切尔诺贝利事件里，为什么石墨有放射性？他不就是铅笔芯的材料吗？

HBO电视剧《切尔诺贝利》中最先到达的消防员捡起了一块像巨型铅笔芯一样的碎片-

不久之后，他的手腐烂了—

几天后，他惨死。

他捡起的“巨型铅笔芯”是反应堆中央控制棒不可或缺的一部分。

用一个略显形象的比喻来说，核电站就像是把一颗手榴弹放在一个完全封闭且极强的高压锅里，引爆手榴弹，产生巨大的能量，然后试图将这种能量输出。没有这个强大的高压锅，这个手雷的爆炸会炸死周围一定范围内的人，手雷不爆炸就没办法产生能量。

重原子被中子击中后，分裂成两个较轻的原子，同时释放出几个中子，并以伽马射线的形式释放出光子。释放的中子然后撞击其他重核原子，从而形成连锁反应和自发裂变。这里可以简单概括一下——原子裂变释放出“弹片”——中子和伽马射线。中子再次撞击原子并分裂成中子。在这个过程中，热量被释放出来。

我们不需要了解这些原子，中子，裂变，我们只需要知道它们会不停的分裂，四处乱飞，互相碰撞分裂成更多的弹片高速飞行，四处乱射。

核裂变释放热量的同时也会释放中子，核电站用来发电的能量就来源于此。

现实中手榴弹爆炸，弹片散落，火光冲天，而核裂变也有同样的效果，只不过我们肉眼看不到这些中子和伽马射线，但它们可以穿透人体等大部分生物体，引起DNA结构突变。

对于一个石墨减速沸水堆核电站来说，放射性核燃料钚或铀会不断裂变，释放出大量热能，高压下的循环冷却水会把热能带出来，产生蒸汽；高压蒸汽推动汽轮机，汽轮机又推动发电机发电。

如果把放射性核元素铀或钚比作手榴弹，那么石墨就是高压锅壁不可分割的一部分。

石墨又称黑铅，是碳的同素异形体，具有良好的中子减速性能，最早用于原子反应堆中作为慢化剂。作为核电反应堆中的减速材料，应具有较高的熔点、稳定性和耐腐蚀性，而石墨完全可以满足上述要求。

切尔诺贝利核电站采用压力管石墨慢化沸水堆，简称石墨慢化沸水堆。顾名思义，石墨是用来减速中子以加速反应的，而沸水将水煮沸产生热量来发电。

从原理上讲，铀裂变产生能量，而石墨的作用主要是减缓中子，促进反应——快速发散的中子无法与铀发生反应，因而无法产生能量，所以需要减速带来防止它们“全部跑掉”。中子撞击石墨壁后可以减速，然后回去撞击其他中子加速裂变。

切尔诺贝利反应堆实际上是如何在结构上实现这个“高压锅”产生能量的？

石墨减速带

图1显示了由石墨制成的减速带。准确地说，白色部分就像一堵墙，把黄色部分(核燃料棒)发射的中子减速并返回，最后在石墨壁中加速裂变。

作为慢化剂，石墨包围着装有核燃料的压力管，并将其隔离。

慢化剂放置在内径16m、外径19m的圆柱形介质空水槽中。水槽壁厚30mm，内部分为16个垂直单元。水从装置的底部泵入，从顶部流出。

压缩空气管道

石墨壁被压力管包围。包裹在核燃料棒周围的压力管长7米，由焊接的锆合金制成。内径80毫米，壁厚4毫米。它由两块20毫米厚的重叠石墨支撑。其中一个与管道直接接触，与石墨堆有1.5mm 空的间隙，另一个与石墨堆直接接触，与管道有1.3mm 空的间隙。每个核燃料棒组件最终固定在压力管道中，每个管道分别由冷却剂(加压水)冷却。

燃料组件

黄色的东西是燃料组件，夹在几层减速器中间。燃料组件可以分解成18个燃料柱，每个燃料柱中包裹着氧化铀颗粒。

燃料柱最外面的部分由锆合金(1%铌)制成，外径13.6毫米，厚度0.825毫米，充入压力为0.5兆帕的氦气，完全密封，使燃料停留在燃料棒中心，辅助散热。每根锆合金管内装有3.5公斤燃料，管长3.64米，其中有效部分(装有燃料的部分)长3.4米，能承受600℃的高温，含有氧化铀小颗粒。

氧化铀颗粒

燃料棒的锆合金管内密封有少量浓缩的氧化铀颗粒，燃料棒由二氧化铀粉末组成，用粘结剂烧结成直径11.5毫米、长15毫米的桶形，原料中可能含有二氧化铕这种可燃的中子毒物，以减少新燃料与部分使用的燃料之间的差异。为了缓解热膨胀和与外壳反应的问题，这些颗粒有一个半球形凹陷，中心有一个直径为2mm的孔。这个洞也有助于排出气态裂变产物。

这个东西的作用就是不停的反应，放出热量，走到哪里就把人和动物杀死。

核燃料棒插入加压管后放入石墨壁，然后将燃料棒即“手榴弹”放入高压锅。但是如何控制能量水平或反应堆速度呢？

需要将控制棒插入石墨制成的减速带中。

控制棒

前面结构图中的2是由能够吸收中子的材料制成的控制棒，如硼、碳化硼、镉、银铟镉等。它插在石墨减速带中间，主要作用是吸收中子。插得越深，反应越弱，插得越浅，反应越强烈。

燃料发出的温度会加热水并将其转化为蒸汽，从而驱动汽轮机发电，而新注入的水可以冷却堆芯以防止过热。控制棒决定燃料棒的温度和反应速率。

图为切尔诺贝利核事故发生时RBMK反应堆的控制棒位置。反应堆堆芯有1661个燃料通道和211个控制棒通道。蓝色是启动中子源，黄色是底部的短控制棒，绿色是手动控制棒，红色是自动控制棒。上图以厘米为单位表示插入深度。我们可以看到大部分绿色的部分，控制棒插不进去，所以反应堆持续发热，最后爆炸。

为什么插不进去？因为不死苏联人在控制棒前端放了一些石墨。

反应堆的大部分控制棒从上方插入，另有24根短棒从下方插入，以增加对堆芯纵向输出分布的控制。

在切尔诺贝利事故机组中，除12根自动控制棒外，所有控制棒的末端都有4.5m长的石墨，用于增强控制棒插入和取出时的中子电流衰减差，因为水也是中子吸收剂，石墨会代替水。

设计者只有在想拔出控制棒时才能中和反应，但没想到石墨在插入时会先促进反应。因为燃料棒发射的中子撞击石墨壁被部分吸收，减慢了速度，然后反弹回来，其中一部分又撞击其他中子，加剧了反应。

所以在切尔诺贝利事故中，操作人员已经把控制棒拉得差不多了，反应堆堆芯温度极高。然后，当控制棒被插回时，控制棒尖端的石墨加速了反应，温度甚至更高。另外，减速带热胀冷缩变形，控制棒插了一会就卡死了，插不完全。插在所有控制棒上的最后一个急停按钮，成了反应堆爆炸的罪魁祸首。

在反应堆中，只能在控制棒尖端和堆芯的压力管壁上看到石墨，这些部位的石墨靠近高温燃料棒，具有很强的放射性污染。当我们已经可以看到石墨时，这意味着密封的反应堆已经被炸得暴露出其核心并被撕裂。

当时苏联炸毁切尔诺贝利4号机组后，用无数年轻人的生命填了坑，他们认为我伟大、光荣、正确的苏联是万无一失的，是世界上最先进的。所以，列加索夫院士自杀是为了提醒同行，用自己的生命换取苏联政府对这一错误的纠正，但为时已晚。切尔诺贝利事故几年后，这个永远伟大、光荣、正确的国家解体了。

最后要纠正一下。首先，石墨是没有放射性的，但是有一些石墨接触到核燃料就被污染了。其次，铅笔芯不完全是石墨，铅笔芯是由石墨和粘土制成的。现在，没有一家有诚意的公司会真的用铅和石墨给你当笔芯。

更多高质量的原创回答，谢谢大家的关注和鼓励！