石墨堆——第一颗火种

石墨堆——第一颗火种

德国实验物理学家波特

哥伦比亚大学教授锡拉德

就在费米摆弄着“芝加哥一号”原型堆，即将推开原子时代大门的时候，几乎是同时，德国实验物理学家波特（Bothe）也在测量中子于石墨中的吸收截面。不过，由于他的测量有误，而推迟了德国制造原子弹的进程。而天真的费米用石墨制造原型堆成功后，想立即发表这一划时代成果，却被哥伦比亚大学锡拉德（Leo Szilard）教授制止，在同事们的劝说下，费米才同意锡拉德的建议。

如果不是这样，历史将如何书写？

正如杨振宁所说：“如真的发表，则以后的历史可能会完全不一样。德国因此会知道波特的实验结果是错的……这件事对世界历史有决定性影响。”(https://www.daowen.com)

“芝加哥一号”堆建成以后，各国最初的核反应堆都是以石墨作为慢化剂，其中英、美、法等国主要发展石墨气冷堆技术，以生产钚为主要目的，发电为次要目的。然而，回望历史，正是这个让各国科学家不约而同选择的石墨，却在另一个大国手中发扬光大，又为人类带来了深重的灾难。

苏联正是世界上唯一发展石墨水冷堆核技术的国家，奥布宁斯克核电站（俄语：Обнинская АЭС）的建设是当时的最高机密，即使是身处建设工地的工人也不知道自己究竟在建造什么。直到1954年7月1日《真理报》刊登的一则新闻震惊了全世界：“苏联在科学家和工程师们的努力下已经成功完成世界上第一座民用核电站的设计和建造，净功率可达5000千瓦（0.5万千瓦，即5兆瓦）。6月27日，这座核电站已经投入使用，为周边地区的工农业项目提供电能。”这座被命名为“和平原子”（Atom Mirny）的石墨反应堆寄托了数以千计的苏联著名科学家和工程师共同的愿望，也真正点燃了人类和平利用原子能的第一颗时代火种。

在“和平原子”的基础上，苏联的石墨水冷堆技术路线不断发展，1973年并网发电的列宁格勒核电厂一号机组（RBMK-1000）堪称石墨水冷堆的极致。而同为石墨水冷堆的切尔诺贝利却又暴露出了这种反应堆存在固有安全性的缺陷。

在整体布局上，RBMK用石墨搭建了一个巨大的“蜂窝煤”结构，在蜂窝煤中，交替安装燃料棒、控制棒和冷却水管，中心放置启动中子源。在工作时，启动中子源释放中子启动第一次链式反应，释放的快中子通过石墨和冷却水进行减速，在下一级燃料棒再次产生核裂变，从而源源不断产生热能。

石墨水冷堆运行原理图

石墨堆的典型型号有苏联的RBMK系列石墨水冷堆，主力堆型为RBMK-1000和RBMK-1500两种。