我是中国的核电工程师，看完《切尔诺贝利》我有话说！
根据前苏联切尔诺贝利核电站的事故，HBO的五集迷你剧《切尔诺贝利豆瓣》得了9.6分。该剧自播出到最后，引起了广泛的关注和讨论。
该剧将观众带到了人类历史上最严重的核事故现场，并以一种简单的方式解释了复杂的核科学，但它也让观众感到恐惧。日本福岛核事故八年后，“核事故与辐射”再次成为热门话题。
核安全也是中国国家安全的重要组成部分，值得公众关注。今天，让我们从核电集团中国核电工程有限公司核安全研究中心的工程师的角度出发，一起深入了解核科学:
作为一名长期在前线战斗的核电工程师，他突然发现自己的专业知识已经成为公众关注的话题。在一个插曲之后，我想从一个核能从业者和一个核能安全研究者的角度谈谈切尔诺贝利发生的事情以及类似的事故是否会在我国发生。
切尔诺贝利核事故为什么会发生？
具有讽刺意味的是，迄今为止世界上最严重的核事故起源于一次旨在提高安全性的试验。该测试旨在测试备用应急柴油发电机投入运行之前，涡轮机能够供电多长时间，这取决于在厂外断电情况下继续发电的惯性旋转。
试验计划在电厂25%的功率下进行，但在功率从100%降低到25%的过程中，由于操作错误，功率下降到1%，反应堆几乎关闭，这是事故的第一个多米诺骨牌。能量的突然减少将导致阻碍核反应的物质浓度的增加。在正常情况下，只有在消耗完这些产品后才能正常增加功率。
然而，为了尽快增加功率以满足试验要求，操作员违反了操作规则，拔出了几乎所有能控制核反应速度的控制棒。当控制棒插入时，核反应速度将降低，功率将降低。相反，当控制棒收回时，核反应速率增加，功率增加。如果反应堆是一辆汽车，控制棒既是加速器又是制动器。
当操作者“踩足油门非法驾驶”时，一段时间后功率开始迅速增加。面对“超速行驶会造成汽车损坏和死亡的危险”，操作员再次按下紧急停车按钮，并试图将所有的控制杆插入“刹车”。
不幸的是，切尔诺贝利使用的RBMK型反应堆的控制棒设计有问题。在最初插入控制杆的过程中，动力仍将增加而不是减少，这相当于制动器的第一只脚仍在加速。当反应堆处于“全油门”状态时，这一英尺“油”的功率在速度和热情上不低于NO2喷射器。在4秒钟内，功率将上升到满功率的100倍，并直接“引爆气缸”。
△控制棒下降，但反应性增加
燃烧的石墨块和燃料被直接向上喷射，浓烟冲到1000米的高度，火花飞溅到反应堆建筑、涡轮机建筑和其他建筑的屋顶上。与此同时，由于油管损坏、电缆短路和强辐射，工厂里发生了几十起火灾。
然而，切尔诺贝利爆炸仍然不是核爆炸。也就是说，核反应堆永远不会发生核爆炸，这就是为什么剧中的官员不相信核反应堆会爆炸。这是因为核电厂中的所有核燃料都是低浓缩铀，而原子弹需要高浓缩铀，就像高级酒可以燃烧，啤酒不能燃烧一样，低浓缩铀核燃料可以从物理上证实永远不会有核爆炸。
切尔诺贝利爆炸是怎么发生的？
这是由于反应堆功率瞬时增加导致的蒸汽爆炸，蒸汽爆炸导致流经反应堆堆芯的水瞬时被加热和蒸发，蒸汽压力迅速上升，超过管道所能承受的压力。剧中“切尔诺贝利三勇士”的作用是排出地下室的水，防止高温堆芯熔化物接触地下水池而产生蒸汽爆炸。(尽管科学界目前对苏联科学家的计算结果有争议，但不可否认的是，“三个勇士”舍己救人的伟大精神！)
事故发生后，经过多年的调查和分析，估计爆炸当量约为100-300吨梯恩梯，并不十分严重，远远低于10 000吨核武器的当量。然而，爆炸产生的压力和能量足以推动混凝土顶盖，掀翻换料机，冲破反应堆厂房的屋顶，形成高压烟柱上升到高空。风把放射性产品吹到邻国，造成污染。
类似的事故会在我国发生吗？
答案是否定的。
在我国，压水堆主要用于核电站，而切尔诺贝利事故中的RBMK反应堆是一个以石墨为慢化剂的压力管式沸水堆。两者在设计上有很大的不同。这种区别就像独轮车和四轮驱动越野车的区别一样。
压水堆的设计采用“负反馈”机制，即在功率增加的情况下，随着反应堆温度的升高，会引入负反应性，反应速率会自发降低，不会发生功率爆炸。压水堆就像一辆有自己稳定系统的汽车。如果速度突然增加，制动器将自动踩下。
△ PWR
然而，由于设计问题，RBMK核心有“积极的反馈”。当功率增加时，反应堆堆芯中水的汽化将增加，而水的减少将导致核反应的增强和功率的进一步增加。
△RBMK
因此，RBMK反应堆就像一辆会自动加速的汽车。如果速度突然增加，油门会自动增加。因此，RBMK核心的操作需要特别小心，始终用一只脚踩刹车。可悲的是，切尔诺贝利事故中所有的“刹车”措施都被取消了。可以看出，压水堆在设计上具有固有的安全性。
因此，压水堆不会发生堆芯爆炸事故，只会发生因冷却不足而导致堆芯熔化的事故(如美国三里岛事故)。应该特别指出，李三岛事故造成的辐射泄漏远远小于切尔诺贝利核事故。最关键的原因是RBMK反应堆没有一个完整的安全壳，而李三岛的压水堆有一个巨大而坚固的安全壳，用钢筋混凝土结构的巨大“壳”完全覆盖整个反应堆。即使内核融化，放射性物质也会被包含在“外壳”中，不会释放到环境中。
三里岛核电站属于第二代压水堆，而中国建成的压水堆核电站大多是第二代+第三代压水堆，与第二代核电站相比，安全性得到了很大提高，堆芯熔化事故的可能性也大大降低。除了采用更先进的双层安全壳，一系列的设计改进，如被动热抽取系统、主管道泄漏(LBB)技术、设备抗震能力的提高、高可靠性的仪表控制系统、主泵轴密封破裂消除等措施，确保反应堆即使在全厂断电、地震等事故情况下也能安全关闭。根据可靠的科学分析，堆芯熔化的概率已降至每年1×6以下，即很难每一百万个反应堆年发生一次堆芯熔化事故。
△RBMK没有完全封闭
德尔塔压水堆双重安全壳
03“华龙一号”安全性探讨
虽然堆芯熔化事故基本不可能发生，但由于纵深防御的安全理念，中国目前拥有完全自主知识产权的“华龙一号”等三代核电厂的设计也考虑了堆芯熔化事故的缓解措施。这些措施大多是为了确保安全壳的完整性和密封性，并防止放射性物质进入环境。例如，“华龙一号”就设置了以下措施:
通过将水注入反应堆腔并冷却反应堆压力容器的外壁表面来实现熔融物在压力容器中的保留，从而可以防止熔融物进入安全壳，并且安全壳的底板不会熔化；
设置氢气组合器，使得安全壳内的氢气和氧气可以在不燃烧的情况下进行催化组合，避免安全壳内的氢气爆炸；
布置了一个非能动安全壳热量提取系统，该系统可以在安全壳密封的情况下排出安全壳中的热量，并保持安全壳中的压力低于其承载能力；
双重安全壳，外部安全壳可以抵抗大型飞机的冲击，从而保证内部安全壳的完整性和密封性；同时，两个安全壳之间的环形空间也可以保留从内部安全壳泄漏的放射性物质。
△华龙一电厂重大事故缓解策略
所有这些设计改进措施都是基于充分的研究和开发。为了更准确地理解事故现象和机理，充分验证各系统的性能，在第三代反应堆的设计中做了大量的理论和实验工作。
△华龙一号的设计全面均衡地贯彻了核安全纵深防御和可靠性原则，创新性地采用了“主动与被动相结合的安全设计理念”
目前，三代压水堆核电厂已经非常安全，但由于追求核电厂的绝对安全和对公众健康的极端责任感，安全相关的研发工作一直在进行。
△华龙一号能够抵抗迄今为止经历的所有台风级别、9级地震和大型商用飞机的外部影响！
中国在核电站事故和核安全方面的研究能力已经达到世界一流水平。在事故现象和机理的前沿研究领域，中国也开展了大量的工作，并且已经建成或将很快建成一批先进的实验装置(下图列举了一些实验平台)。此外，在理论研究和仿真程序开发方面，我国也开展了大量工作。
△华龙一号安全壳综合试验台
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△压力容器下封头熔体传热特性试验台
04几个结论
由于反应堆设计的巨大差异，我国的核电站不可能发生像切尔诺贝利事故那样的爆炸。
第三代核电厂不仅不会爆炸，而且通过几项设计改进，堆芯熔化的可能性已经大大降低，一个机组在一百万年的运行中不会发生一次。
以华龙一号核电厂为例，我国核电厂在设计阶段就考虑了最恶劣和最极端的事故条件，并制定了重大事故的预防和缓解措施，实际上避免了大规模的放射性释放。
中国已经并将继续开展大量与核安全相关的科学研究工作，以确保核电厂和公众的绝对安全。
目前，核安全已被纳入国家整体安全体系，并升级为国家安全战略。核安全高于一切，并将永远是核能发展的生命线。
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