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HBO美剧切尔诺贝利各集技术背景解释(持续更新中)

字号+作者:知乎专栏 来源:知乎专栏2019-05-12 我要评论() 收藏成功收藏本文

在看《切尔诺贝利》第一集的过程中,我发现没有些相关知识基础,对剧情和表演的削弱虽然不大,但是不容易把这个剧理解透。所以我做些一些物理、核反应堆技术'...

在看《切尔诺贝利》第一集的过程中,我发现没有些相关知识基础,对剧情和表演的削弱虽然不大,但是不容易把这个剧理解透。所以我做些一些物理、核反应堆技术、地理等方面的背景解释。由于RMBK(压力管式石墨慢化反应堆)反应堆我不是特别熟悉,一些设备和原理以压水堆PWR为例介绍。也请专业的大手子指正。


1.控制棒(control rods):

控制棒(control rods)在第一集前半部分反复出现。核反应堆是靠链式反应维持运作,控制棒可以吸收中子,就是控制棒插入的时候吸收中子停止链式反应,拔出的时候反应堆功率变大。核反应堆跟普通锅炉不一样,控制棒拔出默认就是满功率。如果反应堆是车,控制棒就是油门兼刹车,只不过默认是满油门。其原理示意图见下方,左侧是控制棒插入,功率低,右侧是拔出,功率高(变红了)

控制棒调节反应堆功率原理


片中Dyatlov就一直想去插入(lower)控制棒,来“刹车”。下面这段可能会对后面几集有小剧透,可跳到下一段:


不过RMBK反应堆设计有些问题,在踩刹车的第一脚,功率不是降低而是增加的。当时事故的时候,按照操作守则应该是控制棒任何时候不能少于15根,结果当时只有7根,类似于车已经满油门状态了,这时候插棒相当于往发动机里喷NO2(速度与激情看过吧),现场爆缸。

图片是一个压水堆的控制棒,RMBK反应堆结构不同,仅作示意

2.水箱(Tank):

我看的字幕翻译成了控制柜(System Control Tank),其实应该是水箱水柜,或者压水堆叫堆芯补水箱(Core Makeup Tank),里面存着100吨(立方米)水。反应堆冷却剂是水,靠水带走堆芯热量,在转化成蒸汽做功。因此在发生堆芯失水(冷却剂丧失事故 loss-of-coolant accidents ,LOCA)的时候,堆芯热量无法移走,他们想堆芯注水来冷却。
找了个AP600压水堆的示意图,可以看到有两个CMT,在堆芯失水的时候向堆芯内灌水。当然这是目前最先进的设计,RMBK原理类似但肯定要落后很多。

三代核电AP600 PWR CMT原理,可以看到有2个CMT;搭配高中压安注
CMT实物
这个CMT图里看着小,体积其实挺大的,存一百吨水没问题

3.石墨(Graphite):

RMBK反应堆是石墨慢化反应堆,那些飞出来的黑色块状物体就是堆芯里的石墨,可以看到非常轻。石墨是可燃的,所以大火止不住。而且这些石墨堆芯出来的,高放射性,所以用手拿一下手直接烂掉。空气中的飞灰也是这些,类似于烧木炭烧纸的飞灰。

这个块状中间带洞发红的,就是炸出来的石墨块,后面会有多次呼应
一位消防员捡起来一块
然后因为石墨块高放射性,很快手烂掉了,不放大图了


慢化的意思是,链式反应中裂变释放的是快中子,但是触发下一个原子核裂变的中子需要是能量更低(速度更慢的)热中子,所以需要用慢化剂来降低吸能降低中子速度(能量),常见的是轻水(就是水)、重水(氘2O),和石墨。石墨的坏处就是慢化效果差,虽然耐高温但是可燃。

图中灰色的就是裹在核燃料外的石墨慢化剂块(Graphite Moderator)
RMBK反应堆堆芯(Core)
这一个个方块就是石墨块,里面包裹着燃料(Fuel),片中被炸裂飞出去而且着火


大家如果烧过木炭或者纸钱,就知道烧剩下的碳(石墨也是一种单质碳)被风吹一下到处飞,切尔诺贝利的石墨烧了以后也是这样,可以叫辐射尘。

一开始是一片片,因为缺乏知识大家不知道这是什么东西

很快量大到像下雪一样

4.颜色:

反应堆着火颜色或者说外观被提了好几遍。大概分两部分,光柱和火焰颜色。

剧中几次提到火焰的外观
蓝色光柱是切伦科夫辐射

第一个是光柱,消防员说可能是强光灯,这个其实是切伦科夫辐射,拿过诺贝尔奖的成果,所以介绍材料很多,百度说的很清楚。B站上有几个视频,讲核反应的切伦科夫辐射的,看一下这个蓝色的光。

切伦科夫辐射视频

第二个就是火焰的颜色。不同金属燃烧颜色不同,焰色反应烟花也是这个原理。铀着火啥颜色讲道理我真不知道,网上有张网图是发紫,真实性我不能确定。电影里橘红是常规的碳燃烧,紫色头可能就是铀离子。
不同金属燃烧火焰颜色
网图铀燃烧火焰颜色,我不能证实

5.碘片Iodine:

碘的放射性同位素碘131是铀235的裂变产物,所以核事故后或者原子弹核爆后空气中会有碘-131(比如朝鲜核试验后东北就有微量检出)。I-131会被人的甲状腺吸收,就会加大人受的辐射剂量。如果你提前自己服用碘(碘片,我看的字幕翻译是碘药),可以使你的甲状腺吸收碘到饱和,就不去吸收有害的碘-131了。当然这东西平常不能乱吃甲状腺会出问题(甲亢之类)。

这个女医生一看就是后面的主要角色

6.行政与地理

切尔诺贝利是电厂名,普里皮亚季是旁边的小城。类似于大亚湾核电站在深圳市的关系。片里一堆人就是电厂的人与当地(普里皮亚季)政府的会议。


7.辐射剂量:

电视剧里用的单位是伦琴R,现在一般不用了用希佛SV,1SV约等于8R。希佛是个很大的单位,一般只用毫希佛。人体一次受到4-6 SV的剂量就致死,片子里说一开始3.6R也就是400mSV左右跟后面比已经不算特别可怕。200R(20+SV)、1000R(100+SV)就恐怖了。


关于不同剂量对人体的影响,可以自己搜索辐射剂量和辐射病,辐射病也是片里大家的症状,比如呕吐、烧伤、出血一直到死亡。这个我就不介绍了,资料比较多。


8.第一集的一个关键伏笔或者说线索

第1集开头,核电站已经发生了爆炸,并没有交代原因。但是两位操作员在开头和去开补水箱的阀门的时候,两次提到不是他们的错,他们没做错什么。

这种话出现两次


而随后电厂的总工程师质问主控,为什么RMBK反应堆会发生爆炸,而不是熔毁,主控答不出来。这就是后面几集的探讨的内容了。
具体技术原因我不多介绍,简单介绍下这是个剧情伏笔。在事故调查中曾经有两种看法,一种认为是操作人员失误,一种认为是设计缺陷。作为一个电视剧,讲技术不是他的目的,这两种路线的争论肯定是后面几集的关键线索,围绕这个线索,人性、体制等会一一展开,推动剧情发展,表达导演想传达的意思。

总工程师质问主控人员爆炸原因,但没有答案或者初步分析
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