核能一直是最清潔和最有效的發電方式之一。然而，1979年美國發生的三里島核事故，1986年蘇聯發生的切爾諾貝利核事故和2011年日本發生的福島核事故——這三起重大核事故使公眾對核電的安全性產生了巨大的懷疑。

每一起事故都涉及機械故障和/或人為失誤，但其中還有更深層、更根本和更麻煩的原因。

我們簡述導致這些災難性事件的管理、監管和設計因素，希望讓人們更好地理解事故的根本原因，避免核工業未來發生同樣的悲劇，同時確保政府監管機構的獨立性。

只有這樣，公眾才能相信，該行業已經從過去的失誤中吸取了教訓，創造了核電可持續發展的安全文化。

1.三里島核事故：機械故障、操作失誤和管理缺陷。

(機械故障)三里島核事故是從該電站的1號機組壓水堆機械故障和一系列人為操作失誤開始的。

事件發生于1979年3月28日，當時，反應堆二次冷卻系統的給水泵發生故障，導致冷卻水無法進入蒸汽發生器，進一步導致反應堆自動停堆。

隨著主冷卻系統中溫度和壓力的增加，“先導控制安全閥”(PORV)打開，釋放多余的壓力。在PORV的設計中，當壓力下降到適當的水平時自動關閉，但當時它沒有關閉，讓所有蒸汽全部逸出。

(操作失誤)然而，控制面板顯示，閥門已關閉，因此操作人員沒有意識到核電站實際正在發生的冷卻劑溢出事故。冷卻劑溢出導致溫度升高，在高溫環境中，鋯合金燃料包殼與蒸汽發生反應，產生氫氣。

由于反應堆正在關閉，操作人員關閉了冷卻劑泵，導致應急冷卻水自動泵入反應堆容器。由于沒有儀器顯示，操作人員不清楚一回路系統內的水位，因此他們停止了緊急冷卻水循環，以避免反應堆容器可能出現的過壓。

PORV持續泄漏，導致反應堆堆芯水位下降，堆芯過熱，約三分之一的燃料已經熔化，并釋放出“少量”輻射——不會嚴重危害健康的程度。幸運的是，反應堆容器一直保持了完整。

除了核電站的機械問題和操作人員的失誤之外，總統委員會在三里島事故中發現，三里島核電站和美國核工業的管理缺陷也是事故的原因。操作人員培訓不足，操作程序“非?；靵y”，特別是在緊急情況下的應對操作。而且不重視經驗教訓，“以前事故的教訓并沒有給操作人員帶來新的、明確的指示”。

(缺乏經驗反饋)其實，在美國發生的其他事件也已經預示到了三里島電站的機械故障問題，但由于缺乏通信交流，三里島未能獲取和充分分析有關安全問題的信息。所以，實際上的三里島核電站，預先并沒有發現這起可能的事故。

(監管缺失)1968年三里島核電站開始建設時，原子能委員會(AEC)負責核電的安全和監管，同時也負責促進核工業的發展，這顯然存在著利益沖突。

1974年，國會將監管職責交給了新成立的核管理委員會(NRC)。但總統委員會發現，在三里島事故發生前，監管框架存在缺陷。

“制造、運營和監管電站的‘系統’問題”也促使了這次事故的發生。

美國核工業安全環境建設不足，操作人員培訓、危機處理程序和對以往事故認知等方面的組織失誤，也是促成因素之一。

監管框架錯誤地將以下狹義和復雜的法規等同于安全，并將重點放在大型事故上，忽視了由小型設備故障造成的重大危險。

(后續改進)自三里島核事故發生以來，核電站進行了各種改進，包括1979年核行業成立了核電運行研究所(INPO)，建立了一個國際運行經驗數據庫，在數據庫中輸入存儲反應堆事故信息，以便于經驗管理。

如果這個數據庫在三里島事故發生前使用，操作人員可能已經了解了早期的PORV故障，只需關閉閥門就可以避免事故的發生。

盡管沒有造成嚴重的健康后果，但三里島事故導致鄰近社區大規模疏散，引起了公眾極大關注，并在NRC、應急響應計劃、反應堆運行培訓和監管監督方面帶來了重大改革。

但這起事故也促使美國核電使用量開始長期下降。

2.切爾諾貝利：操作員失誤、設計和安全文化問題。

位于蘇聯烏克蘭境內的切爾諾貝利核電站有四個RBMK-1000石墨慢化水冷反應堆。事故當時，4號機組計劃在一次例行停堆檢修期間進行安全試驗——該試驗旨在檢查一項關鍵的安全功能，防止斷電導致冷卻系統泵停止運行。

(設計問題)應急柴油發電機需要40秒到3分鐘的時間來恢復泵的運轉——這段時間足夠可能導致堆芯熔毀。反應堆設計者設計了一種機制，在這個關鍵時刻，利用發電渦輪機的動量來驅動水泵。

以前的運行測試都失敗了，到1986年，一個測試已經過期兩年多。(下面的敘述是基于亞當·希金波坦(Adam Higginbotham)在其著作《切爾諾貝利的午夜》(Midnight in Chernobyl)中對蘇聯檔案的研究。)

第四次安全測試定于4月25日下午進行，但為了滿足該地區的電力需求，測試和停機暫時推遲。試驗改為午夜后進行，屆時將由一名毫無準備的操作人員負責(盡管前一班的一些人留下來觀看試驗)。

由于為電氣測試做準備，反應堆功率水平降低了，副總工程師堅持認為功率應遠低于建議的最低水平，錯誤地認為低功率會更安全。

(操作員失誤)然而，在這些較低的功率水平下，這種類型的反應堆可能變得危險的不穩定和難以控制。由于一個反應堆操作員忘記在計算機控制中輸入一個故障安全的較低的功率水平，這個錯誤進一步加劇的。

清除中子的氙-135氣體開始在堆芯中積聚，使其功率下降到危險的程度。操作人員本應立即關閉反應堆，但他們沒有。

此時，副總工程師命令操作員收回控制棒，從而增加功率。這一行動幾乎成功扭轉了核電站正在進入的意外停堆中，副總工程師看到操作人員能夠暫時將反應堆穩定在低功率水平，決定繼續進行試驗

試驗開始時，控制面板沒有顯示堆芯出現異常情況的跡象，但蒸汽開始積聚，由于反應堆設計中的缺陷(稱為正孔隙系數)，反應性增加。當操作員按下“緊急停堆”按鈕時，控制棒開始下降到堆芯。這通常會使核反應停止，并關閉。然而，另一個關鍵的設計缺陷，即使用石墨制造的控制棒尖端，導致了相反的效果——開始產生更大的功率，反應無法控制。

溫度升高導致鋯合金包殼破裂，包殼和鈾氧化物燃料擴散到周圍的水中，產生更多的蒸汽，已經完全無法控制。

通過反應堆的水循環完全停止，剩下的水變成了蒸汽。一個中子脈沖通過反應堆，使其熱功率增加到120億瓦。

反應堆內的蒸汽壓力呈指數級飆升，將2000噸重的混凝土和鋼制上部生物防護罩從支架上頂起，堆內溫度上升到4650攝氏度。

凌晨1點24分，反應堆廠房被相當于60噸TNT的巨大爆炸撕裂。生物防護罩拋向空中。反應堆堆芯完全熔毀。鈾燃料、控制棒的碎片、鋯通道和石墨塊被粉碎成微小的碎片，并被提升到空中，向周圍地區發射大量放射性物質。

嚴重的操作失誤是事故的起因。

事實上，蘇聯當局的所有早期調查和報告都將事故完全歸咎于操作失誤。甚至連蘇聯在1986年8月提交給國際原子能機構(IAEA)的報告中，都把事故歸咎于操作者的失誤。

但是，一些蘇聯科學家在事故發生前就意識到，RBMK-1000反應堆存在嚴重的設計缺陷。

(核安全文化問題)直到1992年，蘇聯專家工作組的報告在INSAG-7(國際核安全咨詢小組關于切爾諾貝利事故的最新情況調查)附件二中提出，事故的其他嚴重因素，即反應堆的設計存在缺陷，同時缺乏適當的核安全文化，并且過于信任蘇聯核工程師的絕對正確性。

正如蘇聯國家委員會報告所顯示的(附件一，INSAG-7)，RBMK-1000反應堆在反應堆設計方面存在嚴重缺陷，導致在發生事故時反應堆條件更加不穩定。由于堆芯的尺寸，這些設計缺陷的影響更加突出。

此外，由于RBMK的巨大尺寸，它的設計沒有封閉性，設計人員選擇了沒有安全殼的安全裝置，結果證明這是完全不夠的。

另外的報告顯示，在事故發生前三年，設計人員就切爾諾貝利核電站的控制棒問題向管理層發出警告。

然而，人們對蘇聯“無事故”核電的信念太過之高，根本沒有人回信。

當戈爾巴喬夫在4月26日凌晨5點醒來時，他問為什么會發生這樣的事故。

蘇聯科學院院長阿納托利·阿列克山德羅夫曾告訴他，RBMK-1000非常安全，可以安裝在紅場上，事實上，它并不比薩莫瓦(俄國附有炭爐的茶壺)更危險。

由于對RBMK反應堆的設計過于自信，反應堆中發生的物理過程既沒有得到充分的計算，也沒有得到充分的了解。不存在可靠的安全系統，操作人員能夠超越操作程序進行操作。保密文化和缺乏對蘇聯核計劃有效監督，也是這次事故的原因之一。

(后續改進)由于切爾諾貝利事故，核監管機構解決了其他在運RBMK反應堆設計缺陷，并將其風險降至最低;反應堆的安全系統得到改善，設計和運行文件也得到了更正。

隨著俄羅斯向更安全、現代化的輕水堆過渡， RBMK反應堆已經停止建造。

“安全文化”的概念已擴展到運行之外，包括核電站生命周期的所有階段，并通過了管理、法律和政府條例，以創造一種每天都關注核安全的國家氛圍。

蘇聯和后來的俄羅斯新立法規定，故意隱瞞或不向公眾披露環境災害或人為事故后果的人員，應承擔賠償責任。有關工地環境安全的資料不再被列為機密。

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