1986年10月202期上一篇下一篇

#發行日期:1986、10

#期號:0202

#專欄:

#標題:蘇俄車諾堡核電事故真相大白(下)

#作者:林家德

RBMK型反應器設計問題

建築型態

壓力管失效事故

正的反應度係數

事故後的反應

歐洲各地的輻射測量結果

對蘇俄核能計畫的影響

對蘇俄以外國家的影響

對國際的影響

RBMK-1000型反應器簡介

   

圖一:RBMK-1000型反應器部分示圖。
圖二:RBMK燃料元件設計圖。

 

 

 

蘇俄車諾堡核電事故真相大白(下)


RBMK型反應器設計問題

「它可能發生在這裡嗎?」對於這個無法避免的問題,西方國家起初的反應是對蘇俄所採行的核能安全標準表示質疑,並且主張類似RBMK此種類型的反應器,根本不可能在西方國家取得執照。

RBMK-1000型反應器是蘇俄第一座核能電廠的嫡系後代。該座電廠容量為5百萬瓦電功率,並於1954年在歐畢尼斯克開始運轉。接下來為位於西伯利亞托洛依特斯克的6座100百萬瓦電功率,用來發電及製造鈽元素的電廠,分別於1958∼1964年間開始運轉。兩座容量分別為100及200百萬瓦電功率的機組,亦在貝洛亞斯克於1964及1967年開始供電,為商業電力生產的示範型電廠。兩者中的200百萬瓦機組利用過熱的蒸氣來發電;在那時候,這被認為是商業發電必要的發展步驟。

在這些早期小型電廠之後,蘇俄便直接進行1,000百萬瓦電功率商業反應器的設計。第一座此類型電廠於1974年底在列寧格勒加入供電的行列。這些反應器都是接近於標準型的機組並且成雙地建造,各別供應蒸汽給500百萬瓦電功率的渦輪發電機。在車諾堡四號機發生事故以前,有14座此類型的反應器在運轉。在列寧格勒、克斯庫和車諾堡分別有4座,及在斯摩稜斯克中四座的前二座。車諾堡另有兩座1,000百萬瓦的機組正在建造中。兩座較大型容量1,500百萬瓦電功率反應器中的第一座,於1984年底在伊葛那利諾開始供電,它與1,000百萬瓦電功率RBMK反應器大小相近,但多了50%的功率密度。

蘇俄建設的新核能電廠大部分採用標準化1,000百萬瓦電功率的壓水式反應器,但在車諾堡四號機事故以前,RBMK型反應器供應蘇俄將近一半由核能產生的電力。RBMK型反應器已累積了運轉經驗達245反應器一年。

從1970年中期開始,蘇俄已在改進核能安全方面下了相當的工夫。他們也曾進行類似西方國家所熟悉的假想事故分析。早先蘇俄一直認為最好的工程演練便足夠保證核反應器運轉安全。最近幾年,蘇俄主動地參與國際原子能總署的核能安全標準計畫,現在也採用這些安全標準來作為核能管制的基礎。1983年,一個負責監督核能工業管運的國家委員會成立了。這個委員會實際上是一個獨立的管制團體。但似乎這些都來得太慢,以致於無法改變車諾堡電廠本身基本的設計及安全哲學。

建築型態

蘇俄電廠最為西方安全專家所詬病的是,整個反應器外沒有圍阻體。事實上,在蘇俄只有1,000百萬瓦電功率壓水式反應器有類似西方圍阻體的建築,第一個此種類型的反應器是在1981年開始運轉的。較早期的400百萬瓦電功率壓水式反應器,採用一系列的水泥室包封反應器來控制輻射外洩,然而RBMK-1000型反應器也許是太過龐大,以致無法有較完整的包封建築。然而應該注意的是,RBMK反應器包封於數層大型的水泥房內,這至少可以視為部分的圍阻體。

在建築上,RBMK反應器上方的區域是一個明顯的弱點,這個區域內有將近1,900個燃料及控制棒水道的栓子。整個工作區域則被包圍在平坦,且大部分是混凝土牆的高建築以及相當傳統式的屋頂內。在正常的情況下,通風系統使此區域內的氣壓稍低於大氣壓力以防止廠內氣體外漏。可是這個結構不能承受約115.70克/平方公分的超壓,同時,正如此事故的情形一樣,也不能承受大火。

到蘇俄核電廠參觀過的人,大半都會對反應器內及周圍的高標準工程留下深刻的印象,但同時卻也對低標準的廠房建築感到訝異。更進一步的建築標準可以從去年三月在基輔報上發表的一篇批評性文章獲知。這篇文章的作者為柯瓦勒斯卡(L. Kovalevska),她是居住在普里培特的一位經理,而車諾堡五號及六號機的建築工人便是住在這個城市。在文中,她批評建築工作過分的輕率及粗糙,同時她也聲稱有貪污的行為。她亦指出在去年建廠預定用的45,000立方公尺水泥中,有3,200立方公尺未被用於正途,而且大部分運到工地的水泥都不合標準。她推測在早先四部機組的建築過程中亦有類似的情況。

西方電廠中與RBMK型反應器廠房最為相近的是英國及法國發展的氣冷式反應器(gas-cooled reactor),同時義大利、日本及西班牙也都採用此類型建築的反應器。這些反應器上方的工作區域同樣是傳統式的建築,電廠運轉時可在這裡進行換填燃料的工作。每個反應器也同樣使用大量的石墨緩和劑。但類似之處僅止於此。

水冷式及氣冷式反應器有一個基本的不同點,即在減壓(depressurization)事故中,前者會閃化成蒸氣;而後者則會造成冷卻效率的減少,但即使減至大氣壓時仍會有少許冷卻的能力。除此之外,氣冷式反應器內的石墨緩和劑溫度(頂多400℃)遠比RBMK反應器(700℃)來得低,並且即使是在完全減壓的事故中,有熱沈的效果以使燃料過熱至護套,熔化時間延遲至數小時。

在氣冷式反應器的循環管路中,蒸氣產生器的漏水事故曾發生過數次,但卻沒有任何跡象顯示,這將會導致水及高熱石墨的劇烈反應。

在領有執照的所有民間核反應器中,與沸水式RBMK反應器最為類似的,要數英國的重水式蒸汽生產反應器(steam generating, heavy-water reactor, SGHWR)及日本的Fugen反應器了,此二者分別為以92及148百萬瓦電功率運轉的原型反應器。它們都具有相同形狀的垂直燃料通道,沸騰的冷卻水在通道中循環後,經過大型的汽鼓,在那裡蒸汽被分離出來進入直接循環的渦輪發電。異於RBMK反應器的是,它們使用重水來做緩和劑。

在1970年代末期,英國著手進行一項重水式蒸汽生產反應器的擴大計畫,把原來的設計擴大至660 百萬瓦電功率的商業型反應器,而其中最大的問題在於設計出一個在所有的設想事故中,能有效冷卻所有燃料通道的緊急冷卻系統。英國原子能源局(UKAEA),考慮把管路設計成類似麵條的複雜型式,以保證相鄰的冷卻通道連接不同的加壓器及不同的汽鼓。同時為了保證這些複雜管路的完整性,英國原子能源局也決定使用,在反應器運轉中仍可作超音波檢視的汽鼓。這項計畫最後終被放棄,因為要滿足安全標準的工程成本經評估後被認為不夠經濟。

壓力管失效事故

在使用高壓冷卻水的反應器方面,對於壓力管及壓力槽相對優點的爭論是大家所熟悉的,但兩者都可以達到完善且令人滿意的安全程度。若是利用壓力管的話,在管路破裂之前,我們可以預先偵測到管路漏水,而且必要時可將這些損壞的壓力管抽換掉。

RBMK與加拿大的CANDU反應器(Canada Deuterium Uranium Reactor)的不同處在於後者的壓力管具有雙重管壁,而且中心部分的壓力管均由裝有緩和重水的水平圓柱槽(稱為calandria)所圍繞。這些水平圓柱槽管路的設計,也能承受整個系統的壓力。兩層管壁間的空間提供了高熱燃料通道及冷緩和劑之間的熱屏障,並可提供偵試管漏的途徑。

相形之下,RBMK型反應器的壓力管周圍則是緊固的石墨緩和劑。這些石墨套管經設計,使其與高熱的石墨緩和劑有極良好的接觸,以便流經通道的水除了冷卻燃料外也能冷卻石墨。因此,若是壓力管發生破裂,蒸氣與高熱石墨中的碳元素反應產生的一氧化碳,便有因混合而產生劇烈反應的危險。

正的反應度係數

有效率的緩和劑及沸水式冷卻劑的組合,會使反應器產生正的空泡反應度係數(註五)。假使溫度升高,沸騰加劇,使得燃料及緩和劑之間吸收中子的輕水減少,會造成反應器功率及溫度的再次上升。至於輕水冷卻及緩和的反應器,它的空泡係數則是負的,所以溫度上升會使反應度下降。

正的空泡係數本身不是不可能控制的,但在像RBMK這麼大的爐心內,則需要非常好的儀器及電腦控制系統,來有效處理爐心局部的功率擾動。蘇俄的電腦系統及儀器在最近幾年已有相當的發展,但其儀器功能仍然比西方國家的反應器操作員所擁有的差了一點。

加拿大的CANDU反應器同樣也有正的空泡係數,但燃料管內的重水冷卻劑、冷的重水緩和劑以及本身是天然鈾燃料,使得情況變得沒那樣嚴重。加拿大領先採用直接的線上電腦控制,以使他們的反應器達到極好的區域控制。

事故後的反應

四月二十七日,蘇俄開始了車諾堡電廠周圍10公里半徑內地區的撤離工作,這大約距第一次蒸汽爆炸36小時左右。這個地區包括了車諾堡五號和六號機組以及其他工業設施的施工人員所居住的普里培特,人口總共有二萬五千人左右。烏克蘭的官員起初還未完全了解輻射線持續外洩的程度。也許是芬蘭及瑞典於日前所發布的輻射測量結果,才顯示出事情遠比他們所想像的還要嚴重,而且事故仍然在繼續發展之中。

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於事故後第三天所拍攝的照片證實了情況的嚴重性。十分明顯地,任何部分的燃料都已經熔化並且蒸發出來。五月中旬,仍然無法獲知大火在7公尺深的爐心內蔓延到什麼程度,但根據西方國家十分粗略的輻射測量結果來推測──10%的核分裂產物已經外洩,而且這可能還低估了。

五月二日,週五,蘇聯開始進行更大面積(包括車諾堡在內)的38公里範圍半徑內的撤離工作,並於五月四日完成。據地方官員的報告,總共有超過9萬人完成撤離。

蘇俄當局指出在距離電廠100公里,擁有兩百四十萬居民的基輔市,空氣、食物及水中所測得的輻射計量均在安全範圍內,所以城裡的居民並未收到撤離的通知。然而有許多的報導指出,有許多居民已離開基輔。五月八日,基輔市長宣布25萬學童所就讀的所有學校均提前數週放暑假,並宣布孩童們將被遷移出此區域。

國際原子能總署目前正分析來自車諾堡周圍輻射偵測站的數據,但訪問小組所獲得的消息顯示,在38公里隔離區域內所測得的最高輻射劑量值為10∼15毫侖目/小時。五月五日,這個值降低為2∼3毫侖目/小時。五月八日,此區域邊緣所測得的最高劑量值已降為0.15毫侖目/小時,而正常的輻射背景值只大約高於0.01毫侖目/小時。

歐洲各地的輻射測量結果

芬蘭是蘇俄以外首先測到高輻射劑量的國家。四月二十七日下午,赫爾辛基及卡雅尼均測得六倍於正常背景值的異常高輻射劑量,在隔天晚上十點左右更測得高於正常背景值10倍的輻射。芬蘭當局在確定了這些異常的輻射並非由於他們自己的電廠出了問題後,並未做任何公開的宣布,一直到他們能確定輻射的來源。

瑞典在四月二十八日早晨向世界宣布了這個消息,根據的是弗斯馬克核電廠及斯達蘇克研究中心的偵測紀錄。這兩個地方的輻射劑量都在前一天下午兩點時開始升高了。測得的劑量大概是背景值的4倍,而同時也導致了弗斯馬克電廠一次不必要的停機及非基本工作人員的撤離行動。瑞典官方很快鑑定輻射源的同位素種類,不是來自核爆試驗而是核反應器。在接下來的一週內,劑量值升高到10倍背景值後開始下降。

四月二十九日,波蘭當局報導輻射塵雲已經以一個相當高度通過波蘭西北部。稍後,由於這個地區下了雨,使得波蘭當局迅速禁止民眾飲用鮮奶及販賣新鮮蔬菜。同時,兒童們也都予以碘片的治療。

事故發生後的兩週內,實際上東歐及西歐的每個國家都測到了高於背景值的輻射劑量。由於各國使用不同的方法測量,所以要比較這些測量值有點困難,但空氣中的強度大概在0.02∼0.03毫侖目/小時,而正常計量值則為0.011∼0.018毫侖目/小時。英國的國家輻射防護局做了一次有趣的測量,讓各東歐大使館裡沒有經過訓練的人員,利用簡單的儀器去測量直接的γ劑量值。在東歐各國首都所得到的劑量值都十分相似,但在羅馬尼亞首都布加勒斯特,測量值在五月三日及四日之間為0.30∼0.35毫侖目/小時,到五月七日及八日則下降到0.15∼0.25毫侖目/小時。在蘇俄及波蘭的邊境上,五月四日的劑量值則為0.10毫侖目/小時。

事件過後,整個西歐下了相當大的雨,許多區域都產生相當高的地面輻射劑量值,同時來自碘同位素的高劑量值,也使得一些國家警告民眾勿飲用鮮奶或是雨水,並建議仔細地清洗新鮮蔬菜。五月六日在哥本哈根舉行的一次世界衛生組織專家特別會議,結論是:「在事故區域以外的地方不會有、也未曾有過任何立即的危險。」

儘管有這些專家們的結論,五月十二日,歐洲共同市場決定禁止從車諾堡1,000公里內的一些國家,進口新鮮食物。這項至少持續到五月底的禁令,使部分或全部的保加利亞、捷克、匈牙利、波蘭、羅馬尼亞、南斯拉夫及蘇聯均受到影響。

對蘇俄核能計畫的影響

在事故發生以前,蘇聯的核能興建計畫從戈巴契夫以降,一直都在強大的支持中快速發展。從車諾堡四號機事件後的聲明加以判斷,蘇俄還沒有做立即改變的跡象。對蘇俄在東歐部分的領土而言,核能被認為是非常重要的一種能源。除了核能之外,電力生產主要的另一種選擇是來自西伯利亞的煤,但除了運輸上的困難外,空氣污染亦是一項難題。去年,核能占了蘇俄全國總發電量的12%,但在西部區域,特別是烏克蘭,核能的比率更高得很多。而這些電力的來源大約有一半是來自RBMK型的反應器。

事故頭幾天的報導中指出,其他的RBMK-1000型反應器都已停機。然而,稍後的一項聲明則說,除了車諾堡電廠外的其他同型反應器已經在運轉中,同時,蘇俄甚至還想設法使車諾堡未受損害的機組──甚至於與損害機組在同一建築內的三號機──恢復供電。蘇俄的專家堅持,他們已經重新審查了當初的設計計算內容,看看是否有任何基本上的瑕疵,結果並沒有;同時,在檢查了運轉程序及增加幾個警示後,他們表示對於其他RBMK型反應器的繼續安全運轉,深具信心(一些觀察家相信,未受影響的RBMK型反應器曾停機了數天,以便讓這些專家進行複查及設置警示的工作)。瑞典強烈反對蘇俄繼續運轉RBMK型反應器,特別是伊葛那利諾兩座1,500百萬瓦電功率機組的第一部,這部機組是利用較高的功率密度來達成較高的電力輸出,而非利用較大的爐心以達成。

即使在事故之前,蘇俄已經把未來建造計畫的重點轉移到1,000百萬瓦電功率的壓水式反應器上(即VVER型反應器)。這類反應器具有混凝土圍阻體及其他西方國家所熟悉的安全設施。同時另一項一系列標準型880百萬瓦電功率快滋生反應器的興建計畫,相信也已經開始。

對蘇俄以外國家的影響

在五月十四日一項空前的25分鐘電視演說中,戈巴契夫宣稱:「最惡劣的情況已經結束!」實際上,這個聲明正為車諾堡事件的結束下了註腳。然而這事件所引起的後遺症,將會繼續存在未來的幾年中。

南斯拉夫的克羅埃西亞國會(the Croatian Parliament)於五月六日決定把1986∼1990年計畫中的普里夫拉卡核能電廠興建計畫剔除掉。這座南斯拉夫第二座核能電廠,同時也是計畫興建四座標準型電廠系列中的第一座,共有來自包括蘇俄在內的12個國家的公司在最近參與投標。這計畫仍有可能恢復,但如要在今年內實現,目前看來似乎是遙遙無期。

荷蘭政府於五月七日決定延緩該國的核能擴增計畫,一直到車諾堡事件所引起的問題全部解決。荷蘭預計興建至少兩座1,000百萬瓦電功率核能機組的計畫,已經進入廠址選擇及公開招標的階段。支持這項計畫的荷蘭總理盧伯斯(R.Lebbers)在記者會上表示,他認為事件的調查工作應該只需幾個月的時間便可完成。

假如要令奧地利的日宛丹多夫電廠計畫胎死腹中,還需要最後一擊的話,那車諾堡事件就是這致命的一擊。這座已經完成但從未運轉的電廠,還有一絲希望在最後關頭經由政治力量重現生機,特別是明顯支持此計畫的民意,但車諾堡事件立即使得反核勢力又死灰復燃,示威人士於五月八日在街頭上抗議鄰國西德的核能計畫。去年,奧地利宣布決定賣掉這座電廠,同時與貝泰公司(Bachtel)簽訂合約,由其負責拆除及售出的工作。

瑞典能源及環境部部長道爾(B. Dahl),是指責蘇俄在事故發生後沒有立即通知鄰國的官員中,最為積極的數人之一。然而道爾卻表示,由於兩個不同的反應器類型及瑞典的高安全標準,此事故並不會影響該國核能的運轉現況。瑞典反核人士則更加積極地呼籲政府,進一步實行原為部分政策的核能逐步淘汰計畫,並建議政府否決,允許國家電力局更換侖赫(Ringhal)電廠二號機組蒸汽產生器的最新決定,但官方普遍的反應是支持核能為電力生產的既定形式。

丹麥在五月七日進行一場國會辯論,考慮與瑞典進行協商,促使瑞典提早關閉巴爾斯貝克核電廠,這座電廠恰好隔著松德海峽與哥本哈根相對。環境部長克里斯坦森(C.Christensen)表示,他無法直接干預瑞典的內政,但他將準備與瑞典的道爾會晤,討論核能安全方面的有關事宜。

在西班牙,此事故並沒有立即改變政府審查核能計畫的準備,該國已經取消了五座核能機組的建造計畫。當地的核能工業界稍早還希望今年春天的一次審核計畫,能恢復瓦得卡貝拉羅斯電廠一號機的興建。

義大利的反核人士於事故後,在羅馬舉行示威活動。他們呼籲停掉全國的核能機組,並特別要求關閉拉提納的150百萬瓦電功率、石墨緩和的氣冷式反應器。同時他們也呼籲政府,放棄計劃中的5組1,000百萬瓦電功率的壓水式反應器,這計畫中的第一個訂單(位於杜林的機組)已在不久之前發出去。但工業部長阿提西摩(R.Altissimo)告訴國會,儘管發生了車諾堡事故,政府仍將堅持該核能計畫。

法國的反核人士也把目標對準了一座早期的石墨緩和氣冷式反應器。他們指出這座奇農-A3(Chinon-A3)機組是運轉電廠中,唯一沒有預力混凝土的壓力槽。這座機組最近已進行一項為期兩年的整修工作,其中包括利用複雜的遙控作業,來替換已經腐蝕的鋼製組件,目前正等待再啟動前的最後安全檢視了。

在英國,首相佘契爾及能源部長沃克(P.Walker)都表明了英國是需要核能的國家,同時表示英國對於核能安全方面的謹慎細察,例如巨細靡遺的塞斯威爾B(Sigewell B)公共諮詢會議,足以防止類似車諾堡悲劇的事件發生。五月十三日舉行的一場國會辯論中,反對黨人士的政策趨向於否決所有新的核能電廠建造計畫,並且計劃在目前運轉中電廠壽命終止時,逐步淘汰利用核能的電力生產設施。來自左派政客及反核團體一些較強烈的呼籲中,表明要更早逐步淘汰核能,特別是那些舊式的石墨緩和氣冷式反應器。

同樣在西德,跡象顯示有關核能政策的意見分歧正在擴大之中,這也將是明年大選中的話題之一。在五月十四日的國會會議中,西德總理柯爾(H.Kohl)拒絕反對人士的提議──關閉運轉中電廠的要求。他表示車諾堡事件使數以千計的人受到驚嚇,但他說:「現在需要的不是西德不再使用核能,而是國際間開始達成使核能更為安全的努力及合作。」他同時聲明西德的核能電廠是:「世界上最安全的。」在1970年代執政時,支持核能及煤混合使用政策的社會民主黨人士,現在正漸漸轉向主張逐步淘汰核能。該黨的總理候選人勞烏(J.Ran)也站在一項停止快滋生反應器計畫運動的前線,在他所屬的北萊茵-西發里亞(North Rhine-Westphalia)地區,他首先駁回了SNR-300電廠的運轉執照申請。

在美國,對此事件的反應則見仁見智。工業部的官員們指出,美國反應器及RBMK型反應器實質上不同,基本上蘇俄的反應器沒有圍阻體,同時它的反應度係數是正的,而且兩國管制工作也有差異。五月十三日,美國核管會(NRC)人員告訴該會的委員們,根據車諾堡事故的早期報告,他們建議美國現行的法規不需要作任何的改變。

在反核團體的呼籲中,溫和派要求制定更嚴格的法規,激烈派則要求停掉所有的核能電廠。美國國會進行了激烈的辯論,可能會延緩布萊斯-安德森(Price-Anderson)法案的修訂及修改核發執照程序的提案。

對國際的影響

車諾堡事件是第一次一國的輻射外洩事故,引起其他國家強烈的關切。同時,這也是第一個引起國際間強烈反應的核能事故。西歐國家的官員們,甚至於蘇俄在東歐的盟國,都一致指責蘇俄沒有立即宣布事件的發生,並且還遲遲不肯公布事件的詳細經過。五月五日,於東京舉行的七國經濟高峰會議中,代表們也發表聲明對蘇俄的怠慢表示不滿。

蘇俄在回答中表示,其他國家的某些人士利用此事故來達到某些「政治目的」,同時西方的新聞媒體對蘇俄國內的問題幸災樂禍,並且誇大死傷的人數。在五月十四日的演說中,戈巴契夫對於他所謂西方國家「毫無節制的反蘇運動」及「十足的漫天大謊」,表示傷感。

也許車諾堡事故還有一項正面的影響。戈巴契夫對於透過國際原子能總署成立一個機構,來確保全球核能事故的迅速通告及資料交換的構想,表示支持。國際原子能總署事實上已經努力了一段時間,使它的會員支持這項計畫。蘇俄也表示,將在今年稍後的國際原子能總署會議中,與國際間的核能專家分享從車諾堡事件所獲得的所有技術資料。

譯者按:本文主要由「核子新聞」(Nuclear News)駐歐編輯S. Rippon撰稿,並由E.M. Blake、J. Payne和在「核子新聞」的其他人協助完成。

(本文譯自"The Chernobyl accident", Nuclear News, June, 1986.)

林家德就讀於清華大學核子工程研究所

註五:空泡係數(void coefficient):在以輕水緩和及冷卻的沸水式反應器中,冷卻水的空泡率會影響功率;若空泡率增加,則冷卻劑緩和中子的能力便較差,導致功率的下降,此時,我們說這冷卻劑的空泡係數為負值;但在車諾堡電廠,水只是用來當作冷卻劑,空泡率增加會減少水對中子的吸收,因此此時冷卻劑的空泡係數便為正值。

註六:設計基準事故:反應器的設計者在設計時,必須假想一些較嚴重的事故會造成反應器損壞,然後根據這些事故,再設計一些足以在這些假想情況下,保護反應器完整性的安全設備。這些假想事故便稱為設計基準事故。例如冷卻水流失事故便是其中之一。 

RBMK-1000型反應器簡介

車諾堡四號機是所謂RBMK-1000型同類型的反應器。起始字RBMK在俄語的意思為混類(heterogeneous)水-石墨通道型反應器。這是一種利用石墨緩和的反應器,中空的燃料通道垂直放置於石墨中,並利用沸騰的輕水來冷卻。

RBMK反應器的爐心,係由邊長0.25公尺高7公尺的石墨方塊組合而成。這些石墨塊邊鄰邊地排成12.2公尺直徑的圓柱體。爐心總共有2,488個如此的石墨塊。其中,有1,661個包含垂直的燃料通道,有222個含控制棒通道。直徑88公釐的燃料通道,係由含1%鈮元素的鋯合金製的壓力管所組成。每一根壓力管包括一條狀元件,由兩個次元件上下串連在支撐棒上組合而成。這種燃料元件高度為7公尺。每個次元件則包含18支以鋯合金為護套的燃料栓,其直徑為13.5公釐。最新型的RBMK反應器的燃料是2%濃縮度的二氧化鈾﹐但也有報告指出,爐心另外包含鈾金屬燃料來提高鈽元素的產量,以便迎合快滋生反應器計畫的需求。

反應器的冷卻劑是由下往上流經燃料通道的沸騰輕水。另一個分開的冷卻系統則是利用循環的冷卻水,由上往下流經控制棒通道來冷卻石墨。由燃料通道出來,空泡率約為14.5%的沸騰水,經由不袗管路送至位於反應器上方兩端四個汽水分離器或汽鼓。分離出來的蒸汽直接進入渦輪機,剩下凝結的水經由潛降器(downcomer),再送至壓力管的底部。此系統共有8個主循環水泵(main circulation pumps, MCPs),但正常運轉只需要6個水泵。主循環水泵把水送至分流橫導管(group dispensing headers, GDHs),然後再經由有40個穿孔的管路進入燃料通道的底部。這個循環系統不同於早期的貝洛亞斯克及托洛伊特斯克電廠,在這兩座電廠的循環系統中,冷卻水是被導流至燃料通道上方的再進管路排列(reentrant tube arrangement)。

具1,000百萬瓦電功率的RBMK型反應器,備有緊急爐心冷卻系統來處理設計基準事故(design basis accident﹐註六),在這些事故中假想一個或數個分流橫導管意外地發生破裂。緊急系統中包括從加壓蓄水槽抽取的被動注水(passive injection),及從大型的儲水容器來的加壓注水。一般相信,另外還有一種方法是從渦輪機冷凝器的冷卻水管路中,抽取冷卻水供作爐心冷卻之用。緊急冷卻水從分流橫導管的末端注入核心,這一部分係有特別的檢查閥,來防止水毫無助益地從裂口流失。若是分流器的上游管道破裂的話,燃料管道可先藉從汽鼓逆汽下來的水與蒸汽來冷卻,最後還是由其他相鄰的燃料通道內的緊急冷卻水來冷卻。此冷卻系統同時也能在反應器停機時,藉著自然對流循環的方式來冷卻爐心。

汽鼓必須符合類似於輕水式反應器壓力槽的完整性標準,這些標準認為壓力槽破裂的大災難是不太可能的。

在正常情況下,主冷卻劑迴路(the primary coolant circuit)設計能在大於57,848.73克/平方公分的壓力下操作,冷卻通道的出口溫度則略低於300℃。不像重水緩和的通道型反應器那樣,RBMK型反應器爐心的緩和劑,允許在700℃的高溫下運轉。每個壓力管外圍均包著石墨護套,這些護套再與整個的石墨保持琱[的接觸。這樣設計的目的在於,提供石墨與爐心冷卻水間一個熱傳途徑。整個爐心則包封在一個薄的鋼製圓柱形容器內,以便容納氮氣及氦氣來防止發生氧化。

由於此型反應器的爐心很大且有正的冷卻劑溫度係數,所以控制起來比較複雜。蘇俄的設計者也體認到這個事實,並且在許多有關用來修正爐心局部功率水平上差異的儀器,及電腦控制系統方面的論文中,都曾討論過。每一個燃料通道上,同時也有偵測系統指示及找出任何燃料護套上的故障。

換填燃料的工作可以在反應器運轉中進行,利用一部有屏蔽設備的巨大換填機器連接燃料通道頂端的栓塞,再將栓塞及連結的燃料元件抽出,放入機器內。燃料換填機是位於反應器上方延伸大約25公尺的支撐臺上,由兩側的牆壁支撐。用過燃料則轉送至反應器廠房另一端的貯存池內存放。由於反應器廠房非常高──天花板距反應器頂端大約30公尺,所以有足夠的空間來進行移除燃料元件的工作。廠房的頂端為傳統的建築結構,同時車諾堡事故中的照片顯示,有一端已經崩垮到反應器上。

反應器本身位於一間龐大的混凝土室內,周圍則有另外的混凝土室來容納汽鼓、分流橫導管及主循環水泵。這種四個機組的電廠係以兩組成雙的機組形式排列,但在車諾堡電廠四號機與三號機的距離,比一號機與二號機的距離還要接近。三號機與四號機共用一個建築,平行並緊鄰渦輪機廠房。兩座反應器以共用的通風系統隔開,並且有共同的控制室及一些其他的共同設施。

 

 

 
   

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