人再也沒有回到過曾經居住過的地方。
3 疏散居民的大巴（翻拍自烏克蘭基輔切爾諾貝利博物館）
4月28日淩晨，爆炸發生後48小時，蘇聯政府開始組織疏散半徑範圍10公裏內的城鎮居民[5]。
4月28日（切爾諾貝利時間9:30前後），1100公裏外的瑞典Forsmark核電廠例行檢查發現工作人員的鞋底帶有輻射物質，但當時並不清楚放射性物質來自何處[6]。據維基百科介紹，當晚9時，蘇聯電視台在新聞節目中向外界公布了切爾諾貝利核事故的消息。
4月29日，事故發生後的第三天，應急行動小組做出了30公裏區域內常駐居民撤離的決定。
5月6日，30公裏半徑區域內的居民撤離工作結束。至此切爾諾貝利隔離區內的居民全部疏散完畢。
事故發生後在核電廠周邊設立隔離區並對區域內的居民進行疏散是一種國際慣例。切爾諾貝利事故後居民疏散的最大半徑是30公裏，範圍包括相鄰的前蘇聯加盟共和國白俄羅斯。
日本福島事故發生核泄漏後疏散了距核電廠20公裏半徑範圍內約60萬居民。雖然國際上對核電站輻射防護區的規模有相應的規定，但是各國對核電站事故導致核泄漏後周邊區域居民疏散的最大半徑不盡相同。一般認為福島選擇比切爾諾貝利小10公裏的隔離區很大程度上是從核泄漏的程度、周邊人口密度和對經濟的影響來考慮的。
居民疏散後留下的約2600平方公裏區域便成了現在的切爾諾貝利隔離區。隔離區設立後，蘇聯政府一直保持著對區內的輻射量的監測。在4號反應堆被填埋，並確定不再會死灰複燃後，政府繼續清理了因反應堆爆炸而泄露到區域內的放射性物質。清理完成後，少數當地居民選擇回到他們原先居住的房子裏。特別是那些已經不工作的老人，深深眷戀著他們居住了一生的地方。從1986到2000年，多數嚴重汙染區域內的常住人口幾乎增長了三倍，約為三萬五千人[7][8]。
2011年烏克蘭政府宣布將切爾諾貝利核電站周圍廢墟地區變成旅遊景點，這一區域才再次對外人開放。現在遊客進入30公裏半徑輻射防護隔離區參觀，領隊先會帶你去看路兩邊樹林中的那些居民撤離後廢棄的住房，學校，劇院和商店等建築。走進這些建築可以看到那些隻有在電影裏才能看到的上世紀80年代蘇聯社會的場景。
4 廢棄的辦公樓
5 廢棄的居民樓
6 廢棄的電影院
7 居民區小商店
蘇聯1991年解體後不久切爾諾貝利隔離區內的治安也隨之惡化，居民疏散時來不及帶走的物品被周邊一些不怕死的人洗劫一空。即便是像商店、文化館、體育館、學校和幼兒園這樣的地方也沒能幸免。洗劫者盜走了他們能找到的所有貴重物品，同時進行了不同程度的破壞。盡管現在隔離區內的物品還是80年代殘存下來的，但遊客進入隔離區看到的一片狼藉已經不是當年倉促撤離的時候留下的場景了。
8 超市出口
9 幼兒園宿舍
10 廢棄的學校教室
冷戰的年代，蘇聯作為核武器大國，從兒童開始就進行防化防輻射教育和演習訓練，在中學的實驗室裏我們可以看到大量被遺棄的防毒麵具。
11 學校防化實驗室
12 社區小禮堂
13 體育中心廢棄的遊泳池
14 足球場看台
15 遊樂場碰碰車
16 遊樂場摩天輪
17 遺棄的私家轎車
領隊指著路邊的一棟房子告訴我們，它的主人是一位80多歲的老奶奶，幾年前剛剛去世。在她去世前，每當有遊客來訪時，她都會出來和遊客打招呼。到了秋天，她還會拿出自家樹上摘的果子請遊客們吃。但是沒有遊客嚐試著享用老人送上的水果，因為進入隔離區前領隊已經告誡大家，為了避免放射性汙染，除了在指定地點，不能食用其它地方的水和食品。如果在切爾諾貝利隔離區設立的兩道關口進行檢測時發現遊客放射性劑量超標，依據法律該遊客必須在隔離區接受處理，直到放射性指標正常為止。
18 傳說中老奶奶的房子
19 房子內的臥室
為了防止隔離區內的汙染擴散，受輻射影響嚴重的村落被推土機鏟平，然後被掩埋在地下。目前遊客可以參觀的建築物是沒有被掩埋的。這些建築物的周邊殘留著一些放射性劑量較高的土壤。
事故發生後，4號反應堆以北四平方公裏的鬆樹林因受到過量輻射而導致死亡[9]。死亡後的鬆林呈棕紅顏色，該區域因而得名“紅色森林”。部分受汙染的林木被推土機產平後掩埋[10] ，並重植新的樹苗[11]。當遊客來到這片紅色森林邊上的時候，領隊會拿出之前的圖片向遊客展示前後的不同。盡管這一區域放射性汙染依舊十分嚴重，但現在可以看到一些白樺樹取代了以前的鬆樹。
為了確保放射性物質不因動物的自然遷移擴散到隔離區外，作為去除放射性汙染工作的一部分，前蘇聯政府專門組織對區內的動物進行了獵殺，特別是之前常在該地區出沒的野狼[12]。
20 隔離區內的流浪狗
30多年過去了，這片受到嚴重放射性汙染的地方，野生動物不僅沒有像想象的那樣絕跡，他們的隊伍反而在與外界隔絕的自然環境下不斷繁衍壯大。盡管這片無人區今天仍然被認為是高度汙染而不能居住，但在限製人類活動的情況下，部分野生動物卻能繁衍成長，並有突破隔離區的界限的趨勢。一份研究報告顯示，科學家對14種目前生活在隔離區的哺乳動物進行了觀察，沒有證據證明切爾諾貝利事故後隔離區內“動物繁衍受到核汙染抑製”[12]。
（二）事件的回顧
把時間倒回到35年前的1986年4月25日。按照計劃額定功率3200MW的切爾諾貝利4號機組將在當天在進行反應堆停堆維護的時候，進行一次模擬發生電源故障情況下靠電廠汽輪發電機慣性轉動發出的電來驅動反應堆冷卻係統主泵運行的測試。測試的目的是評估靠汽輪發電機的惰轉能否在場內應急柴油發電機啟動，到為冷卻係統主泵滿負荷運行供電的數分鍾時間內提供足夠的電量，保證反應堆冷卻係統主泵正常運行，並確保安全停堆。
按照測試程序，開始測試前應先將反應堆功率調至700到800MW之間並保證汽輪發電機滿速進行；開始測試後先切斷汽輪發電機蒸汽供給，然後記錄汽輪發電機供電量，判斷是否足夠維持到將主泵供電切換到暖機完成後的場內應急柴油發電機，然後停止汽輪發電機發電。
為了能夠完成以上測試程序，操作員需要解除一係列的安全保護，監測和報警設備和裝置的功能。這些操作包括切換反應堆物理功率密度分布控製係統（PPDDCS）到反應堆控製和保護係統(RCPS)和關閉應急堆芯冷卻係統（ECCS）。後者在局部自動控製和保護（LAC-LAP）係統失效的情況下可以通過向堆芯注入硼水實現緊急停堆。
PPDDCS的中子通量探測器位於堆內，RCPS設計有堆內和堆外兩套探測器，但在運行功率低於10%滿功率時隻有反應堆控製係統的堆外探測器處於工作狀態確定反應堆功率和分布。
以下是電廠發生事故前24小時操作記錄：
4月25日
01:06 開始反應堆降功率。
03:47 反應堆功率降到滿功率的一半1600 MW。
13:05 關閉兩台中的一台汽輪發電機。
14:00 接到電力調配部門要求，為滿足電網高峰期供電需求推後測試需要的降功率，但繼續完成不影響降功率的其它操作步驟，包括關閉ECCS。
18:50 非需要輔助供電設備切換到運行變壓器。
23:10 機組開始繼續降功率。
4月26日
00:05 反應堆功率降到720MW，但存在繼續下降趨勢。
00:28 反應堆功率降到500MW，在進行從局部到整體控製係統切換後出現反應堆功率意外驟降至30MW。為了滿足測試條件，操作員開始人工提升功率，期間一係列異常報警被忽略。
00:34:03 汽水分類器水位報警被操作員忽略。
00:43:37 解除用於關閉兩台汽輪發電機的應急保護係統功能。
01:03 反應堆功率升至200MW，測試開始，相繼打開兩台主冷卻水泵為反應堆測試供水。
01:09 供水流量突然減小。
01:18:52 設計基礎故障報警。
01:23:04 8號汽輪發電機停止供汽，惰轉測試開始。
01:23:40 中央控製係統記錄，按下AZ5按鈕。安全棒和控製棒同時插入堆芯。
01:23:43 所有計數器發出反應堆超功率緊急保護信號。
01:23:47 係統記錄主泵流量迅速下降40%，第一次爆炸發生。
01:23:49 堆芯緊急保護信號顯示壓力上升。
01:23:50 發生第二次爆炸。
從以上的操作記錄我們可以了解到，按照原定計劃，這次導致事故的測試應當在4月25日完成，測試準備工作開始於25日01:06。但14:00 接到電力調配部門要求暫停測試，在低功率下繼續向電網供電，直到23:10供電需求解除，機組開始繼續降功率。
4月26日反應堆的操作被未經過訓練，對測試程序不熟悉的下一班操作員接替。00:05 反應堆功率降至720MW，但因反應堆在低功率下長期運行，無法及時將氙-135轉化成氙-136，後者的存在導致反應堆功率繼續下降，最低至30MW，操作員在不了解氙-136“中毒”會導致功率下降的情況下解除LAC-LAP聯鎖保護，通過從堆芯抽出控製棒和安全棒提升功率。
由於反應堆功率大大低於測試要求，操作人員違反技術操作規定，幾乎將全部211根控製棒抽出提升反應堆功率。01:03 反應堆功率升至200MW，測試在低於規定功率、且不穩定，沒有安全冗餘和必要的控製下開始，一步一步走向災難的深淵。
淩晨1點23分，4號反應堆接連發生兩次爆炸，事故釋放出的放射性劑量相當於廣島原子彈的400倍以上，成為人類近代史上代價最大的事件，經濟損失高達$200 Billion[13]，導致30公裏範圍內共計33萬多居民被迫離開家園[14]，形成了現在沒有常駐居民的切爾諾貝利輻射防護區。
1988年5月2基輔大會報道了臨床診斷的輻射損傷的官方準確數字。參與處理切爾諾貝利事故的237名受到輻射照射的人員中有134人被診斷患有急性放射綜合症。這些人中有28人死於輻射損傷。另有2人死於非輻射爆炸損傷，1人死於冠狀動脈疾病[15]。除去上述28人，事故過後幾年，這一群體中又有14人死亡。但據調查，無法確定他們的死因歸於放射性照射[15]。
另據有關資料，切爾諾貝利撤離群體中約4000人死於輻射相關的癌症[16]。1992年烏克蘭官方公布，已有7000多人死於核輻射。國際衛生組織數據顯示受核輻射死亡人數為9000多人。
在2005年9月舉行的切爾諾貝利論壇上發表報告說，4號反應堆爆炸隻泄漏了3%—4%的放射性物質，導致約4000例甲狀腺癌，主要發病者為青少年和兒童。在搶救核反應堆的工人中，迄今隻有62人直接死於核輻射。基輔大會報道的數據受到環境保護組織綠色和平組織的挑戰，2006年4月該組織發布報告稱，事故導致27萬人患癌，死亡人數多達9.3萬。2008年聯合國原子輻射效應科學委員會（UNSCEAR）的報告《電離輻射的源與效應》在附件D中引用了基輔大會報道的數據。
（三）核電與安全
核能發電的原理是靠可控核裂變發出的熱量把水加熱成高溫蒸汽，然後用高溫蒸汽推動汽輪發電機來發電。1948年9月3日，美國田納西州橡樹嶺實驗室的X-10石墨反應堆成為第一個為提供照明用電的核電站。1954年6月27日，蘇聯奧布寧斯克核電站成為世界上第一個為電網發電的核電站。1956年10月17日，世界上第一個全尺寸核電站，在英國Calder Hall 投入商業運營。
目前投入商業運行的（包括已經退役的）核電站可以按照反應堆用來降低中子運動速度的慢化劑，分成輕水堆、重水堆和石墨堆3種。按照發電時反應堆內水的狀態，輕水堆又可細分成沸水堆和壓水堆。
2
21 中國第一座核電安全殼施工現場（1986）
目前在役和正在建造的核電站，根據其安全性和先進性可分為一、二和三代。有望在2030年前後投入商業運行的第四代核電站在永續性、安全性、可靠性、經濟性、抑製核擴散與物理防護上將有大大改善。
22 第二代壓水核電站英國Sizewell B 安全殼施工現場 （1989）
如果將輕水堆的壓水堆與沸水堆相比，後者在運行中意外失去外供電，主回路因喪失冷卻而超壓需要進行釋壓處理時，會導致帶有放射性物質的氣體被排放到安全殼外汙染環境。日本福島事故的部分放射性物質泄漏就是在主回路釋壓時發生的。從70年代開始，盡管後期做了進一步改進，沸水堆依舊被認為在設計上存在不足[17]。壓水堆的主回路冷卻水和蒸汽係統被位於安全殼內的蒸汽發生器隔開，從而大大降低了放射性物質釋放到安全殼外環境中的可能性。業界普遍認為壓水堆的安全性要高於其它類的堆型。
將輕水堆與石墨堆相比，輕水堆所用的慢化劑和冷卻劑都是“水”，水中過量的蒸汽導致產生很多汽泡，形成大量“空隙”，減少了慢化劑水在堆芯的空間。水與汽泡空隙的比例被定義為“氣泡反應性係數”。由於“空隙”降低中子速度的能力很差，因此大量快中子無法被“空隙”減速與重原子核碰撞發生裂變反應，從而出現使反應堆功率下降的負反饋。這樣的“負氣泡反應性係數”也是輕水堆重要的安全特點。
然而，在石墨堆中“氣泡反應性係數”並非為負值。石墨堆用固態石墨作產生裂變反應中的中子慢化劑，輕水冷卻堆心[18]。在冷卻水流量減少的情況下，水中會產生蒸汽“空隙”。水中的蒸氣“空隙”吸收中子的能力遠不如水，增加反應堆溫度會產生更多的蒸汽“空隙”，減弱吸收中子能力，加劇裂變反應，形成增加反應堆能量輸出的正反饋。另一方麵，在石墨慢化劑數量不變，又沒有控製棒對堆芯中子量進行調節的情況下，反應堆產生的熱量會維持基本不變。含有大量蒸汽的水無法將足夠的反應堆熱量攜帶出堆芯，使得燃料棒不能得到有效的冷卻。這樣的“正氣泡反應性係數” 是前蘇聯這類高功率通道反應石墨堆型（RBMK）已為人知的設計缺陷，因而需要核電站操作員通過嚴格遵守反應堆安全操作規程來避免“氣泡反應性係數”導致的反應堆能量輸出發生正反饋。
為了對核電站反應堆功率輸出進行有效的控製和在發生如地震等外部事件時能夠使得反應堆實現安全停堆，反應堆控製棒和安全棒的設計也十分重要。他們的基本功能是在其插入堆芯後應能確保減緩反應堆內的裂變反應。但當時切爾諾貝利RBMK這類石墨堆控製棒下部所用材料由石墨部件組成，不同於上部的中子吸收材料碳化硼。
這種設計，控製棒從完全抽出的位置插入反應堆時，石墨部件在插入過程中替代占據控製棒通道中的冷卻劑，起到引入局部慢化劑的作用，因此在控製棒插入堆芯的初期會導致反應堆功率增加，而不是所希望的減少。這一設計缺陷在切爾諾貝利事故之前就已經在列寧格勒一座同類電站運行時被發現，也提出過整改方案，但直到事件發生始終沒有得到落實[19]。
盡管熱核發電的原理早已被人類掌握，如何應對核裂變產生的放射性物質所帶來潛在危害仍是一個巨大的挑戰。盡管核電站的設計者可以通過操作程序在紙上把電站的運行控製在安全的範圍內，但對操作者違反操作程序給電站帶來的風險是無法預期和完全控製的。
不僅核電站設計要麵對操作者不可預期行為對安全運行的挑戰，現代工程中對安全性和可靠性要求甚高的，比如飛機設計也是如此。1972年6月18日英國歐洲航空548號三叉戟客機從希斯羅機場起飛後不久墜毀。通過分析黑匣子記錄的數據證實，事故是因駕駛員誤操作，在低於225 knots (417 km/h) 和 3000 英尺的高度下收回機翼droops造成的[20]。雖然屍檢結果表明機長是一位心髒病患者，但他與兩位年輕付機師在登機前後因是否支持退休金方案變更而罷工所發生的爭吵同樣可能導致機長的操作失誤，盡管經驗豐富的機長十分清楚一旦發生那樣的誤操作，將完全失去對飛機的控製。但讓飛機設計者想不到的是，在當時的條件下誤操作還是發生了。這次墜機後，三叉戟增加了自動保護係統，不給駕駛員留下可能發生誤操作的機會。
從工程技術上來講，核電站出於安全的多重冗餘設計使得某些關鍵參數對核電站安全運行的整體影響仍需要通過運行經驗的積累才能逐步掌握像三叉戟設計者沒有預計到的潛在隱患。
考慮到核電站設計的複雜性，僅僅靠設計完全杜絕操作可能帶來的安全隱患是不十分現實的，因此需要從核電站設計、運行與管理上著手，引入獨立的核安全監督和管理機製。為了加強核電站安全管理，英國1965年成立英國核設施監察局（NII）； 1973 年法國在工業部內設立了核安全監管司；美國1975年1月成立了獨立的核管會（NRC）；1984年10月中國成立了負責管理民用核設施建造和運行安全的國家核安全局。
第一批被抽調進核安全局的人員主要是來自國家科委、核工業部下屬研究院和清華大學工程物理係等部門的技術骨幹。1986年前後一批有工作經驗的年輕技術人員陸續調入核安全局。在這批技術人員調入核安全局後的一到兩年的時間裏，被先後派往美國、英國、法國、德國、日本、加拿大和南斯拉夫等國正在運營的核電站、核電設備製造公司、核能研究部門、政府核安全管理部門、核電站設計公司和核電站建造現場進行學習或在職培訓。
1986年4月的切爾諾貝利事故引發了人類和平利用核能前所未有的危機，引起了包括國際原子能機構（IAEA）的各國核安全管理部門的重視。同時促進了各國原子能利用及核安全的技術和管理交流。
23 國家核安全局與意大利核安全代表團在長城飯店簽署合作協議（1986年10月）
（四）事故與分析
切爾諾貝利事故發生後國際原子能機構（IAEA）組織國際核安全谘詢組（INSAG）對事故進行了調查和評估，先後於1986年和1992年發布了兩份的報告INSAG-1[16]和INSAG-7[21]。IAEA的INSAG-7是一篇長達135頁的報告。雖然這份報告的結尾指出其對事故的分析是基於當時所收集到的信息，進一步的信息可能導致對報告結論的變動和更新，但到目前為止IAEA未對INSAG-7進行更新。據此我們可以認為，引用這份報告對事故進行分析是基於事實的分析。
1986年8月，國際原子能機構發布了第一份事故調查報告INSAG-1。這份報告將事故成因主要歸結於切爾諾貝利核電站操作員“違反規定的操作”。從這個角度來看，切爾諾貝利事故的起因源於一係列不幸的“巧合”。
如前所述，導致事故的測試需要在反應堆低功率下由經過專門訓練的4月25日當班的操作員來進行。但25日中午電網對電站輸出功率的額外需求使得當班操作員無法繼續降低反應堆輸出功率，以至於關鍵的發電機惰轉測試被推遲。這就意味著測試需要由未經過訓練的下一班操作員來完成。
4月26日00：05由於接替反應堆操作的工作人員未經過執行測試程序的必要培訓，以及缺乏對測試狀態下反應堆特征的基本了解，麵對反應堆功率下降，操作人員沒有意識到長時間處於低功率運行的反應堆造成的“氙中毒”會對裂變的抑製作用，導致反應堆功率下降。當測試時出現反應堆功率驟降到遠低於測試規定的水平時，為了加速提升反應堆功率，盡快完成測試，操作人員違反技術操作規定，從反應堆中抽出超過規定數量的控製棒和安全棒。
00：28，抽出過量的控製棒和安全棒後，反應堆功率回升到200MW。為了盡早完成測試，在違反反應堆最低功率700MW規定的情況下開始最後的惰轉測試。之前，為了模擬汽輪機惰轉測試條件，操作人員已經關閉了緊急核心冷卻係統，區域自動控製係統和緊急停機係統。在200MW功率下運行一段時間後，反應堆內積累的氙135被燃燒減少後，功率快速上衝。在這種情況下如果堆內留有足夠的安全控製棒，反應堆裂變反應仍在可控製範圍。不幸的是，為了加快提升反應堆功率，堆芯本應最少保留28根安全控製棒，被當班操作員違反安全規程抽得隻剩下18根。這一操作導致堆功控製冗餘度大幅低於原始設計極限，使反應堆處於因出現微小中子擾動便會發生不可控裂變反應的失穩狀態。
1986年8月蘇聯代表團在IAEA維也納特別會議上做報告的前蘇聯無機化學家瓦列利·列加索夫（Valeriy Legasov）在1988年4月27日留下五盤錄音帶[22]後在公寓樓梯間上吊自殺。雖然列加索夫在IAEA的報告對事故進行了深度分析，並且誠實地討論了悲劇的程度和後果，但因他的錄音當時沒有公開，從而引起各種對列加索夫自殺原因的猜測。
列加索夫的自殺在前蘇聯核工業界引起震動，1991年蘇聯核電安全委員會再次展開對切爾諾貝利核事故中壓力管式石墨慢化沸水反應爐的控製棒設計缺陷的調查。根據蘇聯核電安全委員會的調查，1992年國際原子能機構發表了INSAG-1補充報告的INSAG-7。與INSAG-1報告認為事故起因於違反操作規程不同，在確認違反操作規程是導致事故的前提條件後，INSAG-7詳細分析了在切爾諾貝利事故中起到關鍵作用的兩個反應堆設計缺陷：石墨堆的“正氣泡反應性係數”和控製棒前端填充材料。
1:23:04控製室操作員認為反應堆功率重新穩定在200MW後，開始實施測試的最後步驟。但實際上一係列的誤判和違反規程的操作使得堆內安全棒數量低於規定下限，低功率下運行的反應堆處於“正氣泡反應性係數” 下控製冗餘度喪失的狀態。此外，該石墨堆在10%以下功率(200MW)運行使用反應堆控製係統並關閉控製棒和安全棒自動控製係統時，隻能靠堆外探測器來確定反應堆功率，無法探測堆芯的中子通量和分布。操作員在沒有確切掌握堆芯中子通量和能量分布的情況下繼續測試，關閉了冷卻水主泵外部供電，靠汽輪發電機惰轉產生的電量驅動主泵，隨著惰轉產生的電量減少，冷卻係統水流減緩，出現了反應堆溫度上升，堆芯氣泡量增加，從而形成反應堆功率進一步增加的正反饋。
1:23:40 在保護係統齊全的情況下，麵對急劇上升的反應堆功率，反應堆操作員至少有兩種手段可以實現緊急停堆，啟動ECCS向堆芯注入硼水（在堆芯超高溫的情況下存在導致堆芯損害的風險）和按下緊急停堆鈕（AZ-5）向堆內插入安全棒和控製棒。由於ECCS在測試初期已被關閉（並未違反操作手冊規定），麵對躥升的反應堆功率，再沒有經驗的操作員也不會不明白，如果他們無法控製反應堆功率的繼續上升，後果將是無法想象的。
到目前為止全球範圍內導致商業運行核電站堆芯熔化事故共有三起：美國三哩島、切爾諾貝利和日本福島。美國三哩島事故是設備故障和操作人員的誤判所造成。切爾諾貝利事故是違章操作和設計缺陷所造成。日本福島事故是自然災害、設計缺陷和電廠管理者錯誤所造成。歸納起來，設備和運行人員問題是導致三起堆芯熔化事故的兩大因素。從設備角度講石墨堆和沸水堆的安全保障不如壓水堆，從運營人員的角度講，如果留給日本福島處理堆芯熔化的時間以小時來計算，美國三哩島以分鍾來計算，切爾諾貝利則是以秒來計算的。
沒有時間過多考慮的值班主任選擇了被認為是緊急停堆的最後手段，按下AZ-5按鈕。AZ-5按下後，控製棒開始以0.4米/秒的速度插入堆芯。由於前邊提到的控製棒設計缺陷，首先進入堆芯的是控製棒前端的石墨部分。當石墨材料占據控製棒通道中冷卻水所占空間時，起到了加劇核裂變反應的慢化劑作用，引入擾動。這在缺少必要的安全棒和“正氣泡反應性係數”的情況下，能量分布不均勻導致堆芯核材料發生局部超臨界。
1989年在英國參加IAEA在職培訓後，我參加了中國首期核電站模擬器培訓班。一起參加培訓班的學員是來自秦山核電廠的中高層技術幹部。他們雖然沒有商用核電站操作和運營的經驗，但都是有著各類核反應堆操縱經驗的老同誌。培訓中，按下緊急停機按鈕（切爾諾貝利的迅速緊急防禦AZ-5按鈕）是我們在事故模擬演練中需要反複進行的。我相信切爾諾貝利操作員所接受的訓練一定是，AZ-5按鈕是控製反應堆內部裂變加劇的最後手段，一旦按下AZ-5按鈕反應堆就安全了。
24 核電站模擬器儀表盤
從理論上來講如果控製棒底端用的不是石墨，按下AZ-5按鈕後所有控製棒全部插入堆芯，反應堆還有一線希望停下來。但是，控製棒的這一設計缺陷並未被核電廠操縱人員所知。因此4號機組操作員根本不會想到，按下AZ-5按鈕竟然成了壓倒4號反應堆這隻“駱駝”的最後一根稻草。
在類似於這樣的問題上信息是否對等透明是一個十分關鍵的問題。即便波音737Max-8軟件設計存在潛在缺陷，如果飛行員對所裝軟件有所了解，熟悉這款軟件的功能，並經一定的培訓，起碼第二起墜機事件應當是能夠避免的。同理，如果切爾諾貝利4號堆操作員掌握控製棒的設計缺陷，明確反應堆在當時失穩狀態下按下AZ-5按鈕可能會造成更嚴重的後果，也不會把AZ-5當作“救命按鈕”去按。
不幸的是，即便當時反應堆操作員沒有按下AZ-5按鈕，由於石墨堆設計上正氣泡反應性係數的固有缺陷和之前操作員違反規程的一係列錯誤操作，4號機組反應堆失穩後的高溫高壓導致主回路損壞，從而造成嚴重核泄漏事故已經是不可避免的了。
1:23:47，7秒鍾後反應堆功率飆升至33000MW，超出設計最大功率的10倍。事件發生後，全蘇核電運行科學研究所，基輔核研究所和I.V.Kurchatov原子能研究所對按下AZ-5後反應堆的響應進行了研究。雖然他們的研究均確認，堆芯局部功率瞬態分布不均是導致事故的原因[23]，但不一致的地方在於，一方認為局部不均勻分布不足以造成燃料元件損壞[24]。對於矛盾之處，IAEA參與調查的委員會認為，針對物理過程的研究，雙方的研究已經包含足夠的信息確認按下AZ-5後反應堆的響應。但沒有接受局部不均勻分布不足以造成燃料元件損壞的結論，因為沒有熱工水力方麵的信息和無法保證所采用計算方法的高精度和可靠性。
進一步的研究顯示，長時間低功率運行會對反應堆穩定性構成極大的威脅，反應堆的狀態對極其微小的擾動十分敏感[25][26]。在按下AZ-5後，反應堆功率增速可達每秒400或1000MW。 6.5秒後反應堆功率可升至初始功率的31或64倍。
調查委員會認為除去反應堆控製保護係統控製棒以外，存在其它導致事故的不利因素。超過規定數目運行主冷卻泵導致在冷卻水高流量的情況下，堆芯入口處冷卻水過冷度接近於零，主泵氣蝕，主泵停轉前關閉緊急保護係統信號，冷卻回路泄漏等都可能成為不利因素。盡管如此，事故調查委員會認為，蘇聯提供的研究結果足以讓對事故的調查集中在控製保護係統控製棒的設計，反應堆熱物理特征，以及電廠運行人員的操作上。
堆芯過熱產生的高壓蒸汽導致冷卻回路因無法承受壓力爆炸。回路中的冷卻水與裸露的高溫堆芯接觸後發生第二次爆炸。
25 4號機組事故後廠房內景 （翻拍自切爾諾貝利博物館圖片）
爆炸將反應堆2000噸的上蓋炸飛，4號反應堆廠房被炸掉一半，反應堆堆芯直接暴露在大氣中，據當時在場人回憶，據在場的人回憶，看到堆芯部位的空氣被電離激發產生出一道藍白光柱射向夜空。
26 4號機組爆炸後外景（翻拍自切爾諾貝利博物館圖片）
（五）救災與清理
爆炸中從4號反應堆飛出的部分高溫石墨材料落到相鄰的3號反應堆汽輪機廠房頂部，點燃了鋪設在屋頂的瀝青材料，引發大火。
爆炸發生後的5到10分鍾時間，切爾諾貝利軍事化第二消防站和普裏皮亞季市軍事化綜合消防隊消防員先後趕到現場。兩個小時後基輔市消防隊趕到現場加入滅火行動。
第一批到達現場的28名消防隊員並不知道火災是由反應堆爆炸所引起的。他們一邊用水滅火，一邊用消防鍬清除爆炸後散落在3號機組廠房頂部的放射性殘骸。這時，廠房頂部的輻射強度是2萬倫琴。
人體受到1個小時500倫琴照射後即可導致急性死亡。最先到達現場的消防員一個小時後因出現頭暈和嘔吐症狀而被換下，他們當中隻有16人活到事故後的二十周年。
27 消防隊員雕像
2點10分，汽輪機廠房屋頂大火被撲滅，成功阻止了火災從4號反應堆廠房向3號反應堆廠房的蔓延，保護了相鄰的正在運轉的3號反應堆。被保護下來的切爾諾貝利3號機組繼續工作到2000年12月退役關閉[27]。
4點50分，4號反應堆廠房內的火災基本得到控製。
6點35分，4號反應堆廠房外由爆炸引起的火災被全部撲滅，4號反應堆內部的燃燒持續了10天。
4月27日晨，首批投入救災工作的蘇聯防化兵核防護部隊2600人，400輛專用車輛乘運輸機、直升機抵達事故現場。據美國學者William Potter 和Lucy Kerner文章，當年參與救援的所有軍人深知災區的危險程度[28]。從4月27日至5月6日，蘇軍直升機駕駛員及士兵冒著高劑量輻射的危險從200米高空徒手向4號反應堆投下了5000噸的硼砂、白雲石、粘土和金屬鉛等混合物吸收中子，並阻止堆芯剩餘的核燃料向外擴散。
在撲滅堆芯部位的明火後，為了避免4號機組內部上千噸高溫石墨塊和熔化的堆芯穿透幾層混凝土樓層後落入地下室與積存的高放射性廢水相接觸再次導致水蒸汽爆炸，3名熟悉情況的誌願者進入4號反應堆地下室打開排水閘門。由於對地下室路徑熟悉，他們避開高輻射積水區域，成功完成打開排水閘門。他們活至2000年以後。閘門打開後，救援人員使用消防泵抽幹了地下室內2萬噸高放射性積水。數月後，堆芯的放射性燃料果然燒穿了廠房地板，但積水早已抽幹，避免了爆炸再次發生。
5月4日起，開始從側麵向反應堆地下打孔後注入液氮，從而起到凍結反應堆下方土壤的作用，避免殘存的堆芯材料熔化後對地下水造成汙染。於此同時調集礦工挖掘一條通往反應堆底部的通道，以便在反應堆下方建造一個隔離帶，目的是起到同樣的作用。後來因堆芯核燃料裂變反應停止，不再有向下熔穿的可能性，礦工挖掘的地下通道被混凝土封死後棄用。
5月初，基輔地區的放射性劑量嚴重超標。為了避免隔離區地表殘存的放射性物質隨雨水流入普裏皮亞季河，對下遊河流造成汙染，沿河修築了130多條堤壩保護1500平方公裏範圍內的河流。
5月20日，在事故得到控製後，為了防止堆芯殘存的核燃料進一步向外擴散，石棺設計工作開始。石棺的建造用了206天。消耗了超過400,000 立方米水泥和7,300噸鋼鐵，終將740000 立方米受嚴重汙染的廢墟封死。石棺上有超過60個觀察孔用於監控堆芯狀態 [29] 。
28 舊石棺（翻拍自切爾諾貝利博物館圖片）
由於事故後建造的石棺隻是直接搭建在爆炸廢墟上的一種臨時防護措施，該石棺本身非常脆弱。如果倒塌會導致進一步放射性泄露。2012年4月26日，耗資9.35億歐元的新石棺開工建設[30]。2016年11月29日，新石棺正式安裝完成。新石棺內裝有能解體舊石棺及清除反應堆殘骸需用的吊臂，以便放射性材料的清除[31]。
29 新石棺建成後切爾諾貝利4號機組外景
30 4號機組周邊受汙染最嚴重的紅鬆林區
根據前蘇聯發布的事故報告，4號反應堆總共有180至190噸的二氧化鈾和核廢料。在反應堆大火撲滅後，政府征募了大量清理人員，他們被稱為“清理人”，負責清理現場和石棺建造。
為了避免散落在隔離區內放射性物質的二次擴散，受到嚴重汙染的地麵設施、土壤及植被，全部清除後就地掩埋。因此很多村莊被從地圖上抹去，消失和廢棄村莊的名字寫在廠區一條路兩邊的牌子上。
31 路兩側每個牌子代表一個村鎮
在接下來的兩年裏，大批救災人員參與放射性物質清理。他們分期分批進入反應堆30公裏範圍內的1840個定居點，開展了輻射汙染清理工作。在1986年和1987年期間，救險工作人員受到了0.01-0.5Gy劑量的照射。前蘇聯為60萬參加切爾諾貝利救災和清理的人員頒發了獎章或勳章。
目前，距離4號機組3公裏的普裏皮亞季市區空氣中的輻射值為0.5 - 5 μSv/h。切爾諾貝利輻射防護區內大部分地區的劑量為0.22 μSv/h，略高於天然本底水平。但在這一區域分布著很多上萬高輻射熱點。這些熱點是由當時非常小的散落反應堆碎片所導致的。
32 居民區一處高輻射熱點
2002年，切爾諾貝利事故發生後十年，在聯合國人道主義事務協調廳和世界衛生組織的支持下，聯合國兒童基金會和聯合國開發計劃署聯合發表了一篇題為The Human Consequences of the Chernobyl Nuclear Accident A Strategy for Recovery 的報告[32]。該報告在對現狀進行了總結後，對15-40每平方公裏居裏高汙染區內定居的15-20萬人表示關注，同時提出了一係列跟蹤和恢複生態環境的策略，和計劃實施的項目。
2011年，切爾諾貝利事故發生後25年，烏克蘭和白俄羅斯政府分別發布了一份切爾諾貝利事故影響的評估報告[33][34]。後者主要介紹了聯合國項目在白俄羅斯的情況，以及事故發生25年後對境內生態環境狀況跟蹤和評估，同時給出了對區域內未來幾十年殘存放射性汙染的預測。
烏克蘭報告長達328頁。報告中再次對事故發生原因進行了論述。其表述的觀點與IAEA的INSAG-7是一致的，不同的是，因其采用了通俗易懂文字，該報告更適合於沒有專業知識的人閱讀。
對於隔離區人員的疏散，該報告給出了更具體的數字。有些數字與前文參考資料中引用的數字有些出入。因為這些是動態數字，所以造成出入的原因可以理解成為是數字收集時間不同所致。報告指出，政府在事故嚴重程度和放射性汙染程度上沒有對公眾做到公開透明。存在對外透露信息與本國公民不等同的情況，導致公民對政府的不信任和謠言的傳播。
根據這份報告的數據，登記在冊參與清理工作的人員為314,192，其中207,486人參與了1986–1987期間的救災與清理工作，被稱為 “清理者”。報告披露了有關部門對1986到1990年參與清理工作受到輻射損傷的人員，以及從隔離區撤離的居民受到輻射狀況進行跟蹤回訪的數據，以及各類人員輻射劑量與各類疾病，特別是癌症，發病率之間的關係。
報告在回顧了25年來對烏克蘭境內隔離區生態環境檢測體係在軟硬件方麵的建立，並對隔離區內土壤、地下水、河流、野生動物、居民，以及農牧業等地方經濟的影響和目前狀況進行了論述。並提出構建新的屏蔽體係“新石棺”和反應堆退役策略。
報告最後就未來在安全方麵應從切爾諾貝利事故吸取教訓方麵進行了總結。總結的重點放在核電安全、響應的有效性和國家應急響應係統三個方麵。
報告發布十年後的今天，當中的一些目標已經完成，一些正在完成。三十五年前的災難讓我們對核安全的重要性有了更清醒的認識。救災與清理的教訓被總結成了經驗並為防範於未然而付諸實施，對後續遺留問題的認識將隨著時間而變得更加清晰。這讓我們每個到過隔離區的人對和平利用核能更加具有信心。
（六）未解的疑問
直到今天，在事故發生後的三十五年的時間裏，從不同的角度對切爾諾貝利事故的真相的探求從來沒有被放棄過。1991年脫離蘇聯後，經過三十年的時間，烏克蘭逐步成為一個民主國家。烏克蘭方麵切爾諾貝利事故的信息已對外公開，但因為是俄文，能讀懂的人不多，被翻譯成英文的資料十分有限，從而導致對事故真相的發掘隻能依靠這些英文資料。
在我查閱有關資料的時候發現過對事件相互矛盾的描述，原因是未對所引用信息的原始出處進行核實。例如，2009在一篇國務院新聞辦公室網站上發表的文章中提到的“ 當地居民是通過國外新聞媒體才得知發生了核泄漏事故”[35]與1987發表在IAEA組織的會議上的文章相互矛盾。在IAEA的會議文章[36]中作者指出“事故發生後曾立即勸告當地公眾減少戶外活動，關好門窗。4月26日，該鎮各接納兒童的公共設施中的所有戶外活動均被禁止。”這在烏克蘭政府發布的一份切爾諾貝利事故影響的評估報告[34]中得到確認。
因此，疑問的解答需要通過從原始資料中發掘客觀事實來進行，而不是靠主觀推斷或引用非官方文獻。我去過四次烏克蘭一次白俄羅斯。第一次去烏克蘭，先去看了基輔的切爾諾貝利博物館，最後一次去了事故現場。參觀切爾諾貝利博物館能看到的與事故有關的文字和圖片信息比去現場要多。當然，在現場我們可以感受到事故對電站周邊環境的影響，在博物館不會有那種身臨其境的感受。
33 切爾諾貝利博物館外景
回到未解的疑問這個問題上來，如果我們回顧從切爾諾貝利事故發生到處理的整個過程，會發現存在著兩個與人有關疑問。一個是反應堆操作員按下緊急停堆按鈕 AZ-5這件事，另一個是列加索夫留下5盤錄音帶後自殺這件事。
雖然1986和1992 IAEA的兩份報告（INSAG-1和INSAG-7），以及2011年烏克蘭政府發布的切爾諾貝利事故影響的評估報告已經給出造成事故的原因，但是仔細閱讀INSAG-7後會發現，事故起因一節（1-4.9）第一句話是這樣的：The event which initiated the accident was the pressing by the senior reactor control engineer of the EPS rod drop button (EPS-5) to shut down the reactor for some reason which has not yet been established for certain.簡單的說就是，反應堆高級控製工程師按下停堆按鈕EPS-5這件事尚未確定。這裏的EPS-5就是本文的AZ-5。
這一事件尚未確定的原因是，當時控製室內當班工作人員的說詞不一致，反應堆各項參數記錄不完整，而試圖通過前蘇聯核電站設計部門計算機模擬得出的結果，如前文所述，也存在不一致的地方
INSAG-7中提到的類似的情況還有多處，特別是在確定操作員的操作正確與否方麵，在當時的狀況下，以及與操作手冊之間存在的矛盾，因而無法確定正確與否。INSAG-7委員會希望將來通過蘇方進一步研究可能會為這些情況提供數據證明。
但是隨著隨著蘇聯的解體，以及2000年12月切爾諾貝利核電站3號機組的關閉，社會對切爾諾貝利關注的重點轉移到事故後釋放出來的放射性物質對未來生態環境的影響上來，解答導致反應堆失控的原因的疑問成為無人關心的曆史問題了。
鑒於列加索夫在事故處理團隊中的重要位置，加上錄音帶的內容在他自殺後沒有馬上公開，曾引起各種主觀猜測，因此希望能通過公開他的五盤錄音帶來揭開這個疑問。列加索夫實際上是無機化學家。他之所以受到關注，不僅是因為他在處理切爾諾貝利事故中的技術角色，更多的原因是當時沒有公開的5盤錄音帶。而且因為錄音帶的存在在當時蘇聯的核工業界引起了不小的震動。從已知的事實上來看，列加索夫自殺後，前蘇聯的核工業設計部門開始更加重視對切爾諾貝利事故更深入的模擬和分析。而由前蘇聯提供的模擬數據被IAEA在1992的事故分析報告INSAG-7 中引用。
列加索夫自殺前留下的5盤錄音帶在蘇聯解體不久後全部公開，但錄音帶的英文文字譯文直到2020年3月才全部完成。看過列加索夫錄音的英文文字版後，我並沒有讀到像網上文章中說的留下記錄事故的真相和“對政府表示失望”[35]。他的錄音記錄的是他本人經曆過的事故處理、與決策層有關人員的交往和前蘇聯核電站設計部門已知的反應堆設計技術等問題，並沒有上升到政治層麵。
在列加索夫留下的錄音中有這樣一段話：So I just know that the next nuclear accident will be at the Armenian plant and the whole of Armenia will be affected. Then the next most likely is Bulgaria, Kozloduy. And the next most likely is Leningrad; it will certainly explode. [22] 他說的亞美尼亞核事故並沒有發生，保加利亞沒有，列寧格勒核電站也沒有爆炸。
雖然列加索夫留下的錄音既沒有給出猜測中的那些切爾諾貝利事故被刻意隱瞞的內幕，也沒提到他自殺的原因，但他對前蘇聯核電站設計中存在的一些可能導致事故的因素的關切，的確在他身後被進一步的研究，存在的設計缺陷被加以改正。
現在回過頭來看，更有值得回味的可能要是列加索夫在錄音中留下的最後一段話。Reported on what is being done. The question is what was needed from Moscow. Full approval of our actions; very calmly. But I was very pleased with all the conversations with Ryzhkov and with Dolgikh. They were very professional[22]。列加索夫的這段話，讓我們看到了當時蘇聯社會的兩麵性。
一麵是，一個龐大、僵化、行將就木的官僚體製。在這個體製下，被認為是這個體製的優秀工作者們，為這個體製的缺陷和病垢勤勤懇懇的工作著。遮遮掩掩，欺上瞞下成為在體製中生存的潛規則。列加索夫的自殺或許是出自個人身體原因，或許是無法承受生活在這樣一個體製內心靈上受到的折磨，或許是兩者兼而有之。無論是哪一種，隨著他的離去，將成為一個即便是從他留下的錄音帶裏也無法最終找到答案的疑問。
三十五年過去了，造成切爾諾貝利事故蘇聯體製已不複存在，但切爾諾貝利事故對人類造成的影響，曆史將不會忘記。
參考文獻
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[36] Ilin, L.A.; Pavlovsky, O.A. Radiological consequences of the Chernobyl accident in the Soviet union and measures taken to mitigate their impact, International conference on nuclear Power performance and Safety- IAEA-CN-48/33, Vienna, 28 September - 2 October 1987
[37]切爾諾貝利事故調查後自殺的物理學家瓦列裏·列加索夫（Valery Legasov）的悲劇故事https://chi.tivoyageur.com/tragic-story-valery-legasov-physicist-who-committed-suicide-after-investigating-chernobyl-959419
英文縮寫
RCPS Reactor control and protection system
PPDDCS Physical power density distribution control system
DBA Design basis accident
DREG Diagnostic parameter recording program
ECCS Emergency core cooling system
EPS Emergency protection system
LAC-LAP Local automatic control and local automatic protection system
LOCA Loss of coolant accident
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