工程倫理學——切爾諾貝利案例研究

切爾諾貝利災難是一起發生在**切爾諾貝利核電站**1986年4月26日的核事故。其中一個反應堆的堆芯熔燬引發了火災，釋放出大量的放射性塵埃，最終蔓延至整個歐洲。

切爾諾貝利核電站建在**烏克蘭**的**普里皮亞季**河畔，擁有四個反應堆，每個反應堆都能產生1000兆瓦的電力。

1986年**4月25日**晚上，一群工程師計劃在4號反應堆上進行一項電力工程實驗。由於他們對核物理學的知識有限，他們想實驗一下在失去主要電力供應後，渦輪機能夠旋轉多長時間並向主迴圈泵供電。

以下是切爾諾貝利核電站的圖片。

是什麼導致了這場災難？

現在讓我們看看是什麼導致了這場災難。

4號反應堆原計劃於1986年4月25日進行例行維護停機。但是，決定利用這次停機來確定，如果電站斷電，減速的渦輪機能否提供足夠的電力來執行堆芯冷卻水迴圈泵，直到柴油應急電源投入執行。這項測試的目的是確定**在斷電的情況下，堆芯冷卻是否能夠繼續進行**。

由於誤認為該實驗屬於電廠的非核部分，因此在測試部門和安全部門之間沒有進行適當的資訊交流。因此，測試開始時安全措施不足，操作人員沒有被告知電力測試的核安全隱患及其潛在危險。

實驗

根據計劃的測試，反應堆的**緊急堆芯冷卻系統**(ECCS)（為反應堆堆芯提供冷卻水的系統）被故意關閉。

為了進行測試，反應堆必須在停機前穩定在約700-1000兆瓦，但由於某些操作現象，它下降到5000兆瓦。後來，夜班操作員犯了一個錯誤，插入了過多的反應堆控制棒。這導致反應堆進入近乎停機狀態，功率輸出下降到大約30兆瓦。

由於這個低功率不足以進行測試，並且會使反應堆不穩定，因此決定透過抽出控制棒來恢復功率，這使得功率穩定在200兆瓦。由於反應堆的**正空泡係數**，這實際上是違反了安全法的行為。正空泡係數是指反應堆中轉化為蒸汽時反應性增加的數值。決定在這個功率水平下進行測試。

實際上，反應堆在低功率水平下高度不穩定，這主要是由於控制棒的設計和正空泡係數因素加速了核鏈式反應以及如果反應堆失去冷卻水，功率輸出將會增加。

下圖顯示了進行實驗的4號反應堆。這張照片是在一切恢復之後拍攝的。

1986年4月26日1:23，工程師們繼續他們的實驗，關閉了渦輪機，以檢視它的慣性旋轉是否能夠為反應堆的水泵供電。事實上，它並沒有充分地為水泵供電，在沒有冷卻水的情況下，反應堆的功率水平急劇上升。

水泵開始以較慢的速度抽水，它們以及進入堆芯的略微溫暖的給水，可能導致堆芯底部沸騰（空泡形成）。這加上氙的燃盡，可能增加了堆芯的功率水平。功率水平隨後增加到530兆瓦，並繼續上升。燃料元件破裂並導致蒸汽產生，這增加了正空泡係數，導致高功率輸出。

高功率輸出驚動了工程師們，他們試圖插入所有200根控制棒，這是為了控制堆芯溫度而採取的常規程式。但是，由於它們的石墨尖端設計，這些棒子卡住了。因此，在帶有五米長的吸收材料的控制棒能夠穿透堆芯之前，200個石墨尖端同時進入了堆芯，這促使反應增強，導致爆炸，炸掉了1000噸重的鋼筋混凝土反應堆蓋，從而卡住了正在下降到反應堆一半的控制棒。隨著通道管道開始破裂，由於反應堆冷卻迴路的減壓，發生了大量的蒸汽產生。

結果，發生了兩次爆炸。第一次是最初的蒸汽爆炸。最終，兩到三秒鐘後，發生了第二次爆炸，這可能是由於鋯-蒸汽反應導致氫氣積聚造成的。

所有材料，如燃料、慢化劑和結構材料都被噴射出來，引發了幾起火災，受損的堆芯暴露在大氣中。在爆炸和隨後的火災中，超過50噸的放射性物質被釋放到大氣中，並被氣流攜帶。這是廣島原子彈爆炸時釋放的放射性物質的400倍。

災難的致命影響

烏克蘭切爾諾貝利核電站災難是商業核電史上唯一一起因輻射導致人員死亡的事故。

由於釋放的輻射，有很多致命的影響。下面列出了一些影響：

• 兩名工作人員死亡。一人在事故發生後立即被燒成灰燼，另一人在入院幾小時後被宣佈死亡。

• 事故發生後4個月內，有28名應急工作人員和工作人員死於熱燒傷和輻射對其身體的影響。

• 這次事故造成了7000例甲狀腺癌病例。

• 在現場參與清理工作的237人被診斷出患有急性輻射綜合徵(ARS)。

• 土地、空氣和地下水都受到了嚴重汙染。

• 直接和間接接觸輻射導致了許多嚴重的健康問題，例如唐氏綜合徵、染色體畸變、基因突變、白血病、甲狀腺癌和先天性畸形等。

• 許多動植物作為後續影響遭受了破壞。