車諾比（Chernobyl）的單行道（上）

「事實上，從西元1986年（那一天）開始，我們每個人的身體中都存有一塊『車諾比』（Chernobyl）。」，加來道雄（Michio Kaku），理論物理學家

 

距今38年前，西元1986年的4月下旬，當時人們正試著忘掉美國「挑戰者號太空梭」（STS Challenger）升空失敗，太空人不幸英勇捐軀的哀慟跟悲傷。然而，俗諺卻似乎冷酷有無情地揭示著，「福無重受日，禍有並來時」的道理…因為就在位處烏克蘭的普里皮亞季（Prypiat），一座隸屬昔日蘇聯自治加盟國能源供輸關鍵地位的「車諾比核能發電廠」（正式名稱為列寧核電廠、Vladimir Lenin Nuclear Power Plant），亦作為鐵幕世界「和平利用核能」（和平原子、мирный атом）的最佳「形象大使」，居然，就在那一刻的時點上，當所有的一切都進入最不巧的時候，發生了總合所有之下，最不幸的後果...禍不單行、禍不單行，可人類卻只有「單行道」可走…

 

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動工於西元1972年，預計將以六座核能反應爐來改善蘇聯西南部烏克蘭、白俄羅斯電力負載緊縮的車諾比核電廠，最早規劃的電廠位置，其實是選定在距離烏克蘭首府基輔（Kyiv）僅「25公里」的地方。

 

嗯，25公里是甚麼概念？

 

中華民國總統府到金山發電廠（核一廠），直線距離27.89公里；

台北車站到國聖發電廠（核二廠），直線距離22.72公里。

 

但這25公里的距離，讓蘇聯多數學者擔憂核電廠與基輔「過於接近」，萬一發生突如其來的工安事故或相關核安狀況時，恐無法及時疏散都會區的百萬群眾，釀成後續無法想像的浩劫，因此建議將電廠新址設在基輔北方約110公里處，更建設了新模範市鎮「普里皮亞季」…用來安置電廠的所有員工與其眷屬，還有維持城鎮運作的必要相關人員。

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「110公里」？那是甚麼概念呢？

 

88.37公里，馬鞍山發電廠（核三廠）與高雄火車站的直線距離；

98.75公里，馬鞍山發電廠（核三廠）與台東森林公園的直線距離；

至於核一廠到苗栗車站，直線距離110.18公里。

 

當然，數字只是一個數字，公里數僅是地圖上的計算值，「或許」沒有太大意義。

 

西元1983年竣工並投入營運，車諾比第四座核子反應爐當年與其他三座反應爐共同撐起了烏克蘭約百分之十的電力供載。而第五座反應爐的施工進度也來到了70%左右，準備在西元1986年的11月初，也就是蘇聯國慶日前夕，正式加入發電機組；

 

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但是，一個在建造第四座核子反應爐時的主結構缺陷：建築物缺乏面臨核安意外時的多重防護設施，加上時任電廠廠長布留哈諾夫（Виктор Брюханов）僅有燃煤發電的經歷，派駐車諾比之唯一目的，乃負責廠內的政戰督導工作，更甭提具備核子反應爐可能產生運載風險的危機意識。雖然第四座反應爐的直接負責人，電廠副總工程師加特洛夫（Анатолий Дятлов）是電工出身，也曾操刀潛艦內核子反應爐的設計草圖，但他同樣對核安一知半解……

 

西元1986年的4月26日，烏克蘭當地時間凌晨1時5分左右，核電廠的大夜班組員，奉命展開一項未經審慎評估下的緊急停機後備供電測試計畫，簡而言之，就是利用三台柴油發電機組作為後援，一旦廠方的備載電力不足而產生電網異常的狀況時，長達60秒的供電空窗期間，是否得以藉由蒸氣渦輪發動機的殘餘動能，順利供給反應爐水泵45秒……然後讓柴油發電機組在暖機、開啟後接手。由於計畫看起來十分單純，僅作為電源切換，無明確核安風險，因此在廠長簽名、批准後就付諸測試，沒有再往上呈報。

 

但是，西元1982、1984與1985年的三次測試通通宣告失敗，發電功率始終無法達成預期目標。因此，電廠高層決議在西元1986年時，利用即將進入歲修的四號反應爐來進行廠方第四次預設緊急停機下的後備測試。

 

前一日，4月25日輪值的早班工程師們已經初步進行新的穩壓測試系統，也緩步調整第四座反應爐核電的輸出比例。但說巧不巧，就在同一時間，一座小型發電站臨時跳機，又為了滿足基輔都會區的夜間用電尖峰，車諾比電廠於是被要求馬上加入優先供電機組，將測試計畫延後到深夜，並在考量後續應無任何外力干擾的假設下，關閉了「緊急核心冷卻系統」…一個在緊急狀況下能夠向核心注水以快速降溫的核安防護系統，是，關閉了。

 

4月25日晚上11點，早班工程師已離開電廠，晚班人員也即將打卡下班，大夜班的輪值工程師按照慣例，接下來只須留意冷卻系統即可…但是，在效率第一，黨跟高層的交辦事務高於一切下，值班主任阿基莫夫（Александр Акимов）這時受到了上司加特洛夫的脅迫與恐嚇，「被進行」白天四號反應爐未完成的測試……

 

就這樣，整個機組的操作，面板上密密麻麻的指針表與按鍵，也就交給了年輕的新手托普圖諾夫（Леонид Топтунов），三個月前，他「才」剛晉升到高級工程師的職位……

 

一個小時後，阿基莫夫與托普圖諾夫察覺反應爐數據有意，內部竟然出現了「反應爐毒化」（中子被短半衰期的核分裂產物吸收）的現象，除了對核能連鎖反應造成負面影響，當下的輸出功率更僅僅是原先測試計劃的5%而已，因此兩人強烈建議，反應爐要即刻停機24小時！

 

但加特洛夫不為所動，執意完成任務，先是命令操作室人員關閉自動控制系統後，再以手動方式，抽出反應爐內大量的控制棒，此舉亦造成核心溫度、冷卻水流與中子流的不穩定，更觸發了一系列的自動警報與緊急信號，但為了滿足測試數據，4月26日子夜，12時35分至45分之間的警報，縱使大聲作響，但眾人刻意地置之不理。

 

春天的車諾比，北緯51度，很冷，大家都想快點休息…

 

1時23分4秒，延遲了18分鐘後，測試正式開始。但當下變得相對不穩定的第四座反應爐，按照標準作業流程下的操作規範，緊急情況下仍需保留插入至少28支控制棒，用以確保反應爐的安全，但此刻卻「只」有18支插入。諸多自動停機系統與被動安全裝置被人工關閉，只保留了「唯一」的手動緊急停機系統按鈕…

 

八個反應爐循環水泵中，現在只有四個保持運作（正常時應該維持六個運轉），柴油發電機開始進入暖機狀態，就理想的測試估算值，最遲在1點23分43秒前，蒸氣渦輪發電機必須要滿足循環水泵的最低用電需求。而隨著渦輪殘餘動能逐漸降低，發電量也逐漸下降，水泵輸出的水流量隨之降少，也使得蒸氣氣泡數量慢慢增加。

 

在車諾比電廠的設計概念裡，所謂的「壓力管式石墨慢化沸水反應爐」（RBMK）有一個特殊的高數值「（反應性）空泡係數」（void coefficient），意味著在缺水，僅有水蒸氣存在時，中子吸收作用的降低，會使反應爐的功率迅速地增加，在這種情況下，反應爐將會形成了一個危險的「正回饋」：蒸氣氣泡增加，降低了水能夠吸收中子的效率，進而導致輸出功率異常增加；而輸出功率增加，又會導致更多的蒸氣氣泡產生。原本的自動控制與防護系統可以阻止正回饋發生，但…此刻早就被手動關閉了，我想不須再重複說明一次理由為何吧？

 

凌晨1時23分40秒，根據電廠中央控制系統的紀錄，阿基莫夫匆忙按下了手動緊急停機系統按鈕，反應爐隨即啟動緊急停機，先前被手動抽出的所有核心控制棒又全部重新被插回反應爐之中…

 

7秒的時間，滴答、滴答，石墨導致反應爐功率急速上升，核心快速提高的溫度也使得控制棒進一步損壞、變形，眨眼間的連鎖反應，讓第四座反應爐的功率驟升到33,000MW（千瓩、Megawatt）…相較於正常的3,000 MW輸出功率，反應爐現時的狀態已經全然超出原始設計時的安全許可範圍，只要有一點擾動，便足以走向毀滅。

 

是，擾動已經發生，因此，歷史故事就是這樣，西元1986年4月26日午夜1時23分47秒，在那一刻的時點上，當所有的一切都進入最不巧的時候，發生了總合所有之下，最不幸的後果…

 

「我們對放射線了解得不多，即使是在那裡（車諾比）工作的也是如此…幾個（消防）隊上的小夥子爬上了梯子，然後我就再沒看到他們…」，赫梅利（Григорий Хмель），消防車駕駛。

 

西元1986年4月26日午夜1時23分47秒，在那一刻的時點上，當所有的一切都進入最不巧的時候，發生了總合所有之下，最不幸的後果…車諾比第四座反應爐的頂部，重達2,000公噸的上蓋，在爐內壓力過大所導致的蒸汽爆發下給即刻炸穿一個大洞。當年為了減少建築費用，加上體積過於龐大，反應爐的外部只以單一保護層方式的興建，這也讓放射性高污染物在反應爐發生蒸汽爆炸後，直接進入了大氣！

 

兩到三秒後，隨著大量的蒸氣不斷湧出，冷卻水的持續流失又令第四座反應爐的輸出功率繼續上升，引發了第二次爆炸！

 

By IAEA Imagebank - 02790015, CC BY-SA 2.0,
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雖然反應爐爐芯在這次爆炸中被炸散，也停止了核子連鎖反應。然而，空氣中的氧氣與極端高溫的反應爐燃料，以及石墨慢化劑相互結合後，不只引起了熊熊大火（石墨火），更噴發了極大量的放射線落塵，使放射性物質擴散和受污染的區域持續往外擴大！

 

藍白色的光芒！

 

By Soviet Authorities, it has been downloaded from http://new.chnpp.gov.ua/eng/photorama.php?lng=en, access 23 June 2008,
original filename is Helicopt03_05_86_1.jpg (55 Kb), access 23 June 2008, Fair use, https://en.wikipedia.org/w/index.php?curid=18090497

是，反應爐中央更是射出了一道藍白色的光芒，直奔一望無際的黝黑夜空！那絕不是普通的化學物質，正是「臨界事故」（criticality accident）下，高單位放射性物質所激發出的輻射！

 

另一個現場，車諾比電廠在建構時，由於蘇聯當局違反了核能安全規範，擅自使用了可燃性的瀝青作為廠房材質之一，故第四座反應爐爆炸之後，外濺四散的高溫物質，順勢點燃了隔壁第三座反應爐的屋頂，至少五處發生火災。但，此時第三座核子反應爐仍在運作…

 

「如果我們都能活到看見『日出』，那應該算是非常幸運了吧。」，扎哈洛夫（Анатолий Захаров），消防員。

（未完待續）