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科普一下:详解核反应堆工作原理和失灵的危险

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无敌 发表于 2011-3-15 19:14:05  | 显示全部楼层 | 阅读模式


反应堆是怎么工作的?

核反应堆的中心部分包括水和燃料棒,以此启动受到控制的核反应。燃料棒由锆以及铀等核燃料块组成。核反应会将水加热,产生华氏550度(约摄氏288度)的高温蒸汽,再由蒸汽驱动涡轮发电。

什么是熔解?

如果堆心过热,燃料棒可能爆裂并释放辐射性气体。在最糟糕的情况下,燃料块本身可能熔化,落到反应堆的底部,而炽热的辐射物质有可能蚀穿防护屏障,最终接触外界。

在部分熔解的情况下,核燃料或反应堆只有部分熔化,从而降低了突破密封装置的可能性。

日本核危机是什么出了问题?

日本核反应堆的设计是,一旦灾难破坏电网,反应堆将自动关闭。这次的事件中,该系统运行正常,停止了核反应。

然而,虽然核电厂停止运行,核燃料仍保持着极高温度。本来应该用备用的柴油发电机将水泵入反应堆冷却核燃料,但这套系统在震后的海啸中受损失灵。应急电池提供了部分电力,但不足以运转水泵。

水泵失灵会发生什么情况?

在没有电力推动水泵的情况下,核电厂运营商无法在反应堆内进行水循环以实现冷却。燃料棒开始将剩余的水加热、汽化,这样水面就会降低,核燃料至少会部分暴露出来。如此一来,温度就会危险地升高。

是什么引发了一号和三号反应堆爆炸?

具体细节不明,但随着燃料棒开始断裂,可能释放出气体与周围的蒸汽发生反应,生成氢气,并导致堆心压力上升,带来危险。


为了防止更为严重的损害,核电站运营商决定排出积聚的气体和蒸汽,从而释放堆心的部分压力。逸出的氢气与空气中的氧发生反应,导致爆炸,毁坏了一号和三号反应堆附近的建筑。不清楚是否有其他系统受损,但相关官员说,反应堆堆心周围的主要密封装置完好,该装置是重要的安全屏障。

各反应堆现在情况如何?

核电站运营商试图向所有三个反应堆泵入海水以冷却燃料。这会造成不可逆的损害,但人们寄希望于此举可稳定核电站情况。但工作人员在泵入海水上也有困难,原因未明。

专家认为,一号和三号反应堆的燃料棒暴露时间过长,至少引起了部分熔解。但工作人员暂时恢复了冷却水的水位,温度似乎是在下降。

二号反应堆最初的状况似乎好于其他两座反应堆。但周一水位下降,燃料棒几乎完全暴露。相关官员目前认为二号反应堆是三座反应堆中最有可能遭遇进一步损毁的,但周二清早之前未发生爆炸。(译者注:东京时间周二早晨,二号反应堆发生爆炸)

周边地区有什么风险?

工作人员释放了积聚的气体以减轻反应堆内部的压力。这至少导致一部分放射性物质泄漏到大气中,但官员说,放射性物质的水平较低,不足以危及紧邻核电站周边的人。

最糟糕的情况是发生完全熔解,在这种情况下,放射性物质会蚀穿多层防护屏障,与外界接触。许多专家认为,只要工作人员能够将海水泵入反应堆,以及密封装置保持完好,这种情况就不太可能发生。

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