車諾比核電廠事件回顧

大綱

背景與事件過程

系統損壞回顧

肇因分析

搶救與管制

檢討與改善

車諾比核電廠車諾比核電廠位於前蘇聯*烏克蘭共和國首都基輔 (Kiev) 西北方普里比亞河(Pripjat River) 左岸約300公尺邊，距離南邊的烏克蘭首都基輔約130公里。

電廠所處區域為Drieper河谷平原，為產糧區，該河為基輔城主要飲水來源。

由於電廠的設置帶動了兩個衛星小鎮，離廠北三公里的普里比亞市，人口約4 萬5千，南邊15公里另有一小城車諾比，人口約12萬5千，居民多為電廠工程師、建築師及其家屬。

註:蘇聯於1991年12月26日解體

RMBK型反應器車諾比核能電廠係採用蘇俄自行設計的RBMK-1000型反應器。車諾比電廠在當時有四座RBMK-1000 (沸水式) 核能反應爐。

RBMK反應器在全世界僅見於蘇聯，設計於1954年，最早於1973年在列寧格勒啟用操作。

車諾比核電廠4座反應器是以兩座為一組，共用一棟建築物和設施。發生事故的是4號反應器，在1983年12月併聯，1984年3月開始商業運轉操作。

註:導致事故的試驗其實應該商轉前完成測試，當時剛裝填燃料的爐心裏有許多的中子吸收劑，功率係數是負的

反應器設計RMBK型反應爐為沸水式水冷卻石墨緩衝的高功率反應爐，水與鈾燃料棒接觸而被加熱沸騰，所產生的水蒸汽則帶動兩座50萬千瓦的渦輪機以產生電力。

燃料棒放置在石墨緩衝劑中，石墨的作用是使中子減速和維持連鎖反應，控制棒則用來控制反應爐產生的功率。

此核電廠的設計缺點：

具有正反應度係數

大部分緊急應變皆須以手動操作

在低功率輸出時相當不穩定

事件背景1986年4月25日事故發生之前，正值該機組將定期保養停機，電廠當局擬趁其停機之便，進行一項實驗。

該實驗為利用該機組兩部汽輪發電機中之第八號汽輪機，測試其驅動之蒸汽被切斷之後，汽輪發電機之轉動慣性能量，在備用柴油發電機啟動前能提供多久之廠內緊急電源。

此實驗曾在商轉前試驗過，但當時因其發電輸出電壓下降比預期來得快而未能成功。此次之試驗，則是在勵磁機上採用特殊之發電機磁場調整器設計，欲藉此克服電壓急劇下降之問題。

由於該機組設計上的缺陷，加上本次試驗上不當的措施與人為運轉錯誤，因而導致歷史上最嚴重的核能電廠事故。

List of RBMK NPPs in Chernobyl

4號機組於車諾比事故後停機，另2號機組亦於1991年因發生火災而停機。

事故發生後幾部機組仍持續運轉一段長時間，若不運轉數百萬人過不了每年的寒冬，這是現實的無奈，也是反核與擁核需尋求的平衡點--如何安全使用核能。

1986-041984-031983-121979-04MTMMAEPLWGR9251000Chernobyl 4

2000-121982-061981-111977-05MTMMAEPLWGR9251000Chernobyl 3

1991-101979-051978-121973-02MTMMAEPLWGR9251000Chernobyl 2

1996-111978-051977-091972-06MTMMAEPLWGR725800Chernobyl 1

停機日期

商轉日期

併聯日期

建造日期

反應器供應商

電力公司

型式淨裝置容量

(MWe)

毛裝置容量

(MWe)機組名稱*

註:資料出處於世界核能發電機組手冊，原能會，96年8月

事件過程25 Apr. 01:00爲測試汽機之慣性實驗，車諾比電廠四號機自滿載開始降載。

25 Apr 13:05輸出功率降至50%，7號汽輪發電機解聯，廠內電源移轉由8號汽輪發電機供給

25 Apr 14:00根據實驗計畫，關閉緊急爐心冷卻系統，反應器功率維持在1600MW達 9小時，爐心產生大量的氙毒

25 Apr 23:10再度開始降低反應器功率，按照實驗規劃，預定功率應降至700至1000MW之間進行實驗

事件過程 (續)26 Apr 00:28

依照程序書要求，關閉局部自動控制棒系統，改為平均功率自動控制系統，但這個改換操作失敗，輸出功率快速降至30MW。

26 Apr 01:00輸 出 功 率 回 復 至200MW，並且維持穩定。在低輸出功率運轉中，爐心的氙135濃度會增加而吸收大量中子，使得輸出功率下降。爲了維持穩定輸出，操作人員違反操作規定抽出控制棒。

26 Apr01:03~01:07

根據試驗計畫，增加2部主冷卻水泵運轉，因此爐心流量增加，造成蒸汽壓力及液汽分離器水位下降。又因此時保護系統關閉，反應器無法自動跳脫。

事件過程 (續)26 Apr 01:19

運轉員開始補水至汽水分離器，補水量為原來之數倍，由於冷水大量進入爐心，蒸汽產生量顯著下降，功率亦下降。控制棒往上抽以補償功率下降。

26 Apr 01:20~01:22關閉汽機旁通閥以提高蒸汽壓力。降低給水流量，以增加給水溫度。運轉員已注意到預留之反應率遠低於正常最低容許值，此時應立即停機，但並未採取行動。

26 Apr 01:23:04關閉8號汽機供汽閥，開始進行實驗。因為水蒸汽無法流進汽機，液汽分離器內壓力開始上升。汽機的慣性旋轉逐漸減緩，爐心流量降低，水蒸汽量增多，輸出功率逐漸增加。

事件過程 (續)26 Apr 01:23:40手動急停時，運轉人員發現控制棒並未插入至底部，立即關閉伺服機構電源，以便控制棒利用其重力落至爐心底部。

26 Apr 01:23:40輸出功率急劇上升，高達額定輸出的一百倍以上。熱量急速增加，造成燃料棒破裂。一時之間產生的大量水蒸汽，不僅使壓力管內壓力急劇上升，導致壓力管斷裂並爆炸，也摧毀了重約一千公噸的核反應爐頂蓋。幾秒鐘之後發生第二次大爆炸，推測為高溫下燃料護套的鋯合金與水反應產生氫，氫與氧混合引起大爆炸。

蘇聯並未立即發布新聞

4/28清晨瑞典Forsmark核電廠偵測到輻射汙染，經核種分析及氣象資料推斷可能是蘇聯的車諾比核電廠發生意外

4/28晚上九時莫斯科電視新聞報導簡短提到車諾比核電廠發生意外

4/29蘇聯駐外人員向瑞典及西德政府詢問撲滅石墨火災的方法

4/29凌晨美國將軍事用情報衛星調整軌道航經車諾比核電廠上空以觀察狀況

5/1美國衛星照片顯示石墨的燃燒已經停止

事件過程 (續)

Destroyed Unit 4 of ChNPP

事後之機組處理事故發生後消防人員在很短幾分鐘內抵達現場加入救火行列，由於英勇救助*，主要火勢在4月26日凌晨5時撲滅。

爲了抑制石墨之燃燒及防止爐心放射性核種之外洩，4月28日開始以直昇機投置總數5,000噸材料在反應器頂部，包括40噸碳化硼以防止反應器再達臨界、800噸石灰石以產生二氧化碳達成隔絕空氣作用、2400噸鉛以達輻射屏蔽之作用、以及1800噸的砂及泥土以作為放射性氣體懸浮物之過濾介質及達到滅火的效果。

為了避免反應爐內的高溫的燃料燒穿爐底，5月21日開始在四號機底下興建一條隧道以放置冷卻用的熱交換器，這是一項在飛快的速度和危險的環境下進行的龐大工程。動用了400名礦工，3小時一班，在6月24日，完成了168公尺長的鋼筋水泥隧道。

註:事件後幾個月內因輻射過量的31罹難名單中，進入搶救的消防隊員有29名之多

事後之機組處理 (續)為了長期安置四號機，被稱為「石棺」 (sarcophagus) 的巨大的圍阻體在6月開始動工，11月30日興建完成，總共用了超過7千公噸的鋼鐵和41萬立方公尺的水泥。

事件影響大火中，反應爐釋放的大量放射性碘-131 (半衰期8天，對甲狀腺親和力強)，使周圍的放射性劑量驟然升高。5月2日測定，事故地點放射性劑量為200倫琴/小時，為人體允許劑量的2萬倍。

在離核電站9公里的來列夫村，兒童甲狀腺裡輻射量高達250侖目。這些孩子在成長的歲月裡，可能死於甲狀腺癌或其他癌症。

在撤離的116,000人中有24,000人受輻射量為45侖目，科學家預料這些人中，約有100-200人會因這次受過量輻射而死於癌症。

蘇聯西部和斯堪得納維亞的居民，接受的輻射總劑量達到l,000萬侖目，大部分中歐國家受輻射的總劑量約為100-1,000萬侖目，美國則為100萬侖目。

意外發生後，馬上有209人立即被送往醫院治療，其中31人死亡。死亡的人大部份是消防隊員和救護員，因為他們並不知道意外中含有輻射的危險。

科學家在對蘇聯西部和歐洲其它地方因這次受輻射的死亡人數的估計上說法不一，有人估計在5,000人至75,000人之間，一位反核科學家估計為28萬人。

烏克蘭、白俄羅斯、蘇俄地區，至少有九百萬人受到輻射線影響，至今尚有數百萬人生活於污染區內。

烏克蘭和白俄羅斯受污染區域面積達61,780平方哩，相當於英國和北愛爾蘭的面積總和。

白俄羅斯嬰兒出生率下降50%、白俄羅斯兒童淋巴癌上升28.5%。白俄羅斯政府花費其年度預算20%於善後處理、烏克蘭政府花費其年度預算4%於善後處理、蘇俄政府花費其年度預算1%於善後處理。

在撤離區十三萬多人中的孕婦，血液中染色體異常 (雙中節染色體)高於正常九倍。

在車諾比爾撤離居民的小孩中，有四分之一小孩甲狀腺功能低下，並且在這群小孩裡，癌症發生的情形已逐漸超過正常 (包括甲狀腺癌及血癌)。

事件影響 (續)

Dead City

事件影響 (續)Dying “Red” Forest

政治經濟影響

為了處理事故，花費鉅額金錢，對蘇聯經濟造成嚴重傷害。

此事故讓蘇聯的政治比過去更透明開放，間接造成蘇聯於1991年12月26日解體。

此事故向全球展示核子戰爭會造成的浩劫，對於全球限制核武有一定的警示作用。

造成全球對核能發電的疑慮，例如當時台灣就暫緩興建核四預算，或許對於對抗全球暖化有負面影響。

兒童甲狀腺癌發生率 (1986-1995)

健康效應

孕婦經輻射感染生下的畸型兒

生物效應

放射線有促進生物變異的作用，當地橡樹的葉子大得驚人；番茄形狀怪異；兔、鼠、狼、熊等動物畸型頻現。

事件對其它國家的影響由於炸開的反應爐排出極大量的放射物質，受到當時車諾比上空西北風的吹送，輻射雲很快就籠罩附近的住宅區，再擴大到方圓三十公里外的烏克蘭、白俄羅斯，最後再擴散到整個歐陸各國，包括瑞典、芬蘭、德國、英國、法國、土耳其、義大利、奧地利在內，都偵測到超過正常範圍的放射性氣體飄浮。

事件肇因分析機組設計上的缺陷反應度係數：車諾比RMBK-1000反應器內含有大量的石墨緩速劑，在反應器物理的設計上具有正的反應度係數，致使功率愈高反應度愈強，反應度增強使得功率更高，使得反應器較難控制。(此與輕水式反應器的負反應度在功率增加、蒸汽增多時，核分裂反應不易發生的情形完全不同。)

圍阻體設計：車諾比電廠未如西式核電廠於反應爐外加蓋堅固厚實的鋼筋混凝土圍阻體，致使事故發生後，輻射物質自爐心洩出時，即曝露至大氣中隨風飄散，造成廣大之輻射污染區域。

自動控制系統：核能機組在輸出功率達到額定功率的百分之二十以上時，自動控制系統才會開始操作，百分之二十以下時自動控制機能不會生效，需要操作控制棒才能得到穩定的輸出功率。

事件肇因分析 (續)人為操作上的錯誤反應度運轉餘裕 (Operational Reactivity Margin)：爲克服氙毒效應，操作員竟讓反應器運轉餘裕低至安全極限之下，致使緊急保護系統失去效用。(操作員手動抽出控制棒，致使留在爐心的控制棒僅餘6 ~ 8根。控制棒在爐心內有抑制中子功率飄動的作用。)

自動控制棒系統：操作員爲達實驗功率自行切斷「局部自動控制棒系統」，致使反應器難以控制。

超額開啟主冷卻水泵：正常運轉時為六個主冷卻水泵，而在低功率運轉時卻開啟八個主冷卻水泵，此導致液汽分離器內之蒸汽壓力與水位低至安全極限。

切斷爐心保護系統：爲使渦輪機實驗能持續進行，操作員竟切斷爐心保護系統，致使無法自動停爐。

關閉緊急冷卻水系統：操作員解除爐心緊急補水系統，使得事故發生時無法發揮作用，終至爐心熔毀釀成慘劇。

事件肇因分析 (續)其它安全管制規範：安全管制規範不夠嚴謹，致使不安全之測試也可容許進行，而且若干緊急保護系統也被貿然停用。

測試時機：由於測試時間為週末之前一天，操作員抱著迅速做完該測試的心理，導致操作員不惜違反安全操作規範，貿然切斷許多緊急保護系統。

儀控及電腦控制系統：蘇俄之電腦系統及儀器雖然已有相當之發展，但其儀器功能仍比西方國家之反應器者為差，使其反應器控制較難以達成。

防範措施與訓練：缺乏人為錯誤之防範措施與人員訓練之加強，導致事故發生及其無法有效遏阻之原因。

多重性設計：蘇俄核能電廠之安全系統缺乏多重性、多元性、分離性之設計，無法有效地發揮反應器安全保護功能。

Q&AQ: 到底台灣會不會發生像車諾比一樣的事故?Ans: 不會。台灣採用的是西式的輕水式反應爐，以冷卻水兼作減速劑，當功率異常上升時水會沸騰，減速劑減少了，核分裂就慢下來了，具有負的反應度係數，使得反應器較易於控制。此外，反應器外設置有堅厚之圍阻體，可在萬一發生事故時，有效阻絕輻射物質之外洩。因此，類似車諾比事件在我國絕不會發生。

Q: 雖然說我們的爐型和車諾比不一樣，所以安全，但運轉電廠的一樣是人呀!由於「人為失誤」的事故危險性不是共同的問題嗎?Ans: 把車諾比事故稱為「人為失誤」是不正確的。這次事件的導火線是把按照排定的時間表作實驗看作比安全更重要的「故意的違規」。這就和爲了快一點到達目的地，而把剎車拆掉，不管交通規則，不管紅燈，拼命往前衝的駕駛行為一樣。這一點和不小心、判斷錯誤、誤解等所謂的人為失誤是不同的。車諾比RBMK型反應器在低功率時不安且不易控制，但運轉員卻在被禁止的低功率下運轉，且停掉安全裝置強行作試驗，以致發生滔天大禍。

事件過程管制緊急驅離在事故發生後，政府決定將半徑30公里範圍內的居民全部強制疏散，據後來統計，從這一地區及附近的白俄羅斯和烏克蘭撤離的人數達116,000人。居民於28日中午接獲消息，下午開始疏散，除眼鏡、身分證件和金錢外，任何東西都不准攜帶。一個疏散的車隊，包括1216輛大巴士和300輛卡車，長度超過15公里。污染區內的貓、狗、家禽和家畜一律就地處死。

居民抵達臨時庇護所後，立刻脫去身上的衣服予以焚毀，並洗澡去污和接受輻射偵檢。政府也針對6萬棟建築物進行除污工作，在基輔鑿了400口井，提供緊急用水，並鋪設二條6公里長的緊急輸水幹管。

電廠方圓30公里內的範圍被列為危險的特別區，不准居住，不准放牧、割草、採摘蘑菇和果實。區內的牲畜全部宰殺，就地掩埋。電廠爆炸的碎片、被刮除的污染土壤、被污染的機具和車輛，以及其它除污產生的廢棄物皆被掩埋在區內。

疏散車隊

27 Apr. 1986

臨時庇護所

30km禁制區入口管制

車輛除污

醫護措施

事件過程管制 (續)

醫療及衛生單位在事故發生後15分鐘後即接到消息 (1986年4月26日上午2時)。事故發生後30-40分鐘內，公共保健中心之值班醫護人員要求對於首先撤出現場之29名受害者提供醫療協助。

急救小組對受害者提供的協助包括幫助受害者離開廠區，實施初步之去污及將有輻射傷害初症狀 (噁心、嘔吐) 者轉送往醫院。

事故後12小時，一支由物理學家、輻射治療家、及血液檢驗人員組成之小組到達事故地點並開始工作。事故後36小時，他們共檢查了近350名受害者，執行了約1,000個血液樣本分析，並記錄各人之臨床症狀、抱怨、白血球數、及白血球分佈等。

檢討與改善核能安全硬體改善：從電廠的設計與設備上改進，運用新的科技來提升系統及設備之可靠度，及降低人為因素之事故率。如改進控制室安排，可減少人為操作錯誤。加強核蒸汽系統以外設施，可提高整廠性安全。我國進行的安全度評估 (PRA)、整體可靠度計畫 (IRI)、以及管線路整體研究計畫，即是很具體的方案。

電廠運轉程序：包括運轉規範、品保計畫、預防保養作業陸續改進，另外人員之選用、編組、以及心理素質之強化，也是增加可靠度及安全性之有效途徑之一。

人員訓練：車諾比事件有大半的因素在於人為操作上的錯誤，運轉人員的適當訓練可確保每一位運轉人員熟悉核能電廠內可能發生之狀況及面對緊急事件處理時的應變能力。我國對於運轉人員的要求高於世界一般水準，每位運轉人員須先經過電廠的訓練要求，並經行政院原能會嚴格之專業考試合格之後才能取得運轉人員執照。

檢討與改善 (續)國際合作

車諾比事件造成的跨國性傷害，使得核能安全不分國界的觀念彰顯出來。在這個事件之後，西方國家不斷的從各種管道介入前蘇聯及原東歐共產國家的核能工業，希望能幫助他們建立完善的電廠安全文化，而隨著東歐民主化的腳步，東西方的交流也更為頻繁。整體國際合作關係不斷的加強，各種國際會議再各地頻頻召開，WANO (World Association of Nuclear Operators，世界核能發展協會) 即是在事故之後成立。WANO為跨國性的組織，協助各國作運轉經驗的交流。

反應器發展肇事之後，RMBK型反應器自然被淘汰了，東歐各國也逐漸

放棄有軍事用途的蘇聯型機組，而轉向考慮西方式的反應器。反應器的設計從安全上作各種考量，包括採用具體措施避免核燃料損傷與核分裂產物外洩，並加進「多重防禦」的觀念，期許可達成反應器「絕對安全」的境界。

檢討與改善 (續)加強核能安全管制

車諾比核電廠共有四部機組，發生的機組是該廠的四號機，事件發生之後其餘三部機仍繼續運轉發電 (二號機在1991年因汽機廠房火災事件受損而暫停發電)，因為若不繼續運轉發電，數百萬的烏克蘭人將過不了每年的寒冬，這是形勢比人強的現實無奈，值得我們在對核能的取捨之間作深思。事實上，車諾比事件是因為要進行一項特別的測試而發生的，該項測試是要了解機組在殘存蒸汽下還可繼續發多久 (秒) 的電，而把許多安全保護裝置及連鎖特地移除，就比如我們想要測試我們汽車在沒汽油可用之下還可滑行多少距離？而把剎車的保護裝置拿走，該事件就在類似汽車行駛於下坡路段且沒剎車的狀況下發生。事實上，從加強安全管制是可避免進行這個特殊的測試，而杜絕這不幸事件的發生。

參考資料[1] “Chernobyl - Ten Years After - The Accident and the

Safety of RBMK-Reactors”, GRS, 1996.

[2] “Chernobyl - Ten Years After - Chernobyl after the Accident Documentary Photos”, Russian Research Centre, 1996.

[3] “車諾比事件的來龍去脈”, Yahoo奇摩知識。

[4] “全面探討核能發電 -從車諾比爾及三哩島事件談起”, 牛頓雜誌, Vol. 6, No.12, 5月號, 38頁, 1989。

[5] “蘇俄車諾比爾核子事故報告”, 行政院原子能委員會編印, 中華民國七十六年元月。

[6] ”世界核能發電機組手冊”, 原能會, 96年8月。