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陳岳嶠:福島核電站熔融到底是怎么回事
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核燃料熔融后,因為失去了材料剛性而坍塌,類似911事件的世貿大廈。
相鄰的核燃料棒粘連在一起,類似幾根冰棍在陽光暴曬下融化粘在一起的情形。這是非常危險的情形。正常情況下核燃料棒是以一定的間隔布置的,水可以從核燃料的間隔中流過,帶走核燃料的熱量,維持核燃料的冷卻;控制棒可以插入,吸收適量的中子,控制鏈式反應。核燃料熔融粘連在一起后,這些用于冷卻和控制的間隔被堵死,被帶走的熱量更少,核燃料溫度進一步升高,并從已熔融的核燃料傳遞到未熔融的核燃料,牽連更多的核燃料熔融。最嚴重的情形是核燃料熔融成一團。
核燃料棒在壓力容器里的布置圖。深色部分是控制棒
核燃料熔融有什么后果
核燃料熔融的后果有幾種情況,需要區(qū)別對待。以下是筆者個人的看法:
輕度熔融:只有少數幾根核燃料棒外表破損,核電站可以控制事態(tài),在將核反應堆停下來后的大修可以將損壞的燃料棒更換(例如美國三里島事故)。
中度熔融:部分核燃料棒熔化、粘連,已經嚴重損壞了核反應堆的結構完整性,同時熔融放出的大量熱量、高溫高壓蒸汽和鋯水反應產生的氫氣將容納核燃料的壓力容器爆破,大量放射性物質隨蒸汽外逸到安全殼中,繼而泄漏到外界。機組無法再使用(福島核事故)。
重度熔融:在中度熔融的基礎上進一步惡化,大部分核燃料棒熔化變形,高溫甚至將壓力容器底部蝕穿,掉入地表土壤。讀者可以自行想象焊錫被加熱后滴落的情形。這種情況遠比輕度和中度熔融嚴重,因為熔融的核燃料進入土壤后無法控制,直接與土壤還有地下水接觸,造成嚴重的放射性污染。(目前未確認福島核事故是否有堆芯進入土壤)
這種情況極少出現,一些核電站在設計的時候也考慮了熔融核燃料棒(核電行業(yè)成為熔融堆芯)的掉落問題,我國的田灣核電站的早期機組也設置有堆芯捕捉器,實用性有待驗證。但不用驗證才是好事。
一旦核電站出現重度熔融事故,就意味著核事故已經超過普通的預防和應急,進入長期治理的階段,這個長期治理,恐怕將需要幾代人來買單。
核燃料熔融示意日本福島二號機核燃料70%熔融意味著什么?
對比之前福島第一核電站所屬的東京電力公司認為2號機組內57%以上核燃料熔融的分析,此次的數據測量手段(基本粒子探測法)更先進,得出的結果也更精確,顯示形勢嚴峻得多。筆者認為,70%熔融意味著2號機組的核燃料熔融已超出目前的控制,有進一步擴大的可能。對于已經燃料熔融的機組,因為其自身已經失去對核燃料鏈式反應的控制能力,所以引用外部水源對核反應堆進行冷卻、抑制鏈式反應將成為長期的工作。只有控制住核燃料熔融進一步發(fā)展趨勢之后,對事故機組進行封閉和屏蔽才能正式開始。
我國與日本屬于一衣帶水的關系,地理位置的臨近加上洋流因素的作用,2011年福島核事故發(fā)生時,我國沿海地區(qū)就受到來自日本的放射性塵埃和放射性污水的威脅。由此我們應當密切關注福島二號機的事態(tài),并在需要時提供力所能及的幫助。核電領域有一句公認的話,核電行業(yè)無小事,任何一個核事故都會對全世界的核工業(yè)造成毀滅性的打擊,必須防微杜漸。
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- 責任編輯:陳佳靜
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