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  • 俄罗斯:美版《切尔诺贝利》什么玩意?我们自己拍!

    2019-6-12 09:31| 发布者: ERI8| 查看: 109| 评论: 0

    摘要: 文/U156HBO这段时间出了两部大剧,其中一部是令众粉丝期待已久的《权力的游戏》第8季,演员们喝着穿越而来的星巴克在众粉丝对编剧咬牙切齿的吐槽中挨个下场领了盒饭。龙妈喝着星巴克等着下场领盒饭(图源:《权力的 ...


    文/U156

    HBO这段时间出了两部大剧,其中一部是令众粉丝期待已久的《权力的游戏》第8季,演员们喝着穿越而来的星巴克在众粉丝对编剧咬牙切齿的吐槽中挨个下场领了盒饭。



    龙妈喝着星巴克

    等着下场领盒饭

    (图源:《权力的游戏》剧照)

    另外一部就是我们今天要聊的,记录人类历史上第一起7级核事故的剧集——《切尔诺贝利》(《Chernobyl》)。

    (图源:ITCM)

    这部以“真实”著称的美剧在收获了欧美等西方媒体大量好评的同时,也结结实实黑了苏联一把。并且有俄罗斯专家和媒体指出了美版《切尔诺贝利》在剧情上严重失实,以及细节上存在的瑕疵。

    为此,俄罗斯NTV电视台5日宣布将拍摄俄罗斯自己版本的切尔诺贝利剧集“以正视听”。 据悉新剧讲述苏联特工如何接受任务前往切尔诺贝利阻止美国中情局(CIA)特工破坏核电站的阴谋。

    (图源:inosmi)

    在期待俄版《切尔诺贝利》的同时,我们将用几期推送带领大家“回到”1986年的苏联,力求用数据和史实,还原一个真实的切尔诺贝利。

    1986年4月26日凌晨1:23:44,随着一声巨响,一道火光冲天而起。切尔诺贝利核电站反应堆的顶盖被来自反应堆深处的巨大压力直接炸飞。反应堆厂房厚厚的屋顶面对这个重达两吨的大疙瘩就如同纸糊的一般,被轻而易举的捅开。无数大大小小的碎块紧随其后,如同天女散花一般腾空而起,散落在反应堆厂房四周。

    (图源:wikipedia)

    滚滚的放射性尘埃化作了冲出潘多拉魔盒的魑魅魍魉,向周围播撒着看不见听不到却足以致命的核辐射……

    这就是人类历史上第一次最高级(7级)核事故——切尔诺贝利核事故。虽然HBO这部剧拍的不错,但是宣传报道中还是出现了一些偏差,在我对这些偏差进行解读前,有必要对一些基础概念做一些简介。

    各种各样的反应堆

    核反应堆有好几种,目前主要使用的核反应堆按照使用冷却剂或减速剂类型,可分为轻水核反应堆和重水核反应堆。

    重水核反应堆使用重水作为冷却剂和中子减速剂,重水为D₂O,其中D是氢元素的同位素氘(dāo),和氢原子的不同之处在于它多了一个中子,也叫重氢;而轻水反应堆使用轻水也就是普通水作为冷却剂或冷却剂兼中子减速剂。重水反应堆建造和运营成本极其高昂,对维护人员的身体伤害也较大,能大规模生产的目前只有加拿大一个。

    重水堆

    包括中美俄日在内,大多数国家玩得起的还是轻水反应堆。轻水反应堆根据工作原理分为压水式反应堆和沸水式反应堆,我们先讲压水堆(Pressurized Water Reactor,也叫PWR),压水堆除了核电站外,核动力的舰艇和潜艇也用它。

    压水堆有两个回路:一回路使用高压冷却水吸收反应堆堆芯里面的热量(注:使用高压可增加水的沸点,冷却水通常不会在一回路里沸腾),一回路冷却水进入蒸汽发生器(Steam Generator)后将二回路的水加热形成水蒸汽驱动汽轮机发电。目前,我国核电站的反应堆大多数是这种压水式反应堆。

    和沸水式反应堆比起来这种反应堆更为安全污染也小,但是因为高压和高温的原因,压水式反应堆的建造成本也是很高的。压水反应堆最严重的事故就是三里岛核电站事故(5级),堆芯干烧,部分熔毁。

    压水堆

    (图源:nrc.gov)

    接下来就是剧中的主角:沸水反应堆(Boiling Water Reactor,BWR)。到目前为止,五级和五级以上的核事故,沸水反应堆占了三分之一,并且包揽两个仅有的最高级(7级)核事故记录。

    这些核事故依次是:苏联切尔诺贝利(沸水堆,7级),日本福岛(沸水堆,7级),苏联克什特姆(核废料场爆炸,6级),美国三哩岛(压水堆,5级),英国温斯乔火灾(石墨堆,5级)和巴西戈雅尼事件(乱丢核废料,5级)。

    RBMK反应堆堆芯上盖

    这是事故后的切尔诺贝利二号堆

    四号堆同款重达两吨的上盖已经在爆炸中被炸飞

    (图源:youtube)

    如下图所示(请和前面压水堆的图对比)沸水堆和压水堆的一个主要区别在于沸水堆没有蒸汽发生器,也没有二回路的水,直接将一回路的水汽化后引入汽轮机。其带来的冷却问题由额外铺设的冷却管道和冷却剂来解决。也就是说这个系统在水循环这一块如果出现管道泄漏,流出来的水是有核辐射的,非常危险。

    沸水堆

    (图源:nrc.gov)

    必须强调的一点是沸水堆这个玩意不止苏联一家在搞,美国的GE和爱达荷实验室在上世纪50年代就联手开发了成品。然后GE就把这玩意市场化了,现在沸水堆的主要生产商就是大名鼎鼎的GE Hetachi Nuclear Energy。

    有人可能要问了这种玩意没有压水堆安全,怎么还能卖的出去?和压水堆比起来,沸水堆在工作时不需要压水堆那么高的压力,而且压水堆两个回路相比,一个回路结构相对简单,维护相对容易。总的来说沸水堆在制造和运营成本上比压水堆要低不少;成本低了但是收益——所输出的功率却一点没少。

    中国有没有沸水堆?答案是肯定的:没有!我国现在运行中的核反应堆除了秦山核电站三期是使用CANDU技术的重水堆,外加山东石岛湾核电站的气冷堆外,剩余的运行中的核反应堆全部是压水堆。

    但是各国核电站安全标准不一样,在有些国家眼中沸水堆虽然不够安全,但是省钱——真香!沸水堆在除中国之外的其他国家一度相当的有市场,甚至在切尔诺贝利出事后,依然有几十座沸水反应堆在其他国家运行,其中包括俄罗斯境内的11座改进后的RBMK反应堆(部分退役关闭中)、美国的34座BWR(运行中)和后来出事的福岛核电站那6座GE-BWR系列反应堆。

    切尔诺贝利的“主角”

    RBMK剖面图俄语版

    (图源::physics.harvard.edu)

    首先我们来说一下RBMK这个词,RBMK是俄语Реактор Большой Мощности Канальный的英译Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalnyy的缩写,中文叫大功率管式反应堆。属于我们在前一部分讲到的沸水反应堆。如果觉得上面这个图难以理解,下面提供一个加拿大版的英文简图可以参考。

    RBMK反应堆结构简图

    (图源:candu.org)

    切尔诺贝利这四座RBMK-1000属于第二代核反应堆(Gen II,1970-1990年前建造完成的商业核反应堆都在Gen II里面,1950-1970年建造完成的算Gen I),如上图所示,堆芯中有很多石墨块,燃料棒插在其中在控制棒(Control Rod)的调解下完成可控核裂变。

    和其他沸水堆一样,RBMK-1000只有一个回路:冷却水流过堆芯后带走热量经过压力管(Pressure Tube)系统到达汽水分离器(Steam Separator),蒸汽进入涡轮机,由涡轮机带动发电机发电。

    蒸汽会被导入冷却系统重新凝结成水由水泵送回一回路,和之前被分离下来的冷却水经主循环泵(Main Circulation Pump),阀门系统和收集器后重回堆芯。除主供水系统外,另有一套紧急冷却系统负责在特殊情况下提供冷却水。

    切尔诺贝利堆芯石墨3D模型

    很多人在清理石墨的过程中

    得了急性或者慢性放射病牺牲

    (图源:thingiverse.com)

    剧中被炸得满天飞、让无数救援人员先后送命的石墨,在堆芯里面作为中子减速剂并不稀奇,第一代老式反应堆就是拿这个作为减速剂用的。美国老嚷嚷着让伊朗和朝鲜放弃石墨堆甚至表示可以倒贴轻水堆也是这个原因,因为从石墨堆产生的核废料中更容易提取可以用来制造核弹的钚。

    后面的推送中,我将对剧中的情节进行解读,中间会穿插对部分技术点进行的科普,由于作者水平有限,如有错谬之处敬请在评论区批评指正,敬请期待。

    特约作者:U156



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