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切尔诺贝利核电站

切尔诺贝利核电站

切尔诺贝利核电站（乌克兰语：Чорнобильська атомна електростанція，俄语：Чернобыльская АЭС，英语：Chernobyl Nuclear Power 植物界），全称为列宁核电站，是一座隶属于乌克兰，且已停止使用的封闭式核电站。该电站位于乌克兰基辅以北约130千米、白俄罗斯边境以南约20千米处，是苏联在乌克兰修建的第一座核电站，同时也是苏联最大的核电站。

切尔诺贝利核电站于1972年8月15日开始建设。1977年9月26日投入运行。1986年4月26日，由于电站4号机组定期维修时引发化学爆炸，造成切尔诺贝利核事故，此事故使苏联大部分地区受到核污染，有840万人受到辐射，约15.5万平方千米的领土受到污染，近404000人被重新安置，同时导致全球核电产业发生重大变化，并加速了苏联的解体和推动了全球反核运动。1986年5月29日，苏联开始建造“切尔诺贝利核电站4号机组掩蔽所”用于掩埋切尔诺贝利核电站4号机组及其相关建筑物。苏联解体后，由乌克兰维持核电站运转。2000年，切尔诺贝利核电站正式关闭运行，但仍驻有工作人员进行部分系统的日常运行维护。2016年，乌克兰建设完成新掩体以替代原有保护设施。

切尔诺贝利核电站属石墨水冷堆核电站，由4座RBMK-1000核反应堆组成，总装机量3200兆瓦，由核电站和附属设施2个主要功能综合体组成，划分为受控进入区和自由进入区，在核电站周边有以核电站为中心半径约30千米的圆形禁区。1986年切尔诺贝利核事故被认为是历史上最严重的核事故之一，属于国际核事件分级表7级（特大）事故，由作家斯韦特兰娜·阿列克谢耶维奇描写该事故的纪实文学《切尔诺贝利的悲鸣》曾获得诺贝尔文学奖。

在2022俄乌冲突中，为了增援霍斯托梅尔安东诺夫机场的俄罗斯联邦武装力量地面空降部队，俄军地面部队曾在无防护的状态下穿越切尔诺贝利核电站红树林核污染无人区，部分士兵遭到核辐射。2022年2月24日，俄罗斯部队控制了切尔诺贝利核电站。同年3月31日，俄罗斯部队将核电站控制权移交给乌克兰。

历史沿革

建设背景

20世纪60年代末，苏联民用中核集团的发展速度已落后于西方，为此苏联领导人启动了加速核电站建设的计划。1966年9月29日，苏联部长会议通过关于启用和建设1190万千瓦电力能源的法令，其中800万千瓦由核电站发电提供，计划在全国建造6座1000兆瓦反应堆。在苏联能源系统南部地区，苏联计划建立中央能源区，建设一座核电站为乌克兰苏维埃社会主义共和国的27个地区和有5300万人口的罗斯托夫地区提供电力。

苏联对基辅、文尼察和日托米尔地区的16个地点进行了勘探和调查，以确定核电站建设的最佳地点，由于最经济可行的供电半径约为350～450千米，最初拟定的建设方案选定在文尼察地区和基辅地区两个地区，该电站最初命名为“乌克兰中部核电站”。

建设历程

1969年12月11日，位于切尔诺贝利区科帕奇村的在建核电站管理局成立，同时切尔诺贝利核电站最终选址也得到了确定，具体为：乌克兰白俄罗斯波利西亚东部，基辅东北地区160千米，基辅地区切尔诺贝利市西北15千米。1972年8月15日，核电站开始铺设主楼地基的混凝土。

1977年9月26日，切尔诺贝利核电站1号机组投入运行，2号汽轮发电机并网，这是当时乌克兰境内第一个核电站。1978年5月27日核电站正式投入商业运营。随后3号和4号机组于1983年竣工，但4号机组未进行安全测试就开始建设和投入运营。

发生事故

1982年9月9日，核电站1号反应堆发生部分堆芯熔毁事故，事故造成的损失相对较小，没有人员死亡。八个月后，反应堆修复并重新投入运行。

1986年4月26日凌晨1点23分，核电站4号机组在检修期间由于操作失误发生爆炸，造成切尔诺贝利核电站核事故。事故发生后，首批两台机组仍保持正常工作状态，并于次日停运，同日距离切尔诺贝利核电站3千米的普里皮亚季居民被彻底疏散。5月2日，切尔诺贝利核电站30千米范围内和其他受到放射性污染的定居点开始疏散居民。同时核电站开始对1、2、3号机组进行了大量的核污染修复和清理工作，至12月基本完成电站内机组清理工作。事故发生后，暂停了5号和6号反应堆的建设，并于1989年取消建设。

1986年5月29日，苏联决定建造一座名为“切尔诺贝利核电站4号机组掩蔽所”的设施，用于掩埋切尔诺贝利核电站4号机组及其相关建筑物，约90000人参与了“避难所”设施的建设，并在206天内建设完成，工程中铺设了约345000立方米混凝土，安装了7000吨金属结构。在石棺建造完成后，其余3座反应堆重新启动并继续运营至后苏联时期。苏联解体后，由乌克兰维持切尔诺贝利核电站的运营和维护。

关停及维护

20世纪90年代，乌克兰花费了约4亿美元改进切尔诺贝利核事故剩余的反应堆。1991年10月17日，核电站2号机组在检修时发生火灾。事故发生后，西方国家试图说服乌克兰当局关闭核电站，经过双方多轮谈判，乌克兰同意关闭剩余的核反应堆，以换取欧盟援助，乌克兰于1996年11月30日关闭1号机组、1999年3月15日关闭2号机组。2000年12月15日，乌克兰和七国集团国家签署了一份谅解备忘录推进核电站关停，3号机组在短暂运行并经过3个月的维修后被关闭，切尔诺贝利核电站正式关闭运行，但仍驻有工作人员保持乏燃料池循环冷却系统的日常运行，防止因燃料组件熔化发生事故。同时在国际组织和西方国家的援助下，在核电站周边地区设置了液体放射性废物处理厂、固体放射性废物管理工业园区、集中乏燃料储存设施，用以进行核污染消除和处理。

2003年2月，国际原子能机构与其他七个联合国组织以及白俄罗斯、俄罗斯和乌克兰主管当局合作建立了切尔诺贝利论坛，以开展放射性评估和恢复受核污染影响的地区。

2007年9月，为防止不断出现裂缝的“石棺”再次造成放射性物质外泄，乌克兰政府与一家国际企业集团签订合同，为“石棺”增穿拱状结构的“钢外套”，新的钢铁外层工程耗资14亿美元，由国际援助提供。2012年4月该工程正式动工建设，拱形钢筋混凝土结构外壳高110米、宽257米、长164米、总重达3.62万吨，设计使用寿命100年，于2016年11月竣工。

2013年2月12日，由于陈年结构性损伤，切尔诺贝利核电站厂房的屋顶部分塌，受损面积约600平方米。2015年4月，1号至3号机组进入退役阶段，1号和2号机组于2016年6月完成拆除。2017年，核电站燃料临时储存设施竣工，该设施主要处理未损坏的1、2和3号机组的乏燃料组件。2020年，切尔诺贝利核事故乏燃料干式贮存设施正式获得试运行许可。

2022俄乌冲突爆发后，2022年2月24日，俄罗斯部队控制切尔诺贝利核电站。3月9日11点22分，切尔诺贝利核电站与外部电网断开连接。3月15日切尔诺贝利核电站外部电力再次恢复供应，工作人员重新投入运营工作，将核电站连入电网。3月31日，俄罗斯部队以书面形式将核电站的控制权移交给乌克兰。

选址与布局

选址

切尔诺贝利核电站位于乌克兰基辅以北约130千米、白俄罗斯边境以南约20千米处，普里皮亚季河与乌日河交汇处，距离核电站约3千米的新城普里皮亚季有49000名居民，切尔诺贝利老城区位于核电站东南约15千米处，人口为12500人，核电站半径30千米范围内的总人口在115000至135000人之间。

切尔诺贝利核电站地基为连续的环形或方形加固式水泥地基，建在未固结的厚层沉积物之上，该类沉积物称为乌克兰波列西耶地区改造型冰川沉积，潜水面较浅，为3~5米，因土质条件的不同曾发生过明显的地面沉降。切尔诺贝利核事故地处第聂伯-顿涅茨盆地西北边缘，属普里皮亚季第聂伯-顿涅茨构造坳陷南部。该区主要为碎屑沉积物所覆盖。碎屑沉积物绝大部分都未固结，它们覆盖于裂隙岩溶白垩—泥灰岩之上。整个沉积剖面厚约500米。基底则由乌克兰地盾组成，其岩性主要为前寒武系花岗石、混合岩和片麻岩固等。沉积物时代介于二叠纪和第四纪间。第四系潜水面积普遍较浅。其下有多个承压含水层。深部隔水层明显断开，使侏罗系含水层和白垩系含水层间地下水能相互年流通。

整体布局

切尔诺贝利核电站主要由核电站主体建筑和附属设施组成，主体建筑主要为机组设施，附属设施设有室外开关设备、冷却水池和基地等。

机组

切尔诺贝利核电站有4座机组，成对分布，其中2个机组占据建筑群的相对两侧，1号和2号机组于1970年至1977年期间建造，而相同设计的3号和4号机组于1983年竣工。切尔诺贝利核事故发生时，现场有5号和6号机组两座RBMK反应堆正在建设中，最终于1989年取消建设。在核电站的东南部，第聂伯河支流普里皮亚季河旁修建了一个面积约22平方千米的人工湖，为反应堆提供冷却水。

功能区域

切尔诺贝利核电站厂区由核电站主体建筑和附属设施2个主要功能综合体组成，其中附属设施设有室外开关设备、冷却水池和基地。整个厂区、所有建筑物和厂区划分为受控进入区和自由进入区。受控访问区域包括可能对人员造成辐射因素影响的工厂区域、建筑物和场所。人员只能通过更衣设施进入受控访问区域。在受控访问区内，所有场所均分为服务式场所、半服务式场所和非服务式场所。在自由出入区域，设备正常运行情况下，无核污染辐射。切尔诺贝利核事故发生后，苏联设立了一个以核电站为中心半径约30千米的圆形禁区。

保护设施

切尔诺贝利核事故发生后，4号机组被封闭在一个大型混凝土建筑石棺中，石棺于1986年10月建成，但该结构既不坚固也不耐用。新安全隔离结构于2017年竣工，先在附近建造，然后在轨道上移动到位，该建筑高110米、长165米、跨度260米，覆盖4号机组和石棺，结构为拱形框架，上半部分重12800吨，整体结构重36000吨，设计寿命为100年，金属框架外部覆盖着3层夹层板，内部框架的每个组件都覆盖有聚碳酸酯，以使其能够抵抗放射性粒子，建筑配有2台配备摄像头的自动化起重机，每台起重能力为50吨，以及其他相关设备，用于拆除4号机组。

设施设备

切尔诺贝利核电站由核岛设备、常规岛设备、安全设施、监测系统、配套工程等部分组成。

核电设备

切尔诺贝利核电站核电设备包含核岛设备、常规岛设备。

核岛设备

切尔诺贝利核电站核岛设备包括压力壳、反应堆、燃料棒组件、堆芯安全应急冷却系统、蒸汽交换器、给泵和稳压器等，分为核岛蒸汽供应系统、核岛的辅助系统2个系统。

切尔诺贝利核电站由4座核反应堆组成，此类型反应堆称为高功率通道反应堆（reaktor bolshoy moshchnosty kanalny，RBMK），使用微浓缩二氧化铀燃料，采用石墨为慢化剂，轻水为冷却剂，压力管式设计，于1964年-1966年完成设计。反应堆堆芯呈垂直圆柱体，由紧密堆积的石墨块构成，高约7米，直径约12米，有2个回路将蒸汽直接输送到涡轮机，无需中间热交换器，水在燃料通道中沸腾，蒸汽在燃料通道上方的单个回路中分离。

切尔诺贝利核电站反应堆使用微浓缩二氧化铀燃料，每个燃料组件由2个子组件组成，燃料棒为微浓缩氧化颗粒被封装在3.65米长的锆合金管中，合金管上部和下部由钢制成，一组18根燃料棒呈圆柱形排列在托架中，组成燃料束。可在不关闭反应堆的情况下更换燃料束。

切尔诺贝利核电站反应堆有2个独立的水冷却剂回路，每个回路都有4个泵，使水循环通过压力管，以消除裂变产生的大部分热量。有一个紧急堆芯冷却系统，该系统设计为在任一冷却剂回路中断时投入运行。一个冷却回路的主循环泵连接到机组第一台汽轮发电机，其他回路的主循环泵连接到机组的第二台汽轮发电机。

切尔诺贝利核电站2个回路中的每一个都有2个蒸汽分离器和4个主循环泵，其中3台主循环泵用于反应堆的正常运行，1个泵处于备用状态，自冷却剂的蒸汽被输送到涡轮机中以在发电机中发电，然后蒸汽被冷凝并返回到循环冷却剂中。

切尔诺贝利核电站压力管约7米长，内部设有燃料组，每个压力管均由加压水单独冷却，加压水在管中沸腾至290°C。核电站碳化硼控制棒吸收中子以控制裂变速率，短棒从堆芯底部向上插入，均匀分布整个反应堆，主控制杆自上而下插入，有自动、手动或紧急控制模式，由堆芯探测器反馈进行调节，将棒放入堆芯以减少或停止反应堆活动，共有211个控制棒。

常规岛设备

切尔诺贝利核电站常规岛主要包含汽轮发电机组及其配套设施和所在的厂房。核电站轮汽机组为两台500兆瓦氢冷涡轮发电机，单台涡轮发电机长39米，重1200吨，由哈尔科夫涡轮机工厂制造。

安全设施

切尔诺贝利核电站反应堆堆芯位于钢筋混凝土内衬空腔内，堆芯位于一块厚钢板上，顶部有一个1000吨的钢盖板，厚度约40毫米，侧面被一个圆柱形护罩包围，该护罩由16毫米厚的钢板制成。燃料通道的延伸部穿透下板和盖板焊接到每个反应堆上。冷却剂系统的蒸汽分离器安装在各自的混凝土防护罩中。反应堆的围带由水和砂填充。

监测系统

切尔诺贝利核事故使用SKALA（俄语：СКАЛА, система контроля аппарата Ленинградской Атомной；sistema kontrolya apparata Leningradskoj Atomnoj）系统监测电站运行。反应堆设计和运行中纳入了各种安全系统，设有应急堆芯冷却系统，该系统可在紧急情况下为堆芯提供冷却水。

配套工程

输变电工程

切尔诺贝利核电站与外部330千伏和750千伏电网相连，2台发电机中1台通过变压器连接到750千伏电网，发电机通过2个串联开关连接到公共变压器。330千伏线路为电站内部电气线路，由发电机供电，此外可通过主电网备用馈电变压器从750千伏电网获得电力，或者通过两条备用母线从其他发电厂获得电力。在外部电力断开时，电站基本电力由柴油发电机供电，每个机组变压器连接到2个6千伏主电力线配电盘A和B，为机组供电，并连接到另一个4千伏变压器。在冷却剂回路故障同时失去外部电源的情况下，基本电源由汽轮发电机提供约45至50秒，在此期间，柴油发电机在失去厂外电源的15秒内自动启动。