詳解核反應堆工作原理和失靈危險

詳解核反應堆工作原理和失靈危險

2011年 03月 15日 13:17

核

反應堆是怎麼工作的？

核反應堆的中心部分包括水和燃料棒﹐以此啟動受到控制的核反應。燃料棒由鋯以及鈾等核燃料塊組成。核反應會將水加熱﹐產生華氏550度（約攝氏288度）的高溫蒸汽﹐再由蒸汽驅動渦輪發電。

什麼是熔解？

如果堆心過熱﹐燃料棒可能爆裂並釋放輻射性氣體。在最糟糕的情況下﹐燃料塊本身可能熔化﹐落到反應堆的底部﹐而熾熱的輻射物質有可能蝕穿防護屏障﹐最終接觸外界。

在部分熔解的情況下﹐核燃料或反應堆只有部分熔化﹐從而降低了突破密封裝置的可能性。

日本核危機是什麼出了問題？

日本核反應堆的設計是﹐一旦災難破壞電網﹐反應堆將自動關閉。這次的事件中﹐該系統運行正常﹐停止了核反應。

然而﹐雖然核電廠停止運行﹐核燃料仍保持著極高溫度。本來應該用備用的柴油發電機將水泵入反應堆冷卻核燃料﹐但這套系統在震後的海嘯中受損失靈。應急電池提供了部分電力﹐但不足以運轉水泵。

水泵失靈會發生什麼情況？

在沒有電力推動水泵的情況下﹐核電廠運營商無法在反應堆內進行水循環以實現冷卻。燃料棒開始將剩餘的水加熱、汽化﹐這樣水面就會降低﹐核燃料至少會部分暴露出來。如此一來﹐溫度就會危險地升高。

是什麼引發了一號和三號反應堆爆炸？

具體細節不明﹐但隨著燃料棒開始斷裂﹐可能釋放出氣體與週圍的蒸汽發生反應﹐生成氫氣﹐並導致堆心壓力上升﹐帶來危險。

為了防止更為嚴重的損害﹐核電站運營商決定排出積聚的氣體和蒸汽﹐從而釋放堆心的部分壓力。逸出的氫氣與空氣中的氧發生反應﹐導致爆炸﹐毀壞了一號和三號反應堆附近的建築。不清楚是否有其他系統受損﹐但相關官員說﹐反應堆堆心週圍的主要密封裝置完好﹐該裝置是重要的安全屏障。

各反應堆現在情況如何？

核電站運營商試圖向所有三個反應堆泵入海水以冷卻燃料。這會造成不可逆的損害﹐但人們寄希望於此舉可穩定核電站情況。但工作人員在泵入海水上也有困難﹐原因未明。

專家認為﹐一號和三號反應堆的燃料棒暴露時間過長﹐至少引起了部分熔解。但工作人員暫時恢復了冷卻水的水位﹐溫度似乎是在下降。

二號反應堆最初的狀況似乎好於其他兩座反應堆。但週一水位下降﹐燃料棒幾乎完全暴露。相關官員目前認為二號反應堆是三座反應堆中最有可能遭遇進一步損毀的﹐但週二清早之前未發生爆炸。（譯者注：東京時間週二早晨﹐二號反應堆發生爆炸）

週邊地區有什麼風險？

工作人員釋放了積聚的氣體以減輕反應堆內部的壓力。這至少導致一部分放射性物質泄漏到大氣中﹐但官員說﹐放射性物質的水平較低﹐不足以危及緊鄰核電站週邊的人。

最糟糕的情況是發生完全熔解﹐在這種情況下﹐放射性物質會蝕穿多層防護屏障﹐與外界接觸。許多專家認為﹐只要工作人員能夠將海水泵入反應堆﹐以及密封裝置保持完好﹐這種情況就不太可能發生。

Ben Casselman / Rebecca Smith