宇宙万物，几乎都由原子构成，那些星尘碎片，谱就了世间百态。虽然比一根头发还要小上一百万倍，原子却充斥于整个浩瀚空间。每个原子的正中，都有一个核，核的结构致密到难以想象的地步，相当于把60亿辆车塞进一个小行李箱里，同时也蕴含着巨大的能量。由质子和中子构成的原子核，周围环绕着一群电子，它们被一种物理学家称为“强相互作用力”（the strong force）的力紧紧束缚在一起。

强相互作用力和引力一样，属于维系宇宙的四种基本作用力。科学家们一度认为，这种力强大到令原子坚不可摧，牢不可分。他们还认为，“质（mass）与能（energy）既不会无中生有，也不会凭空消失”。1905年，阿尔伯特·爱因斯坦颠覆了这些想法。他认为，如果可以用某种方式将原子分开，这个过程便会将原子极小的质量转化为巨大的能量释放，释放出的能量等于损失的质量乘以光速的平方。他用一个方程式定义了这个理论，这就是E=mc²。

1938年，三位德国科学家发现，当重金属铀的原子被中子撞击时，原子核会裂开并释放出核能。而当原子核裂开时，释放出的中子又会高速飞出，撞击周围的其他原子，促使其分裂，进而释放出更多能量。如此一来，假如将足够多的铀原子按照正确的组合方式聚在一起——形成临界质量（critical mass）——这一过程即可自行持续下去：一个原子释放出的中子撞裂另一个原子的原子核，释放出更多的中子，再与其他原子核发生冲撞。在达到临界点时，便会发生原子裂变的链式反应，也即核裂变（nuclear fission）。这将释放出难以想象的巨大能量。

1945年8月6日早上8点16分，一枚装有64公斤铀的裂变武器在日本广岛上空580米处引爆，爱因斯坦的方程式以一种冷酷无情的方式得到证实。就自身而言，这枚核弹的效率极其低下：只有1公斤铀实际发生了核裂变，而转化为能量的质量，仅有700毫克——一只蝴蝶的重量。然而，这已足以令整座城市在刹那间被夷为平地。当场死亡和在爆炸后迅速丧生的人约有7.8万，有人瞬间气化，有人粉身碎骨，还有人在冲击波后的一片火海中被烧成灰烬。到1945年底时，还有2.5万男女老幼，因为世界上第一起原子弹袭击产生的辐射暴露而奄奄一息、悲惨死去。

辐射是在不稳定的原子发生蜕变的过程中产生的。不同元素的原子重量各异，视其原子核中质子和中子的数量而定。每种元素的质子数量都是特有且恒定的，它们决定了该元素的“原子序数”和在元素周期表中的位置：氢元素永远只有一个质子，氧元素总是有8个，金元素的质子数则是79个。然而，同一元素的原子却可能含有不同数量的中子，其结果便是众多不同的同位素，比如氘（只有一个中子的氢同位素）和铀235（比金属铀多出5个中子的同位素）。

向一个稳定原子的原子核中增加或减少中子，都会导致不稳定的同位素产生。然而，任何一个不稳定的同位素，都会努力恢复其稳态，抛出部分核子，力求达到稳定——这有可能会生成其他的同位素，有时也会形成一种不同元素。例如，钚239的原子核蜕去两个质子和两个中子后，会变成铀235。这一核蜕变的动态过程被称为放射现象（radioactivity），而原子以波或粒子形式蜕去中子时释放出的能量，则被称为辐射（radiation）。

在我们周围，辐射无处不在。太阳和宇宙射线发出的辐射，令高海拔城市沐浴在远比沿海城市更高的背景辐射之中。埋藏地下的钍和铀会发出辐射，砖石建筑也不例外：石材、砖块和土坯都含有放射性同位素。用来建造美国国会大厦的花岗岩的放射性就非常强，以至于这栋建筑物通不过联邦安全法规对核电站放射性的要求。所有的活体组织在某种程度上都是放射性的：人类和香蕉一样，因为含有少量放射性同位素钚40而释放辐射；与其他组织相比，肌肉中的钚40含量更高，因此男性通常比女性放射性更大。巴西坚果中镭的平均浓度，是其他有机产品的一千倍，令其成为世界上放射性最高的食物。

辐射无色无嗅无味。尽管还没有证据足以表明，何种程度的辐射暴露才是全然无害的，但很显然，当辐射释放出的粒子和波强大到足以穿透或破坏构成活体组织的原子时，危险迫在眉睫。这种高能辐射，便是致电离辐射（ionizing radiation）。

致电离辐射有三种表现形式：α粒子、β粒子和γ波。α粒子相对较大较重，移动缓慢，无法穿透皮肤。连一张纸都能阻断它们的行进路径。但如果α粒子通过其他方式进入人体，比如吞服或吸入，它们就能导致染色体大规模损伤，甚至致死。在通风不良的地下室中积聚的氡222气体，会向肺部释放α粒子，导致癌变。威力强大的α粒子释放元素钋210，是烟草烟雾中的主要致癌物之一。2006年在伦敦，投放入茶杯中用于毒杀俄罗斯联邦安全局特工亚历山大·利特维年科的，就是这种放射性元素。

β粒子比α粒子的个头小，移动速度也要快一些。它能穿透一定厚度的活体组织，导致皮肤上的可见烧伤和持久的遗传损伤。一张纸不足以提供对β粒子的防护，但铝箔可以，保持足够长的一段距离也行。到10英尺以外，β粒子就几乎造不成什么伤害了。但如果摄入体内，不管以什么样的方式，都会是危险的。释放出β粒子的放射性同位素会被身体误认为基本元素，当在某些特定器官中积聚时，便会导致死亡：与钙化学性质相似的锶90会沉积在骨骼中；钌会被肠道吸收；碘131尤其容易在儿童的甲状腺中蓄积，导致癌症。

γ波，以光速行进的高频电磁波，是三种致电离辐射中能量最高的。它们能够远距离传输，除了厚厚的混凝土或铅板，没什么能阻挡它们的穿透，电子设备也会被其毁坏。γ波可以直穿人体，毫不减速，所经细胞就像是被微型机关枪子弹扫射过，被打得粉碎。

严重暴露于所有三种致电离辐射之下，会导致急性辐射综合症（ARS），人体就如同一只布偶，被拆个稀烂再重新拢在一起，每一丝每一缕都遭到摧毁。急性辐射综合症的症状包括恶心、呕吐、出血和脱发，接着是整个免疫系统崩溃，骨髓失去功能，内脏器官破碎，最终死亡。

对于那些在19世纪末最早探索“辐射物质”的原子能先驱，辐射效应是个令人着迷的小玩意儿。1895年发现X射线的威廉·伦琴，曾为在实验过程中看到自己的手骨轮廓被投射到实验室的墙上而深深着迷，但当他对妻子戴着结婚戒指的左手拍下全世界第一张X射线照片时，却把他的妻子吓坏了。“我看见了我自己的死亡！”她说。这之后，伦琴采取了谨慎的防护措施，保护自身不受自己的发明所害。然而，其他人就没那么小心了。1896年，托马斯·爱迪生发明了荧光镜。这是一种可以将X射线投射到屏幕上，从而可以看见固体内部的仪器。爱迪生的实验需要一位助手反复将手放在一个盒子上方，暴露于X射线之下。当这位助手的一只手总是出现烧伤时，他只不过换成另外一只手操作而已。但烧伤迟迟难愈。最后，外科医生截掉了这名助手的左臂和右手上的4根手指。后来癌症蔓延到他的右臂，医生把这支手臂也切除了。癌变最终转移到了他的胸部，1904年10月，他死了。这是已知的第一位死于人造辐射的受害者。

即便体外辐射暴露的危害已经十分明显，人们对体内暴露的恶果依然所知无几。20世纪初，药房把含有镭的专利药剂当成滋补药水出售，人们相信，药水中的放射性会给他们带来能量。1903年，玛丽·居里和皮埃尔·居里因为发现钋和镭而获得诺贝尔奖。他们在巴黎的实验室里从数吨黏糊糊的柏油矿中提取的镭，是一种放射性比铀强大近一百万倍的α粒子释放源。皮埃尔丧生于一场交通事故，此后玛丽继续探索放射性化合物的特性，直到1934年逝世。她的死因，很可能是辐射导致的骨髓衰竭。即便八十多年过后，居里的实验室笔记依然带有极强的放射性，必须保存在衬铅的盒子里。

镭可以与其他元素混合，令其在黑暗中发光。于是，钟表商开始雇佣心灵手巧的年轻女性，小心翼翼地将镭涂在表盘数字上。在新泽西、康涅狄格和伊利诺伊州的钟表工厂里，这些“镭女郎”被训练着用嘴唇将笔尖舔细，然后再蘸上镭涂料。第一批“镭女郎”的下颌和骨骼开始坏死解体时，她们的雇主宣称，她们不过是染上了梅毒。终于，一起胜诉案件揭开了真相：这些管理者明知镭的职业暴露风险，却用各种手段向雇员掩盖这一事实。这是公众第一次获知摄入放射性原料的危害。

最终，辐射对人体的生理影响，被用雷姆（rem，人体伦琴当量的英文缩写）计量，并将各种相关因素的复杂组合考虑在内：辐射的种类，暴露的总时长，穿透人体的剂量和位置，以及这些人体部位对辐射伤害有多敏感。那些细胞分化速度较快的部位，如骨髓、皮肤和消化道，要比心脏、肝脏和大脑面临更大风险。一些放射性核素（radionuclide），比如镭和锶，释放出的辐射能量更大，因此也就比其他放射性核素，比如铯和钾，更危险。

广岛和长崎原子弹爆炸的幸存者们，为研究急性辐射综合症在大规模人群中的效应提供了第一个机会。他们最终成为一个时间跨度超过70年的试验项目的研究对象，并帮助生成了一个关于致电离辐射对人体长期影响的通用数据库。在那些从长崎原子弹爆炸中历劫余生的人中，有3.5万人在24小时内丧生。急性辐射综合症患者在一两个星期内会脱光所有头发，然后开始便血，接下来因为感染和高烧死亡。另外有3.7万人在3个月内死去。大约同样数目的人幸存的时间要长一些，但3年后均患上了白血病。40年代末，白血病成为第一种与辐射联系起来的癌症。

50年代末，美国空军对致电离辐射对无生命物和活体的影响进行了大规模的研究。作为研发原子能飞机这一政府项目的一部分，洛克希德飞机公司在北佐治亚的森林里建造了一个隐藏在地下矿井中的水冷式10兆瓦核反应堆。按下某个按钮，这个反应堆就会从地下掩体升至地面，令方圆300米之内的一切暴露于致命剂量的辐射之下。1959年6月，辐射效应反应堆（Radiation Effects Reactor）开足马力，首次亮剑，锋锐所及之处一片死寂：虫子从空中坠下，小动物和寄生在它们体内体外的细菌全部死亡，用技术人员的行话来形容，它们全都“瞬间标本化”了。辐射对植物的影响略有差异：橡树变成了棕黄色，马唐草却神奇地不为所动，松树受到的打击是最严重的。反应堆场内部物体的变化也同样神秘：透明的可口可乐瓶子变成了棕色，液压油凝结成了口香糖，晶体管设备停止工作，橡胶轮胎变得像石头一样硬。

尽管人体暴露于致电离辐射之下，会对其造成深远的恐怖影响，但这却很少伴随任何有迹可察的感觉。一个人可能被足以杀死他一百回的γ射线穿身而过，而毫无感觉。

1945年8月21日，就在广岛原子弹爆炸两个星期后，参与曼哈顿计划（Manhattan Project）的一位年仅24岁的物理学家哈里·K.达格利恩，在位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室加班工作时，不小心手滑了一下。他当时正在组装的测试燃料棒束——一个以碳化钨砌块围起的钚球，意外达到了临界状态。达格利恩看到一道蓝光闪过，随即被超过500雷姆的γ波和中子辐射击中。他迅速分解实验装置，离开实验室，自己去了医院，虽然并没有出现任何表面症状。然而，辐射事实上已经要了他的命，就如被一辆疾驰的火车迎面撞上。25天后，达格利恩陷入休克，此后再也没有醒过来。他是历史上第一个因近距离暴露于核裂变下而意外死亡的人。《纽约时报》将他的死因描述为“工业事故”而导致的烧伤。

从一开始，核电工业就尽力试图摆脱自己源于军事工业这一阴影。人类建造的第一座核反应堆，是1942年在芝加哥大学的一座废弃美式橄榄球场露天座位席下，手工组装起来的。它是曼哈顿计划的试验场，世界上第一枚核武器所需的裂变原料必须首先在这里生成。第二座反应堆，建在华盛顿州汉福德区哥伦比亚河畔的一个荒岛，其唯一目的就是为美国不断增长的原子弹武库制造钚。美国海军负责选定美国境内几乎每一座民用核电站的反应堆设计。美国第一座民用核电厂的建造蓝图，根本就是对一个计划建造的核动力航空母舰图纸的略加改动而已。

在苏联，遵循着同样的模式。1949年8月29日，天刚破晓，苏联第一枚原子弹RDS-1——参与建造它的人称之为“大家伙”（the Article）——在哈萨克斯坦草原上引爆，试验基地离塞米巴拉金斯克城（Semipalatinsk）只有140公里。该项目代号为“一号问题”，由伊戈尔·库尔恰托夫主导。这位当时只有46岁的物理学家，留着流行于维多利亚时代招魂师中的标志性八字络腮胡。监视他的秘密警察，对他的谨慎小心和政治敏感度留有深刻印象。这颗原子弹，几乎原封不动地照抄4年前炸毁长崎的“胖子（Fat Man）”，弹内的钚核则在以汉福德核反应堆为初始模板的A反应堆——安努什卡（Annushka）反应堆中制造。

库尔恰托夫的成功，离不开一些安插在关键位置的苏联间谍的帮助，以及从畅销书《军事用途的原子能》（Atomic Energy for Military Purposes）中获得的信息。1945年，美国政府将这本书公开出版，很快便在莫斯科被翻译成俄文。当时，核工业是新组建的第一总局和“核中央委员会”的职权范围，主管该中央委员会的，正是斯大林的心腹拉夫连季·贝利亚，克格勃前身内务人民委员部（NKVD）负责人。从一开始，苏联的核项目就充满着但求目的、不择手段的冷酷，而且极端保密，几乎到了偏执的地步。到1950年，第一总局调动了70万人在铀矿工作，超过半数为苦役犯，甚至一度包括5万战俘。然而，即便刑期已经服满，第一总局仍会将这些人塞进货车，运到苏联远北地区的流放地，以免他们将所见所闻的一切告诉其他人。许多人从此再也没有被人见到过。当库尔恰托夫的团队取得成功时，贝利亚对他们的奖励与一旦失败时的惩罚成正比。那些可能被这个秘密警察头子下令当场枪决的人，库尔恰托夫本人和设计了安努什卡反应堆的尼古拉·多列扎利，被授予国家最高荣誉“社会主义劳动英雄”称号，还有乡间别墅、小轿车和现金奖励。那些可能被投入监狱坐穿牢底的人，则荣获了次一级的“列宁勋章”。

在“大家伙”爆炸时，库尔恰托夫已经决定着手建造一个专门用于发电的反应堆。研发工作始于1950年，选定的地址是位于莫斯科西南方约两小时车程的新建城市奥布宁斯克（Obninsk）。在那里，曾经参与建造安努什卡反应堆的同一组物理学家，开始设计一座新的反应堆。只不过这一次，裂变产生的热能将用来把水加热为蒸汽，推动涡轮发电机。资源甚为稀缺，甚至连核项目中的有些人都觉得，核电反应堆可能根本不切实际。只是慑于库尔恰托夫作为“原子弹之父”的威望，贝利亚才做出让步，允许项目继续进行。直到1952年底，政府才真正发出了大力发展核电的信号：一个新成立的专门从事新反应堆设计的研究机构，被命名为能源技术科学研究与设计院，俄文缩写为NIKIET。

1953年，苏联测试了第一枚热核装置，破坏力超过原子弹一千倍的氢弹。由此，两个战后新兴的超级大国均在理论上拥有了毁灭全人类的能力。即便是库尔恰托夫，也为自己所制造出的新武器的威力深深震撼：爆心方圆5公里的地表，全部变成玻璃。不到4个月以后，美国总统艾森豪威尔在联合国大会上发表了《原子能促和平》（Atoms for Peace）的演讲，这是一系列旨在安抚美国公众对世界末日将至的恐慌情绪的举措之一。艾森豪威尔号召全球协作，为了人类的利益，对初现端倪的军备竞赛加以控制，对原子能加以驯服。他提议召开一场国际会议，专门考虑这个问题。毫不令人意外，苏联随即公开反驳，这个提议不过是空洞无力的政治宣传攻势。

但当联合国和平利用原子能国际会议最终于1955年8月在瑞士日内瓦召开时，苏联代表团全副武装地出席了会议。这标志着20年来苏联科学家首次获许与外国同行出现在一起。会上，他们发动了自己的政治宣传攻势。苏方宣布，1954年6月27日，苏联科学家已经成功将代号为AM-1的奥布宁斯克反应堆并入莫斯科电网。

这是世界上第一座利用核能实现民用发电的反应堆，因此科学家们将其称为和平原子1号（Peaceful Atom-1）。而位于宾夕法尼亚州希平港（Shippingport）的美国第一座核电站，还有两年才能完工。和平原子1号的藏身之处，是一栋老式厂房，灰泥饰面，有个高高的大烟囱，很容易被误认为一家巧克力工厂。它的发电能力只有5兆瓦，刚够推动一台火车机车，然而却是苏联利用核能为人类造福的强大实力的象征。和平原子1号的启动，标志着苏联核能工业的诞生，以及冷战中两个超级大国之间技术竞赛的开始。

1953年，斯大林去世后不久，拉夫连季·贝利亚便被逮捕入狱，执行枪决。第一总局被重组改名。新成立的中型机械制造部（俄文缩写为MinSredMash或Sredmash），负责监管从铀矿开采到核弹试验的一切与原子能有关的事务。新走马上任的苏联总理尼基塔·赫鲁晓夫结束了持续多年的斯大林式镇压，解放文艺，拥抱高科技，承诺在1980年前实现工人阶级人人平等、共同富裕的共产主义。为了帮助苏联经济现代化并巩固自己的政权，赫鲁晓夫对太空旅行和核技术均推崇备至。

随着和平原子1号的成功，物理学家和他们在党内的上级领导仿佛找到了一剂万灵药，可以帮助苏联摆脱贫穷匮乏的过去，走向一个更光明的未来。对于依然努力在二战废墟中重建家园的苏联人民来说，奥布宁斯克反应堆表明，苏联可以在造福普通老百姓的技术上领先世界，为他们的家庭带来温暖与光明。从事AM-1工程的物理学家们获得了苏联科学界最高荣誉列宁奖，而报纸杂志、电影和电台节目，也对原子能大加赞颂。文化部甚至在小学开设课程，教授孩子们基本的原子能知识，并将苏联核项目的和平用途与美国核项目的军事意图相对照。根据历史学家保罗·约瑟夫森的记载，核科学家与太空人和苏联卫国战争烈士一道，成为“苏联英雄圣殿中近乎传奇的人物”。

然而，奥布宁斯克的这个小反应堆并不像表面宣传的那么神奇。它的设计原理，并非基于发电的特殊需要，只不过是为了满足快速、低成本地制造钚弹燃料需求而生。主导其施工建设的团队来自中型机械制造部，是建造安努什卡反应堆的原班人马。在施工过程中，腐蚀、泄漏和设备故障屡屡发生。而且，这个项目上马的初始目的，是为核潜艇提供推进力。在这一想法被证明不切实际后，原本的项目名称“海军原子”（俄文Atom Morskoy，缩写为AM）才被因势利导改成后来这个看起来比较单纯无害的名字。

此外，这座反应堆还有个与生俱来的问题——不稳定。

反应堆与核武器不同。在核武器中，大量铀原子裂变发生于瞬息之间，释放出毁灭性的热浪与光波，但在反应堆里，该过程必须得到控制，并精确地维持几周、几个月甚至几年之久。这需要三样东西：慢化剂、控制棒和冷却剂。

最简单的核反应堆，根本不需要任何设备。把质量正好的铀235集聚在一起，放在有中子慢化剂——水或石墨，它们可以令铀的中子运动减速，从而实现彼此撞击——存在的环境中，一个自持链式反应便会开始，以热能形式释放分子能量。发生此种事件所需的理想条件组合——临界状态，甚至可以在大自然中自发形成。例如在非洲国家加蓬，就有一个古老的地下铀矿，该处的地下水扮演了慢化剂的角色。20亿年前，自持链式反应在那里的地下开始进行，产生了不少的热能，平均在100千瓦左右，足够点亮1000只灯泡，而且持续了100万年之久，直到所有的水都被裂变释放的热能蒸发殆尽。

要想在核反应堆内部稳定地产生能量，中子的行为必须得到巧妙的控制，确保链式反应保持恒定，裂变热量能够用于发电。在理想情况下，每一个裂变反应都应当正好触发一个邻近原子的另一次裂变，从而连续生成与前一次裂变同样数目的中子，令反应堆一直保持在相同的临界状态。

只要有一次裂变没能产生和上一次同样多的中子，反应堆就会处于亚临界状态，链式反应将减缓并最终停止，反应堆随即停止运转。但如果每次产生了不止一次裂变，链式反应就会变得速度太快，有可能进入不可控的超临界状态，突然释放出大量能量，就如同在核武器中一样。要在这两个极端中保持稳定状态，是一个相当精密的任务。最早那一批核工程师不得不研发出一系列工具，去压制那些危险的、逼近人类控制能力极限的力量。

发生在核能反应堆中的亚原子活动，极其微小而又不可见，令人难以琢磨：生成1瓦特电需要每秒钟发生300多亿次裂变。在一次裂变事件中，生成的中子大约有99%是高速逸出的高能粒子——速度高达2万公里每秒的“瞬发”（prompt）中子。瞬发中子撞击它们的邻居，触发下一次裂变，令链式反应继续，而所有这一切平均只需10纳秒。这段时间非常短暂，从事曼哈顿项目的那些科学家用“摇”（shakes）这个单位予以计量，一“摇”相当于“羊尾巴摇一下”。如此瞬息万变的过程，任何机械手段均无法控制。幸运的是，每次裂变生成的余下那1%的中子，释放速度可以用秒钟甚至分钟计量，是极少数可以被人类察知的中子。正是有了这些释放速度慢到足以回应人类控制的缓发中子的存在，核反应堆的运行才成为可能。

一些元素具有中子吸附能力，比如硼和镉，它们就像是原子海绵，吸满、俘获缓发中子，防止它们触发进一步裂变。通过插入含有这些元素的机电控制棒，链式反应的扩增便可以得到逐步控制。当控制棒全部插入反应堆时，堆芯会保持在亚临界状态，而当控制棒被抽出时，裂变便会慢慢加速，直到反应堆达到临界状态，并一直保持在这个状态，视情况需要加以调整。进一步抽出控制棒，或是将其大量抽出，会令反应活性增加，生成更多热量和能量，而将它们插入更深时起到的作用则恰好相反。然而，仅仅使用一次裂变产生的那不到1%的中子来控制反应堆，会令整个控制过程变得极其敏感：如果控制棒抽出过快、过多或一次插入过多，又或者众多安全系统中的任何一个环节出了故障，反应堆便可能无法应付瞬发中子引发的裂变，进入“瞬发超临界”（prompt supercritical）状态。结果，便是反应堆失控。这种灾难情形会意外触发类似原子弹内部的反应过程，骤然生成大量不可控制的能量，直到反应堆堆芯熔毁，或是爆炸。

为了发电，反应堆内部的铀燃料必须变热到足以将水变为蒸汽的程度，但也不能过热，否则燃料自身便会开始熔化。为了防止熔化，在控制棒和中子慢化剂之外，反应堆还需要冷却剂带走多余的热量。英国建造的第一座反应堆使用石墨作为慢化剂，空气作为冷却剂。随后，美国的商用反应堆开始使用沸水作为冷却剂和慢化剂。两种设计的危险和益处都同样明显：水不会燃烧，但在转化为高压蒸汽时能够导致爆炸；石墨不会爆炸，但极度高温时会着火。第一批苏联反应堆照抄了为曼哈顿计划而建造的那些反应堆的设计，既使用石墨，也用到了水。这是一个风险很高的组合：石墨慢化剂会在高温下爆燃，水冷却剂则有潜在的爆炸风险。

针对未来的和平原子1号，三个相互竞争的物理学家团队推出了各自的初始方案。一个是石墨-水设计，另一个用石墨充当慢化剂、氦充当冷却剂，第三个则使用铍作为慢化剂。然而，苏联工程师们此前在产钚工厂的工作经历，意味着他们此时拥有更多操控石墨-水反应堆的实践经验。此外，这种反应堆成本也更低，更易于建造。那些更具试验性，也可能更安全的方案，根本没有一点儿胜出的可能。

一直到和平原子1号的建设工作进行到末期，奥布宁斯克的物理学家们才发现了他们设计中的第一个重大缺陷：作为冷却剂的水可能漏到灼热的石墨上，这不仅会导致爆炸和放射性物质释放，还会令反应堆失控。该团队为设计解决这一问题的安全系统，反复推迟了反应堆的投入运行时间。1954年6月和平原子1号终于进入临界状态，但仍带有另外一个科学家们永远都无法解决的严重缺陷，一种名为正空泡系数（positive void coefficient）的现象。

正常运行时，所有的水冷核反应堆都含有一些在堆芯中循环的水蒸气，它们会在液体中形成气泡，也称“空泡”（void）。水作为中子慢化剂的效率要比水蒸气高，因此，水中的气泡体积会影响到堆芯的反应性。在同时用水充当冷却剂和慢化剂的反应堆中，当水蒸气的体积增加，慢化中子的数量就会减少，反应性因此下降。如果形成过多水蒸气，或者冷却剂完全漏光，链式反应就会停止，反应堆自动停堆。这种负空泡系数的作用，就如同反应堆的紧急制动手柄，在西方的水-水反应堆设计中是一种十分常见的安全装置。

然而，在和平原子1号这样的水-石墨反应堆中，效果却恰好相反。当反应堆变热、越来越多的水转化为水蒸气时，石墨慢化剂却仍旧像之前那样工作。链式反应继续扩增，水越来越热，越来越多地转化为水蒸气。而这些水蒸气反过来又会吸收越来越少的中子，令链式反应进一步加速，形成能量和热量交互上升的循环。为了停止或减缓这一效应，操作人员必须依赖插入反应堆控制棒这一手段。如果他们出于某种原因没能做到，反应堆就会失控、熔毁或是爆炸。这种正空泡系数从一开始就是和平原子1号的致命缺陷，而接下来的每一座苏联水-石墨反应堆的操作，都被它的阴影所笼罩。

1956年2月20日，长达十多年的隐姓埋名后，伊戈尔·库尔恰托夫首次以真人形象出现在苏联公众面前。从1943年起，这位“原子弹之父”便与层层保密的“一号问题”一道消失在公众视野里。这期间，他不是独处于高度保密的莫斯科和奥布宁斯克实验室中，便是隐入哈萨克斯坦广袤无垠的武器试验基地。如今，在召开于莫斯科的苏联共产党第二十次代表大会上，他向面前的代表团宣布了一个动人的奇妙远景，一个以核能推动的新苏联。在简短但却激动人心的讲话中，库尔恰托夫为雄心勃勃的试验性反应堆技术勾勒出了一系列实行方案，由原子能驱动的船舶、火车和飞机，将在一个充满未来主义色彩的共产主义帝国内纵横往来。他预测，借助一个由巨型核电站组成的电网，廉价的电力很快便能进入苏联的千家万户。他承诺，在4年内，苏联的核能发电量便将达到200万千瓦——奥布宁斯克核电厂发电能力的400倍。

为了实现这一大胆设想，如今已经有了自己的原子能研究所、并被任命为所长的库尔恰托夫说服了中型机械制造部的负责人，放手让他建造4种不同的反应堆原型。他希望可以从中选出为苏联核工业奠定基础的设计。然而，建造开始之前，库尔恰托夫还必须得到国家计划委员会负责经济的那些官僚们的同意，因为整个苏联所有资源的分配，全都控制在他们手中。国家计划委员会下辖的能源与电气化部已经为所有的一切设定了目标预算：从拨给建造每座电站的资金数额，到完工后预计的发电能力。对于社会主义理想、苏联的声望和社会主义技术战胜资本主义技术等，国家计划委员会的委员们毫不关心，他们追求的，只是理性经济和看得见摸得着的结果。

和他们的西方同行一样，关于核电相对于传统发电在速度和成本上的优势，苏联科学家们的争论也充满了猜测和不确定性，而且带有浓重的理想主义色彩，认为电很快会变得“便宜到犯不着查电表”（too cheap to meter）。然而，和美国大肆宣传核未来的那些人不同，苏联人没办法借着打高尔夫球的名义兜售自己的方案，更不能依赖自由市场上的商业投资。而且，经济形势也不站在他们这一边：建造核反应堆投资浩大，而苏联又是个化石燃料储量丰富的国家，尤其是在西伯利亚广袤无垠的荒原之下，几乎每天都会发现新的石油和天然气储藏。

不过，苏联庞大的国土和相当落后的基础设施为核电赢得了优势。科学家指出，西伯利亚的油气储藏，距离最需要这些能源的地方，居住着绝大多数苏联人口、工业密集的西部地区，可谓万里迢迢。无论是长距离运输原材料还是运输电力，都成本巨大且效率低下。而且，核电厂最有力的竞争对手——水电站——需要淹没大片富饶农田。核电站的建造成本虽然昂贵，但对环境影响极小，而且基本上不依赖自然资源。它们可以建在电力需求最大的主要城市附近，而且如果规模足够大的话，可以提供大量的电力。

显然被库尔恰托夫的承诺说服，国家计划委员会拨出了建造两座原型核电厂的资金：一座使用在美国已经成为标准的压水反应堆；另一座使用水-石墨管道类型，相当于和平原子1号的放大版。但是，和西方一样，核电厂的建造成本飞速攀升，国家计划委员会怀疑科学家们误导了他们。他们下令缩减方案规模，停止继续建造压水式反应堆电厂，库尔恰托夫的核电未来梦逐渐破灭。他给国家计划委员会的负责人写信，坚称核电厂对于苏联原子能的未来至关重要，请求继续为核电项目划拨资源。但他的陈词被置若罔闻。1960年，库尔恰托夫去世，未能亲眼见到自己的梦想被重新拾起。

与此同时，在名为816联合体（Combine 816），也称为托木斯克-7（Tomsk-7）的西西伯利亚秘密核基地中，中型机械制造部却完成了一个新的项目，缩写为EI-2的伊万2号。伊万2号是一个简化版的大型军用水-石墨反应堆。它的上一代伊万1号是一个简单的模型，其唯一目的，就是制造用于核弹头的钚。改装后的伊万2号可以同时执行两项任务，既能够制造用于武器的钚，而且作为这一过程的副产物，也能生成100兆瓦的电能。库尔恰托夫去世两年后，苏联的民用核项目终于重启，但进展却已经远远落在美国之后。在这种情况下，新的重点转向了建造费用和运行成本都较低的反应堆。此时此刻，做好扛起苏联原子能大旗准备的，不是库尔恰托夫设想的民用核项目中设计精密复杂的试验性反应堆，而是身强力壮、勇敢无畏的伊万2号。

就在库尔恰托夫在莫斯科召开的苏联共产党代表大会上，陈述其以原子能为动力的宏大苏联梦之后不到一年，喜欢露齿微笑的年轻女王伊丽莎白二世出席了位于英格兰西北部海滨的卡尔德豪尔（Calder Hall）核电站的开幕仪式。她用戴着手套的手优雅地拉下控制杆，眼见着一个巨型仪表盘上的指针开始转动，这标志着来自该电站两座气冷反应堆之一的第一批原子能电汇入英国国家电网。在宣传中，这是世界上第一座投入运行的商业级核能发电站，标志着一场新的工业革命的开端，而对于坚信原子能用于和平的人来说，这也是对那些害怕原子能只会带来世界毁灭的人的一场胜利。“对他们而言，”一位新闻纪录片评论员说，“这一天是一个胜利的里程碑。”

然而这一事件，其实是一场盛大的政治宣传演练，真相要黑暗得多。建造卡尔德豪尔核电站，是为了替英国新上马的原子弹项目制造钚。它所生成的电能，只不过是一块昂贵的遮羞布。民用核工业的军事背景，不仅影响到其依赖的技术，而且会左右其监管者的想法。即便是在西方，核科学家们也继续奉行一种保密和只顾眼前利益的文化：在这种环境中，莽撞大胆的试验经常伴随着问题发生后从上到下的拒绝承认。

1957年10月，就在卡尔德豪尔核电站开始运行一年后，附近的温德斯凯尔（Windscale）增殖反应堆接到命令，要在一个几乎不现实的工期内，生产出引爆英国氢弹所需的氚。人手极度短缺、对技术也一知半解的操作人员在紧急状态下工作，对于安全问题只有敷衍了事。10月9日，温德斯凯尔一号反应堆的2000吨石墨起火。大火燃烧了两天，释放的辐射物质遍及英国和欧洲，使得当地奶牛场受到高浓度的碘131污染。在近乎绝望的情况下，电厂管理人员下令向反应堆上浇水，但却不知道这样做到底是会让火势平息，还是会导致爆炸，将大片英国领土变成不适合人类居住之地。这之后，一个调查委员会很快完成了一份全面报告，但在即将公布之时，英国首相下令撤回所有已印刷的报告，仅留两三份副本，并将制好的金属印版全部打碎。他随后向公众公布了大加删改的版本，把火灾的罪责推到电厂操作人员头上。此后30年，英国政府一直不肯全面承认这场事故的严重程度。

与此同时，在苏联，本来便已经层层笼罩于核工业上的神秘色彩，现在更是变本加厉。在赫鲁晓夫的领导下，苏联科学家开始享受到前所未有的独立性，而被鼓励毫不怀疑地相信新的科学与技术之神的人民群众，更是完全蒙在鼓里。在这种飘飘然的氛围中，物理学家们被之前在和平利用原子能上的胜利冲昏了头脑。他们开始使用γ射线延长鸡肉和草莓的保质期，建造可以安装在坦克履带上的移动式核反应堆，设计让这种移动反应堆绕北极漂浮，甚至像他们的美国同行，设计建造原子能飞机。他们也会使用核武器灭火和进行地下爆破，只在产生的冲击波开始摧毁附近建筑物时，他们才限制了爆炸的强度。

库尔恰托夫死后，原子能研究所以他的名字命名，苏联核科学的领导权转移到了他的弟子阿纳托利·亚历山德罗夫手上。仪表堂堂、顶着颗锃光瓦亮的光头的亚历山德罗夫，曾经帮助建造了第一座产钚反应堆（plutonium production reactor）。1960年，他被任命为库尔恰托夫研究所所长。作为一名忠诚的共产党员，他坚信科学是帮助实现苏维埃经济梦想的有力工具，因此对那些具有里程碑意义的项目大加奖掖，却不太重视尖端研究。停滞时期初期，苏联业已取得成绩的科学项目，如太空探索、跨流域调水和核能等被国家当成重点，优先配给了大量资源，那些新兴技术，如计算机科学、遗传学、光纤技术等则远远落在了后面。亚历山德罗夫亲自负责用在核潜艇和破冰船上的反应堆的设计，同时也设计出了用于发电的新的管道式石墨反应堆。为了降低建造成本，他极为强调规模效应，坚持认为可以使用标准化组件和常规工厂原料来增加反应堆的尺寸，直至其成为庞然大物。在他看来，建造核反应堆和制造坦克或康拜因收割机没什么差别。亚历山德罗夫认为，成批量地生产这些巨型反应堆，是苏联经济发展的关键，而要实现诸如变沙漠为良田、变北极为热带绿洲、以原子弹削平拦路高山这一类的宏大梦想，像苏联人常说的那样去“纠正自然的错误”，则必须借助原子能的力量。

尽管有着远大的理想和巨大的政治影响力，亚历山德罗夫对于苏联的核科学发展却并无实权。在他身后，中型机械制造部及其性格暴躁的部长，人称“大叶菲姆”和“阿亚图拉”（Ayatollah，对伊斯兰教什叶派领袖的尊称）的老革命家叶菲姆·斯拉夫斯基的顽固的权力阴影，始终回旋不去。尽管年轻时候，两人曾是苏俄国内战争中敌对的双方，骑在马背上的斯拉夫斯基，是红色骑兵军中的一名政委，而亚历山德罗夫是白卫军的一员，但这两位原子能大佬的关系却十分亲密，经常在一起喝着伏特加和白兰地回忆往事。然而，冷战局势一再升级，中型机械制造部的军工需求压倒了库尔恰托夫研究所那些纯粹的科学家的需求。在中型机械制造部成立后的最初几年中，举国之重的核武器项目，令这个部门拥有了对一个庞大核帝国的集中控制大权，拥有自己的科学家、部队、实验室、工厂、医院、大学院校和试验基地。从金矿到电站，中型机械制造部可以调用的资源几乎是无限的，而所有这一切，都在一堵不可穿透的沉默之墙后运行。

就连中型机械制造部下属机构的名字，都是保密的。它们的所在地，小到莫斯科和列宁格勒的单个研究院所，大到整个城市。在这些城市里工作的人将其称为“邮政信箱”，仅仅以代码形式提及。在权力通天、政治手腕灵活的斯拉夫斯基的领导下，中型机械制造部变成一个对外封闭、几乎完全自治的国中之国。

在中型机械制造部一向秉持的关于永久战争的偏执妄想主导下，任何事故，不管规模多小，都视为国家机密，由克格勃严加监控。甚至到20世纪60年代中期苏联的核能工业开始发力之时，这种偏执狂式的神秘依然继续留存。赫鲁晓夫倒台后，官僚体系大洗牌。1966年，运作全苏联新建原子能电站的职责，从中型机械制造部转移到了负责民用的能源与电气化部。然而，所有其他的一切，包括为电厂提供电能的反应堆的设计与技术监管、反应堆的原型，以及与反应堆燃料循环有关的各个层面，依然控制在中型机械制造部的手中。

作为国际原子能机构12个创始成员国之一，苏联从1957年起就有义务向国际原子能机构报告发生在境内的任何核事故。然而，其后几十年中，苏联的核设施发生了数十起危险事故，却没有向国际原子能机构提及过任何一起。在将近30年的时间里，蒙在鼓里的苏联公众和整个世界都认为，苏联运行着全世界最安全的核工业。

然而，保持这一假象的代价十分巨大。

1957年9月29日，星期日，下午4点20分，乌拉尔南部的车里雅宾斯克-40行政区（Chelyabinsk-40）发生了一场大规模爆炸。这个隶属于中型机械制造部的保密行政区，从来不曾出现于任何一张民用地图上。藏身于禁区中的，是由苦役犯在一片荒原中胼手胝足建起、由一系列产钚反应堆和放射化学工厂组成的马亚克生产联合体（Mayak Production Association），以及住着在反应堆和工厂中工作、享有特殊待遇的技术专家们的舒适小城奥焦尔斯克（Ozersk）。那是一个和暖晴朗的下午。当奥焦尔斯克的市民听到爆炸声时，许多人正在市体育场观看足球比赛，以为不过是附近工业区的苦役犯用炸药炸地基发出的声音，几乎没几个观众会费神抬头看上一眼。比赛依然继续。

然而，爆炸发生于一个装满高度放射性钚处理废料的地下核废料储藏罐。冷却和温度监控系统失灵后，随之产生的爆炸将储藏罐160吨重的混凝土上盖炸飞了20米之高，附近囚犯营房的玻璃窗全部炸碎，防护栏的铁门也被撕扯开来，空中升起了一道高达1公里的烟尘巨柱。几个小时内，一层灰色的放射性尘埃和几厘米厚的爆炸碎片便覆盖了整个工业区。在那里工作的战士们很快便被送入医院，一个个身上流着血，呕吐不止。

应对核事故的紧急方案压根不存在。一开始，没有人意识到他们正面临一场核事故。几个小时之后，才找到远离岗位的工厂管理者们，他们正在莫斯科观看一场马戏表演。而那时，总计200万居里（curies）的高强度放射性污染，已经洒落在一条宽6公里、长近50公里的致命地带上，开始在乌拉尔全境蔓延。第二天，细雨和厚厚的黑雪下在附近的几座村庄。用了一年的时间，人们才完成禁区内部的清理。而对爆炸后果的所谓“清理”（liquidation），开始时不过是由拿着铁锹跑进污染区的士兵，将炸碎的核废料储藏罐碎片铲进附近的沼泽。奥焦尔斯克的市领导对大规模恐慌情绪的担心，明显超过对辐射威胁的惧怕。他们试图钳制媒体，阻止其报道所发生的一切。后来谣言开始在年轻的工程师和技工干部中传播，近3000名工人离开了这座城市，他们宁肯去铁丝网外的“大世界”试试运气，也不愿困守在舒服却已被污染了的小家中。

铁丝网外的那些偏僻村庄，光着脚的女人和孩子在一群穿着防护服、戴着防毒面具的男人的监视下，依照命令收割他们的土豆和甜菜，然后将其倒入推土机挖开的壕沟中。士兵们将农民养的牛成群赶入露天大坑，开枪射杀。最后，在两年的时间里，1万人被下令永远离开这里。整片居民区被犁入地下。23个村庄被从地图上彻底抹去，多达50万人暴露于危险剂量的放射之下。

关于马亚克事故的谣言传到了西方，但车里雅宾斯克-40是全苏联最警卫森严的军事禁区之一，苏联政府根本拒绝承认它的存在，更不用说在那里发生的一切了。美国中央情报局最后派出了U-2高空侦察机去拍摄当地照片。1960年5月，在执行第二次侦察任务时，弗朗西斯·加里·鲍尔斯的飞机被一枚苏联SA-2地对空导弹击中。这成为冷战中的决定性事件之一。

尽管又过了几十年，真相才最终浮出水面，但马亚克灾难作为历史上最严重的核事故的记录，依然保持了许多年。