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JaredHarris饰演苏联科学家ValeryLegasov，被克里姆林宫指派调查该事故。
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StellanSkarsgård饰演苏联部长会议副主席﹑苏联能源局领导BorisShcherbina，他在事故发生数小时后被指派领导政府委员会，但当时政府还没意识到反应堆已经爆炸；作为这史无前例人为灾难的高级应对官员，他发现自己身陷政治体系问题，以及得面对这场核灾难不停攀升的伤亡人数。
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EmilyWatson饰演苏联核物理学家UlanaKhomyuk，她致力调查切尔诺贝利的真相，好使未来不会再发生同类事件。但调查期间令她与想埋葬可怕秘密的人造成冲突，为了真相她得冒着失去自由，甚至生命的危险。
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