切尔诺贝利事故37年后，石墨反应堆仍在运行

即使在人类历史上最具破坏性的核事故发生近40年后，石墨反应堆(RBMK)也不是遥远的遗物。截至2023年，仍有八个在运行。对于现代世界的我们，这样久远的核反应堆会有什么可能的用途?

为了理解人们为什么会有这种想法，我们需要了解我们面对的是什么样的机器，是什么让它变得如此致命。我们都或多或少熟悉裂变的原理。原子分裂并发出自由的亚原子粒子，撞击其他原子并导致这些原子也发生裂变。这还没有涉及到细枝末节。

工程师们需要做一些工程化处理，以确保这种裂变反应不会演变成不可控制的连锁反应。利用慢化剂材料，工程师可以使用石墨等化合物，故意阻碍裂变过程中甩出的自由中子的流动。并通过液体冷却剂使核燃料进一步冷却。大多数时候，冷却剂是水或重水。

重水作为科学界已知的最好的液态慢化剂/冷却材料之一，全球的核设施都为其支付了高昂的费用，但RBMK不是。RBMK的设计是为了实现低成本裂变反应堆类，它使用质量不高的裂变燃料运行，工业标准的铀235最常被用来为RBMK反应堆提供燃料，切尔诺贝利核电站就是如此。

这些反应堆使用的浓缩铀水平远远低于加拿大CANDU级反应堆等。巧合的是，CANDU的公众声誉远远好于RBMK，并在全世界范围内使用。RBMK使用的是浓缩度低至1%或2%的铀，而西方核反应堆的浓缩度高达4%。

令苏联人更高兴的是，RBMK反应堆在不需要重水就能运行。这意味着，在切尔诺贝利4号反应堆中，危险的超临界状态的裂变燃料芯与普通水接触。更糟糕的是，碳化硼控制棒处于完全升起的位置。由此产生的超热蒸汽使压力超过了设施所能承受的范围。

反应热导致水的元素分离，产生了氢气和氧气将反应堆的盖子炸掉。一连两次的强大爆炸，导致石墨材料变成了熔融物。由此产生的放射性熔岩渗透到数米长的混凝土中，然后在反应堆设施的地下室房间里沉淀下来。此外，还有一些其他的副作用。

当然，这是对1986年4月切尔诺贝利核事故的简化。

我们甚至还没有触及RBMK 1000的高得离谱的正空隙系数。本质上，在被核燃料加热的蒸汽泡的空隙中，自由中子增加，燃料棒很容易进入超临界状态。从本质上讲，堆心中存在的水越少，发生爆炸的可能性就越大。

用较差的精炼铀和缺乏重水来降低运营成本，加上工厂管理层对RBMK 1000系列的过度自信，为灾难的发生埋下了隐患。事故调查证明，该反应堆甚至没有足够的控制棒来改善濒临熔毁的超临界裂变核心的情况。

许多西方人第一次接触到RBMK裂变反应堆，不是因为切尔诺贝利核事故本身，而是因为2019年HBO的热门剧集《切尔诺贝利》。虽然这部五集迷你剧很吸引人，但并没有解释灾难发生后的许多事情。

首先，只有该厂的第四个反应堆发生了事故。一号至三号反应堆继续运行到90年代末。到2000年，RBMK才被彻底停用，准备进行净化处理。但在切尔诺贝利事故之后，RBMK反应堆继续发展。甚至在切尔诺贝利事故之前，升级后的RBMK 1500系列反应堆就已经开始运行，并继续在东欧部署。

第一个在苏联以外建造的RBMK是在立陶宛的伊格纳利亚核电站。在其巅峰时期，伊格纳利亚核电站提供立陶宛四分之一的电力。虽然在2009年退役，但伊格纳利亚的RBMK反应堆确保了立陶宛顺利进入核电时代。

在俄罗斯，库尔斯克核电站使用的RBMK-1000型反应堆与1977年以来在切尔诺贝利的反应堆基本相同。虽然第一个反应堆在2021年关闭，但其余2至4个反应堆将继续运行至少到2030年。在俄罗斯还有两个RBMK设施，一个在斯摩棱斯克地区，一个在列宁格勒，这两个核设施最早也要到2034年才会到期。

了解到仍然有八个潜在的切尔诺贝利灾难在2023年仍然存在，感到惊恐是可以理解的。但在你绝望之前，考虑一下这个问题。从1986年到2023年，在乌克兰发生致命事故后，任何一个运行中的RBMK都完全没有发生过超临界裂变事故。只有在充分了解这种品牌裂变的关键力量后，RBMK反应堆的安全记录才开始趋于平稳。

在切尔诺贝利灾难之后，针对关键事件的应急计划(如反应堆水泵不工作时的高氙浓度)已经实施。正如在RBMK-1500系列反应堆中引入了可裂变控制棒，在发生类似切尔诺贝利事故的情况下可以迅速引入堆芯。在这种情况下，结尾的数字即是反应堆的额定容量，单位为兆瓦。该项改进具有一个定制的“紧急核心冷却系统”(ECCS)，即使在主水泵不工作的安全测试期间，它也会不断地将冷却水泵入堆心。

最重要的是，那个高正空隙系数的小恶魔被降低到更可控的水平。这一切努力的成效就是，1986年后的安全记录与它的全球声誉完全相反。正如HBO迷你剧急于指出的那样，事故发生当晚也有相当程度的管理疏漏。该剧将工厂的副总工程师Anatoly Dyatlov描绘成一个几乎是滑稽的邪恶和虐待狂的人，不顾工人的安全，这当然是为了一个好的故事而渲染的。然而，他的团队在切尔诺贝利灾难发生当晚的疏忽是不能被低估的。

如果那天晚上的事件有一点点不同，历史对RBMK反应堆的看法会有多大的变化。全世界甚至会知道乌克兰森林中一个原本不起眼的小城市吗?如果没有这样一场灾难在公众心中留下疑问，苏联甚至会解体吗?我们只能想象今天的世界会有什么不同。

目前，RBMK反应堆在全部停用并被归入历史页面之前还有一点时间。尽管它在切尔诺贝利发生了大规模的破坏。但我们看到，多年来核能所造成的死亡人数远远少于石化产品。