切尔诺贝利的混凝土防护罩怎么建造的?

柠檬君666


其实切尔诺贝利的石棺有新旧两个,不出意外的话未来100年内应该还会有第三个。其实那玩意儿准确点的名字应该叫“防护结构”或者“覆盖结构”,只是因为从地下到天空的全面封闭确实太像棺材,才得到这么一个俗称。

老石棺——见证了毛熊的疯狂

在切尔诺贝利核事故的第24天,也就是1986年5月20日,毛熊当局准备设计一个防护结构,将出事的四号反应堆彻底封闭,避免进一步的污染。整个设计和准备过程出奇的迅速,到当年的6月就开工了。

为了防止反应堆烧穿地下室的天花板,进而污染地下水,他们必须在反应堆下面建造一个冷却层。毛熊又一次让世界见识了什么叫亡命之徒,400名煤矿工人用不足20天时间挖了一条长168米的隧道,将地下冷却层建完。

之后他们又前后动员了24万人疯狂的施工,首先清理掉现场杂物,然后在四号反应堆外围以混凝土铺设地面,再用钢筋混凝土围绕反应堆修起来一圈矮墙。这些前期工作完成后石棺才正式开始动工。

他们首先依托矮墙的承重修建了三、四号反应堆的隔离墙,之后以这面隔离墙为基准立好其他三面隔离墙。这样的四面墙肯定是不够牢固的,没关系,向墙内倾泻混凝土就好了。

四面隔离墙稳定以后,他们才开始安装扶壁加强承重量,同时吊装预制板给石棺加盖,顺手还安装了通风系统。整个石棺建造共消耗了40万立方的混凝土和7300吨金属构件,用了不到4月就大体完工了。

只是这个石棺是靠人顶着强辐射盖的,精密焊接根本无法靠人工完成(你让毛熊玩命可以,让他直接去死肯定没人干的,而且焊接工作也不是抓个人就能干),只能远程控制机器人完成,所以封闭质量不算理想。

新石棺——见证了科技的力量

其实毛熊自己也晓得自己弄的这玩意儿质量不咋地,早在1988年他们就表示20-30年以后就需要一次大型维护。可逗逼的是随后毛熊就原地自爆掉,这地方归乌克兰了,两边扯皮没人管,到1996年监测发现里面辐射强度都1万伦琴每小时了。

这种强度的辐射还维护个毛线?还不如从趁着老石棺没废在外面加一层呢!其实早在1992年乌克兰就对新石棺的设计进行过全球招标,只是确实穷如败狗没钱动工,墨迹到2007年欧洲银行赞助了才开工。

新的石棺采用了弓形结构,整体施工难度和人工参与度下降了很多,高峰期拢共也就700人在现场。使用液压千斤顶推进的方式让现场工人遭受辐射的几率降低很多,激光牵引和新材料的应用也让施工难度下降了好几个档次。

今年7月法国财团Novarka已经完成了切尔诺贝利新石棺的建设,新的石棺内不仅有辐射监控系统、备用电源系统、消防系统以及照明系统,这个财团还在那里安装了3762块太阳能模块,预计发电量1兆瓦,这个本来危机四伏的险地在科技的加持下已经开始创造价值了。


历史吐槽机


“切利诺贝利”是一个核电站,位于乌克兰基辅州,所谓的混凝土防护罩就是它发生核污染之后的一个防护性措施。

事故是发生在1986年4月26日的凌晨1点左右,切尔诺贝利核电站第四号反应堆,发生了爆炸,污染蔓延在东欧地区,这是人类历史上最严重的核事故,威力可达到日本广岛上的原子弹爆炸的威力400多倍。

据报道,此事故发生的第一时间根本无法立即抢修,直到事故发生三天后,附近的居民才在政府的帮助下匆匆撤走,留下了一片狼藉,在这场事故中当场死亡2人,但污染遍及1500平方公里地区,可想而知后果的严重性。

在那里居住着约694.5万人,到了1992年总共统计,已有7000多人死于这次事故的核污染。


(切尔诺贝利核电站损坏示意图)

这次事故可谓是人类历史少见的大灾难之一,其外在表现为核电站周围30公里范围不可能再有人类能生存,附近的居民全都被疏散,庄稼也被全部掩埋,恐怖的是周围七千米内的树木都逐渐死亡。

50年内,10公里范围以内将不会存在人类活动了,比如居住、耕作、放牧、被生产牛奶等等。放射性烟尘的扩散也导致了临近国家粮食、蔬菜、奶制品的产能、食品安品、销售都遭受了巨大的损失。

可以说,核污染不仅仅是出现在字面上的玩意,同时也给人类带来的是精神上、心理上的双重恐惧。 反应堆被成功控制之后,政府集结全国人力物力进行补救,政府不得不建造了一个巨型混凝土来封死污染源,被人称为“石棺”。


(旧石棺示意图)

这一次石棺的建造历时七个月,共用掉了七千吨钢筋和四十万立方米的混凝土,建造起一个270米长、150米宽、100米高的钢筋混凝土建筑,将发生事故的第四号反应堆完全封死在里面。

其实所谓石棺,根本无法遏制核污染的进一步扩散,但是石棺却成了人们内心安定的一个因素,可能是因为人们能想象到石棺把核污染全部装在里面了。

2008年时候,石棺西面外墙发生倒塌事故,乌克兰政府资再次兴建新的石棺,由两个新“石棺”合在一起。


(建造新石棺图)

越到后来,乌克兰越无法承受事故发生之后的那庞大的用费开支,乌克兰政府最终还是从国际上筹措到了7.4亿欧元,给4号反应堆建造新石棺,使其寿命能长达到100年。

这一次“新安全封闭”不再叫做石棺计划了,而是取名为高大上的“方舟计划”。

方舟最终在2012年开始动工,与旧的两个“石棺”相互拼接,最终形成了一个高108米、宽250米,长150米的一个巨大建筑物。

现在我们想不到的是一百年之后,该怎么办?核污染如果只是被封存,而不是被完全消灭,那对地球来说,永远都是一个威胁。

歪眼小史工作室

文——千古


刚日读史


1986年4月26日1点24分,前苏联乌克兰境内切尔诺贝利核电站4号反应堆发生了蒸汽爆炸,反应堆的外部保护层遭到了严重破损,大量的放射性微粒在空气中迅速扩散,爆炸燃烧引起的大火加剧了放射性物质的扩散速度,方圆30公里的地11.5万居民被迫疏散,直接经济损失高达180亿卢布(18.6亿人民币),在之后的15年里,有9.3万人死 亡,27万人遭受辐射疾病的折磨,核微粒在云层及风力的作用下,蔓延到东欧、西欧及北欧各国,这是人类历史上最严重的的核事故,被评为七级特大事故。

为了阻止核辐射的继续扩散,前苏联当局制造石棺,将4#核反应堆封闭

苏联政府紧急派出直升机从空中向4 号反应堆残骸投放了2000吨的碳化硼和沙子,逐步将大火扑灭。1986年5月20日,苏联开始建设石棺,持续了206天,建设完成。石棺的建设过程异常艰难,为了防止熔融的核燃料烧穿地基,就需要四百名煤矿工人,挖出了一条长168米的隧道,在反应堆底部建造一个冷却层。

相比较地下建设,地面的建设更加困难,4#核反应堆有180吨的核燃料,辐射总量高达1800万 Ci,没有人能在这种极高的致死量下生存,用人工铆接或者焊接与送死没有区别, 极端条件下只能使用机器人进行焊接,然而,以当时的技术条件下,机器人也因辐射严重干扰了遥控或电路板,控制异常,所以工程质量差强人意,石棺的接缝无法密闭,成为隐患。

石棺使用400000立方米混凝土和7300吨的金属,以框架结构将740000立方米受到严重辐射污染的废墟连同土壤封闭起来。石棺上安装60多个观察孔来监控堆芯状态。石棺上还设计了一些用于通风和对流的孔洞,孔洞上安装了过滤系统,不会有放射性物质从逸出。

虽然4#反应堆废了,但其他三个核反应堆依旧运行了十多年

4号反应堆及机组被封闭,其他的3个反应堆为前苏联及乌克兰陆续提供了14 年的电力,到2000 年12月,乌克兰政府宣布永久关闭切尔诺贝利核电站。但是,核泄漏留下的大量污染物没有处理掉,石棺也需要定期检查,所以,切尔诺贝利还有几千名工作人员和少数科学家,他们实行15 日轮换制,工作15 天,休息15天。饮水和食物从外面运输,下班时,要检查手脚的放射性指标,如果身体辐射超标,必须清洗、服药, 或者送往医院。

旧石棺摇摇欲坠,几近崩溃,新石棺缓慢建成

在2003年,俄罗斯《独立报》报道,切尔诺贝利石棺年久失修,随时有崩塌的危险。赶工的石棺本身质量很差, 加上反应堆内的核材料长期侵蚀石棺的钢筋混泥土,石棺极易发生破裂,显放射性物质将会再次释放到大气中,整个欧洲都会被严重污染。2013年2月12日,涡轮机房上方石棺顶部600平方米范围发生倒塌。这是工程质量差并且结构老化的结果。整个建筑群正处于崩溃的边缘,在石棺的外部加上一个防护层,将石棺包裹起来是很好的解决办法。

新石棺被称为新安全封闭体( NSC) ,于2007年开始建设,用于替代1986年核事故后立即建造的混凝土石棺。新石棺高110 米,长260米,宽150米,重3.1万吨,设计寿命为100 年,是全球建设最大的可移动陆基结构体。新石棺内安置了吊车,可用于拆卸旧石棺、转移核废料。造价为 15亿欧元,最初计划在2012—2013年建成,但因资金不足,工程推迟多次,于2016年11月29日竣工,切尔诺贝利核污染再次得到有效的控制。


弘毅说历史


1986年4月26日1时23分,位于乌克兰基辅州普里皮亚季镇的切尔诺贝利核电站第四号反应堆发生爆炸,在东欧地区造成了大规模的放射性污染,这是人类历史上最严重的核事故。



在灾难发生后的两年里,苏联政府调集了巨大的人力物力进行补救。从事发开始,直到5月8日,反应堆才被扑灭,接着便是“刮地三尺”地清洗,当时有近26万军民参与了“石棺”的建造,前后历时七个月,就将发生事故的反应堆完全封装了起来。



施工过程中,共用了七千吨钢筋和四十万立方米的混凝土,建造起一个270米长、150米宽、100米高的钢筋混凝土建筑,宛如一个巨大的“石棺”,将发生事故的第四号反应堆完全封死在里面。

由于在事发地有严重的核辐射,所以只能在其他各地事先浇筑混凝土板,运至核电站进行搭建。这样不仅能够将辐射对公工人的危害降至最低,同时,也可以大大提高施工效率。在此后的七年中,共有七千多名参加清理工作的人员死去,其中有两千多人是死于自杀;在当时参加医疗救援工作人员中,有百分之四十的人患上精神疾病或永久性失忆。有资料显示,前后参与救援工作的六七十万军民中,现如今,已经有三十万人因当时遭受的核辐射而死去。 在此次核事故中,事发时的糟糕处理以及事发后苏联政府对消息的封锁造成了很大的不必要的损失。



事发时,通报仅仅显示是简单的火灾,以致于最先到场的消防人员都没任何的防护措施。直到事发三天后,戈尔巴乔夫才知道切尔诺贝利是发生了核泄漏。事故发生后,很多欧洲国家随即就受到了核辐射的影响,而苏联政府却一直隐瞒。5月1日劳动节,130公里外的基辅组织了大规模的游行,5月8日举行自行车场地赛,并派出军队文工团进行慰问。直到5月14日,戈尔巴乔夫才对外承认,切尔诺贝利核电站发生了核泄漏。



经过这么多年,当初的“石棺”已经破旧不堪,无法抵御内部核辐射的扩散。2012年4月26日,乌克兰动工建造新“石棺”,设计寿命100年。当初预计斥资9.35亿欧元,但是乌克兰政府仅承担百分之六的资金,其余大部为其他国家捐赠。新石棺105米高,260米长,是由两个看起来像巨型“大棚”的壳罩,通过滑轨在反应堆外部拼接而成的。现如今,重达3.6万吨的新“石棺”已经建造完成,费用也比当初预计的超出一半左右


宇坤搞笑de段子



原包围切尔诺贝利核电站4号机组的防护罩被称为“石棺”,是一个巨大的金属混凝土结构,作为1986年阻止爆炸后辐射释放到大气中的紧急措施而迅速建造。俄罗斯官方名称是“奥布耶克特·乌格里蒂耶”,意思是庇护所或遮盖物。

据估计,石棺内有200吨放射性堆芯、30吨被污染的灰尘和16吨铀和钚。 1996年,人们认为不可能修复石棺,因为石棺内的辐射水平高达每小时10000伦琴(城市的背景辐射约为每小时20-50伦琴,5小时内致死剂量为500伦琴)。一个用新防护罩代替石棺的建设最初计划于2005年建成,于2017年由法国财团诺瓦卡完成。 石棺是在极其危险的条件下建造的,辐射水平非常高,时间非常紧迫。



石棺的设计始于1986年5月20日,离灾难发生仅三周多一点。施工持续了206天,从同年6月到11月下旬。首先有必要在反应堆下面建造一块冷却板,以防止热核燃料通过地基燃烧。400名煤矿工人被要求在反应堆下方挖掘所需的隧道,到6月24日,所需的168米长的隧道已经到位。 建筑期间使用了超过400000立方米的混凝土和7300吨的金属框架,最终盖住740000立方米严重污染的碎片和土壤。高辐射水平使得人类在石棺上工作非常危险,机器人被用于连接和焊接。极端的条件使得完全密封石棺的接缝变得不可能。 石棺有60多个钻孔,可以观察核心内部。在一些地方,该结构包括通风井,以允许内部的一些对流。过滤系统已经到位,以防止放射性物质从这些孔中逸出。



施工过程包括八个阶段: 清理并浇筑4号反应堆单元周围的区域; 在周边架设最初的钢筋混凝土保护墙; 在3号和4号机组之间建造隔离墙; 级联墙结构; 涡轮机大厅的遮盖物; 高层扶壁墙的施工; 安装支架和反应堆舱盖; 通风系统的安装。


现有的石棺主要由4号机组反应堆厂房受损的残余物支撑,由于事故造成的爆炸力,这些残余物在很大程度上被认为结构不健全。三个主要的结构构件支撑石棺的屋顶。两根梁,通常称为B-1和B-2,沿东西方向延伸,支撑屋顶梁和面板。第三个更大的构件是“猛犸梁”,从东到西横跨屋顶的距离最大,帮助支撑屋顶梁和面板。避难所的屋顶本身由直径为1米的钢管和钢板组成,钢管沿水平方向从北向南铺设,钢板成一定角度放置,也沿南北方向放置。 石棺的南墙由屋顶的钢板形成,它们与垂直方向成大约15度角。东墙由反应堆建筑本身形成,北墙由反应堆建筑和混凝土部分组合而成。西墙由用扶壁加固的大型混凝土部分构成。西墙各段的复杂性要求在场外施工。然后,用一台遥控塔式起重机吊起就位。


1988年12月22日,苏联科学家宣布石棺在需要修复性维护工作之前只能使用20-30年。实物保护区从来就不是一个永久性的封闭结构。其持续恶化增加了放射性物质泄漏的风险。2010年,据披露,从石棺顶部渗漏的水在通过反应堆底部渗入土壤之前,已经受到辐射污染。 设计的稳定钢结构(DSSS)是黄色金属制品,可以在石棺上看到。它有63米高,有一系列延伸穿过西扶壁的悬臂,用来稳定石棺。这个DSSS之所以存在,是因为如果反应堆建筑的墙壁或避难所的屋顶坍塌,那么大量放射性尘埃和粒子就会被抛入大气层。


2006年12月,“设计稳定钢结构”(DSSS)被延长,直到50%的屋顶荷载(约400吨)从50号轴墙转移到DSSS。 另一个威胁是事故发生前位于反应堆上方的混凝土板,形成了“上生物屏障”。反应堆堆芯发生爆炸时,这块混凝土板被抛向上方,现在大约与垂直方向成15度角。上部生物防护层的位置被认为本质上是不安全的,因为只有碎片将它支撑在几乎直立的位置。如果生物防护层移动,它会干扰放射性尘埃,导致物质释放,并可能损坏防护层本身。防护层被称为“瑞士银行”,是一个直径15米的圆圈,重1000吨,由2000个立方体组成,每个立方体位于燃料通道上方。这种盾牌在灾难发生前被称为“五戈培克硬币”,后来被命名为“电子元件”,绰号为“埃琳娜”;缠绕在上面的燃料束仍被称为“埃琳娜的头发”。


2013年2月12日星期二,石棺旁边的一个600平方米的涡轮建筑屋顶倒塌。最初假设屋顶因为积雪的重量而倒塌在上面。然而,雪量并不例外,乌克兰实况调查小组的报告得出结论,涡轮机建筑的部分倒塌是由于维修工作马虎和结构老化造成的。前核电站副主任瓦伦丁·库普尼等专家确实警告说,该建筑群濒临倒塌,使得该建筑处于极其危险的状态。2月12日事件后,辐射水平高达每立方米空气19贝克勒尔:正常水平的12倍。报告假设屋顶倒塌后,放射性物质从建筑物内部扩散到周围地区。切尔诺贝利核电站和正在建造核电站的法国诺瓦克公司雇佣的225名工人新防护罩坍塌后不久被疏散。管理人员表示,工厂周围的辐射水平处于正常水平,不应影响工人的健康。据瓦伦丁·库普尼称,切尔诺贝利核电站的管理人员低估了这种情况,信息是保密的。


2016年10月,切尔诺贝利受损核反应堆设计用来容纳放射性废物的巨大金属防护罩就位。 世界上最致命核事故现场的工作人员已经开始移动一个名为“新安全禁闭”的防护罩,该防护罩将在100年内防止更多的放射性物质从受损的反应堆中泄漏出来。乌克兰环境部长奥斯塔普·塞梅拉克称最终建设阶段的开始是历史性的一步。























军机处留级大学士


1986年4月26日,1时23分。位于前苏联加盟共和国乌克兰境内的小镇普里皮亚季突然传来一声巨响。

谁也不会想到,这声巨响将会彻底改变这座小城的命运,改变无数人一生的命运,也为苏联的最终解体解开了序幕。


(切尔诺贝利所在位置)

这就是令全世界,时至今日,仍然谈之色变的「切尔诺贝利核事故」。

1973年,前苏联凭借自己在核能领域的巨大优势,在乌克兰普里皮亚季小镇附近,建成了该国历史上最大的核电站——切尔诺贝利核电站。

在上个世纪,冷战开始,苏美交锋的关键时期,切尔诺贝利核电站的建成无疑大大增强了苏联人民的自豪感。

彼时,切尔诺贝利被公认为世界上最可靠、最安全的核电站,它是苏联高科技发展的产物,是苏联人民的骄傲。

但仅仅在启用9年后,这一神话便被打破。

由于电站工作人员操作失误,致使该核电站的4号核反应堆在1986年4月26日凌晨发生剧烈爆炸。


(爆炸后的4号反应堆)

由于反应堆的外壳被炸开,高达8吨多的强辐射物犹如脱缰的野马很快便冲散到天空中。

据事后测算,这次爆炸所释放的辐射总剂量,比二战时期美国投在广岛的原子弹——小男孩还强400多倍!

爆炸造成核电站32名员工当场毙命,数千人直接暴露在了高强的度辐射当中。


迫于社会压力,苏联政府将电站所在的周边居民紧急疏散。自此,小城普里皮亚季彻底成为一座孤寂的“死城”。

不仅如此,爆炸所散发出的强辐射尘埃在风的吹动下刮向了周边数个国家或地区,给这些国家均造成了不同程度的核污染。

爆炸发生几个小时后,4号反应堆上方仍有大量强浓度的放射物在源源不断的向空中飘散。

如若不马上制止扩散,一方面将会造成更大面积的空气污染;另一方面也将会给后续的地面清理造成更大的困难。因为随着核辐射浓度的继续增强,人和其它工程机械将更难靠近。




为阻止反应堆下方的核辐射物继续向外界释放,苏联政府为此耗费了大量的人力、物力。

前后共出动了1800多架直升机,向发生爆炸的反应堆上方空投了5000多吨的沙子及能够吸收核辐射的化学物质(主要包括硼砂及铅块)。

通过空投作业,有效的扑灭了明火,减少了放射性物质的持续排放。

(直升飞机空投化学品)

为避免残留放射物继续向大气中泄露扩散以及反应堆内的剩余核原料——高温铀与水泥融化成岩浆穿透厂房底板进入地下,苏联政府被迫做出了一个更大胆的举动。

他们派出大量军人、工人给爆炸的4号反应堆外面修建了一座高大的钢筋混凝土建筑物,将爆炸区域彻底封闭起来。其正式名称为“切尔诺贝利核电站遮蔽结构”,即后来俗称的“石棺”。

——旧石棺

该“石棺”共耗费了40万立方米的混凝土和7000多吨钢筋。 为建造这一巨型封闭设施,苏联前后动用了超过60万人,他们绝大多数为现役军人。


(切尔诺贝利旧石棺)

由于发生爆炸的反应堆周边辐射浓度几近爆表,为了施工人员的安全,故石棺的建造并不是在反应堆旁直接浇筑,而是先在几百公里外,提前预制好各种形状的金属板和混凝土板,然后再将这些已预制好的金属板和混凝土板运到4号反应堆旁边,之后再通过重型起重机及大型直升机吊装拼接而成,最终形成一个巨大的封闭体。

为完成这一工程,彼时,苏联从全国急调了最好的工程建造人员,并投入了最先进的吊装设备。

之所以用石棺封闭,既是权宜之计,亦属无奈之举。因为依当时的苏联技术和经济只能这样做,别无它法。

但这种方法只能暂时阻止放射物质泄露,不能一劳永逸。

因为4号反应堆下方还有近200百吨核原料存在,随时都有再次泄露的风险。

且随着时间的流逝,放射性物质对石棺的腐蚀一刻也没有终止。

为建造旧石棺,苏联涌现出了许多无名英雄。

他们当中很多人明知这是一项极其危险的工作,但都没有选择退缩,而是勇敢的投入到封堵反应堆及建设“石棺”的工作。

(现场抢险的人员)

据统计,除了因为参与抢救,而在现场直接牺牲的数十人外(也有说上百人),在此后的近20年时间内,先后又有2万参与者,最终死于与核辐射有关的疾病以及近20万的伤残者。

他们是苏联的英雄,也是整个人类的英雄!

——新石棺

转眼间20多年过去了,由于严重的腐蚀,旧有的“石棺”部分墙体已开始出现裂缝,按照之前建造的预期“寿命”也仅剩5年。

时间越长,隐患越大。

为防止“石棺”坍塌,造成灾难再次降临。 乌克兰政府未雨绸缪,通过国际援助,乌克兰准备在当年4号反应堆原有的“石棺”外面再次加盖一个新的大型钢结构保护罩。

2012年,“新石棺”开始动工建造。

历时4年,新保护罩工程于2016年完工。

新保护罩有两个大拱形钢结构组成。

工程人员提前在石棺两边各建一个大半拱形钢结构,待全部建成后,通过一根铁轨将两个半拱形钢结构滑到旧石棺上面,最终合为一体。

之所以分两部分建造,初衷和当年建造旧石棺一样。目的也是希望工作人员尽量远离当年发生爆炸的反应堆,以避免高强度辐射对人体造成伤害。

而这样在远处安全建造完成后,再合二为一,可以大大减少核辐射对工人的伤害。

新保护罩长257m,宽164m,高110m,大小与两架波音747飞机相当。

新石棺重达3万多吨,这也是当今世界最大的可移动建筑物,设计寿命为100年。

不同于旧石棺的建造,新石棺是一项有数个国家共同参与的大型工程。

新保护罩安放后,工作还远没有结束。

为了彻底消除隐患,科学家们打算再用半个世纪的时间将最早发生爆炸的4号反应堆下面的核原料逐步转移到安全地带,以期最大程度降低这一威胁。

可以说,时至今日,切尔诺贝利的核威胁仍然没有完全彻底解除。

发生在1986年,切尔诺贝利核电站的这一爆炸,给前苏联、给今天的乌克兰造成的伤害,时至今日仍然存在。


分享到:


相關文章: