核电专家揭秘：随意停堆为何引发切尔诺贝利悲剧？核安全设计背后的生死线

核反应堆的停堆操作远非按下开关那么简单——它是一场精密的中子密度调控艺术，稍有不慎便会引发燃料棒熔毁的灾难。从切尔诺贝利操作员强行插入控制棒导致链式反应失控，到福岛核电站冷却系统全面失效酿成悲剧，历史用鲜血告诉我们：停堆时若不能同步保障冷却系统持续工作，堆芯余热将如同定时炸弹。为何核反应堆必须配备多重冷却回路？为什么停堆后仍需持续监测数十年？这些设计背后，是物理学法则与人类惨痛教训共同铸就的安全铁律。

大家好，我是主持人凌薇。欢迎收听今天的播客。今天我们特别邀请了核电专家陈明老师，一起来聊聊核反应堆为什么不能随意停堆的话题大家好，我是陈明。很高兴和林薇一起分享这个话题。我们今天会先给大家讲一讲核反应堆是怎么通过链式反应来产生能量的。然后，我们再聊一聊历史上那些因为随意停堆而酿成的大祸。最后，我们再来聊一聊，为了保障安全，核反应堆为什么必须要这么设计好，那我们就开始今天的内容。咱们先来聊第一个话题，咱们这个第一部分，咱们就先叫做核反应堆的动力学原理。咱们来聊一聊这个链式反应到底是怎么一回事儿然后包括这个停堆到底是一个什么样的过程对链式反应，其实它就是一个中子撞击油原子核，把它分裂成两个比较轻的核，同时释放出更多的中子核能量，然后这些中子又会去撞击其他的，有原子核，就形成了一个链式反应，那这个就是原子核能的一个来源。只要链式反应不停，这个反应堆就会不断的产生能量。所以说这个链式反应一旦跑起来，它是很难让它停下来对吗？对没错，就反应堆它有一个临界状态，就是在这个状态下面，它裂变产生的中子数，正好等于它损失的中子数，那这个时候它的功率就是稳定的，那如果说你想让它停堆的话，那你必须要把中子密度慢慢的降下来，降下来之后它才会逐渐的减弱，如果说，你这个时候强行的去干预，让它快速的插入控制棒什么之类的？反而会导致局部的中子密度骤降，那这个时候燃料棒就会因为过热而变形，甚至可能会熔毁。所以说这个停堆其实远远不是大家想象中那么简单的一个操作。对，没错，而且它不光是要考虑这个控制棒的速度，海要考虑你这个反应堆本身的功率水平，包括你的冷却系统是不是能够及时的带走热量那你如果说，没有办好这些事情的话，那你强制停堆就很有可能影发一场非常大的灾难。对，所以这个背后其实有很多物理和工程的限制。在那，我们来进入我们今天的第二个部分，我们今天第二个部分的主题叫做历史悲剧，本源于对停堆风险的低估。我们今天要聊的就是切尔诺贝利和福岛这两次核事故，他们背后到底有哪些共同的教训。对这两次事故其实都有一个非常明显的特点，就是，他们都是在执行所谓的荆棘停堆的程序的时候，出现了非常严重的失误，然后导致反应堆失控，比如说像切尔诺贝利他，就是因为操作员违规的关闭了自动保护系统，并且强行的插入控制棒，结果反而让链式反应彻底的失控。那福岛其实也是一洋，它是因为地震导致外部电源中断，然后应急柴油发电机也没有办法撑住，最终就是堆芯的余热没有办法排出，导致了熔毁。所以说你哪怕是自动停堆了，并不意味着你就安全了，对，没错，就是切尔诺贝利。它其实是操作员忽视了多个系统失效的风险。然后福岛也是一样，它是地震和海啸双重打击下，冷却系统全面失效，那这两起事故其实都揭示了就是，你在紧急情况下，仅仅依靠停堆是远远不够的，你必须要保证所有的冷却系统在所有的时段都能够正常工作，对，不然的话，你只是让这个堆芯的热量暂时的积聚起来而已。你觉得就是从切尔诺贝利和福岛这两起事故当中，核工业界最应该吸取的教训是什么？我觉得，就是这两起事故其实都指向了一个核心的问题，就是操作员在面对复杂的应急程序的时候，它很容易忽略某些关键的检查点，那最终导致系统没有按照预期的方式运行，那其实背后反映的就是核安全的文化里面存在着一些漏东对，所以现在国际上都在强调，要简化并强化这个操作流程，然后瑶利用更多的自动化来减少人为的失误，同时，还要加强监督和管理。对，就是要让每一个步骤都做到非常的严谨，并且能够及时的发现和纠正偏差。聊了这么久的核事故教训，感觉信息量不笑，咱都歇会儿。喝口水待会继续我们来进入我们今天的第三部分，我们这一次要聊的是关于核反应堆的安全设计。那这个里面其实有一个非常核心的问题，就是，为什么核反应堆必须要有多重的冷却系统，对，因为冷却系统的作用就是把堆芯产生的热量带走。那如果这个冷却系统一旦失效的话，堆芯的温度就会急剧的上升。最终会导致熔毁，那甚至会引发严重的核泄漏。停起来，冷却系统真的是最后一道防线。对没错，那压水堆其实它都有至少两套独立的冷却回路，然后还有大量的应激的柴油发电机，以及自动化的安全系统。那这些都是为了确保说，哪怕有一个环节失败了，还有其他的环节能够顶上。对，就是保证它的安全性，不至于说因为一个崩坏了，或者说一个人操作失误。就导致整个反应堆不安全，所以它是一个非常严密的安全体系，它是主动的防护。那这样的话，才能够让这个反应堆在各种极端的情况下，都能够守住安全底线。对所以这是为什么核反应堆必须要有多重的冷却系统控制棒在安全体系当中到底起一个什么作用？控制棒的作用，其实就是来吸收中子，那这样的话，就可以降低链式反应的速度，或者说让它停下来，对，那它其实是一个非常精细的一个调节器。所以说它不仅仅是一个开关。对没错，它的插入和提升的速度然后，包括它插入的位置都是要严格的功率的水平来决定的。对，比如说像压水堆它规定每分钟功率的变化不能超过5%，对，那你如果说，你操作过快的话，就会导致局部的中子密度骤降，那这个时候燃料棒就会因为过热而变形，甚至可能会熔毁。对，所以它这个控制棒，它不仅仅是一个开关，它其实是一个非常精细的一个调节的艺术。对才能够保证这个反应堆在各种工况下面都能够安全的运行，为什么说核反应堆停堆之后，并不意味着就可以高枕无忧了，因为核燃料它裂变之后产生的那些放射性产物，它还会继续的衰变，那这个衰变就会释放出热量，那这个热量其实在停堆之后，好几天之内都是非常巨大的。对，就比如说像压水堆，它停堆之后24小时依然还有百分之0.5的总功率是在衰变热，那这些热量必须瑶通过专门的余热排出系统把它排出去不然的话，就会造成堆芯的温度过高，所以说冷却系统在停顿之后依然不能休息对没错，而且法燃料泵里面还有大量的剩余的裂变产物，那这些裂变产物，它需要几十年的时间才能慢慢的衰变到安全的水平。对，那这个期间，它必须要一直被水浸没着，不断的冷却着，然后包括它的这个压力容器，包括它的管道，所有的这些设备都要严格的监测，一旦有问题马上处理。对，所以说这就是为什么核废物的处理和储存是一个非常严肃的话题，它关系到整个环境的安全和人类的健康，对，今天我们聊了这么多，关于核反应堆为什么不能随意停堆的背后逻辑，其实归根结底，它还是科学的规则和历史的教训共同写下的安全圣经。它是核工业的一个生存的底线。对，这就是我们本期播客的全部内容。然后感谢大家的收听，我们下期再见。