切尔诺贝利核电站
时间: 2006-04-24 字体:大 中 小
切尔诺贝利核电站位于现乌克兰共和国(原为前苏联的加盟共和国)首都基辅市北130公里处,第聂伯河支流的普里皮亚特河畔,靠近白俄罗斯共和国边界。建核电站前,这里人口密度较低,大约70人/平方公里,核电站处于白俄罗斯-乌克兰大森林地带的东部,周围是一片平坦的风景区(见图9)。上世纪七十年代初,前苏联选址在这里建造核电站,一期两个机组于1977年建成发电,二期两个机组于1983年建成发电,到1986年核电站拥有RBMK-1000共4台机组,原计划再建两台(
5、6号)机组,4号机组事故后被迫停建。
RBMK-1000核电机组采用的是前苏联独特设计的大型石墨沸水反应堆,用石墨作慢化剂,石墨砌体直径12米,高7米,重约1700吨,沸腾轻水作冷却剂,轻水在压力管内穿过堆芯而被加热沸腾(见图7)。堆芯石墨砌体中间孔道内可装1680根燃料管。反应堆是双环路冷却,每个环路与堆芯840根燃料管的平行垂直耐压管相连,堆芯入口处冷却剂温度为270 ℃进入燃料管道,向上流动,被加热局部沸腾,汇流到一边两个的四个汽包中,汽包中的蒸气直接进入汽轮机厂房,两环路各对一台汽轮发电机组(一堆两机)各发额定功率一半的电功率(4号堆供汽给7号和8号汽轮发电机组)。
图7 石墨慢化压力管式沸水堆
图8 RBMK-1000反应堆大厅,堆顶图 图9 切尔诺贝利核电站位置
切尔诺贝利核电站RBMK反应堆堆芯堆体结构,与苏式石墨生产堆的结构极为类似(见图8)从照片中可以看出反应堆厂房只不过是一个普通工厂的大车间,至多只是一个没有门窗的“密封厂房”而已,根本没有“安全壳”。同时反应堆是压力管式,由压力管承压,石墨砌体直径很大,所以也没有压力壳。
1986年4月26日发生灾难性事故的是核电站4号机组,该机组建成、投入运行是在1983年12月。1986年4月25日前,它一直稳定运行在额定满功率下,按计划4月25日停堆检修。
RBMK石墨沸水堆设计本身存在着安全隐患,是堆设计中留下的缺陷,也是这次事故的内在原因。不安全因素是:
—低功率下堆处于不安全工况,因为这种堆冷却水可沸腾产生空泡,而堆芯设计成有正的空泡反应性系数,即空泡增加,反应性(功率)增加,又导致空泡数增加,堆就会失控非常危险,好在在高功率情况反应性燃料温度系数是负的,在满功率下功率系数是负的、堆是安全的,但在20%满功率运行时,功率系数会变成正值。因此,运行规程中不允许堆在低于700兆瓦热功率下运行;
—冷却剂泵功能扰动或泵气蚀,空泡增加,在正空泡系数的情况下,会放大其效应,燃料通道的损坏会引起局部闪蒸,引入局部正反应性,并会在堆芯中快速扩展;
—大量的在700 ℃左右运行的石墨,遇水将起激烈的化学反应。