日本福島核電站全解

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1、日本福島核電站全解…原作：JosefOehmenV2EX譯者：Livid我在這里寫下這些文字，是為了讓大家對在日本發(fā)生的事情——核反應(yīng)堆的安全問題，感到放心。事態(tài)確實(shí)嚴(yán)重，但是已經(jīng)在控制范圍內(nèi)。這篇東西很長！但是你讀完之后，你會比世界上任何記者都明白核反應(yīng)堆究竟是怎么回事。核泄漏確實(shí)已經(jīng)發(fā)生，但是在將來不會有任何顯著的泄露?！帮@著泄露”大概會是個什么程度？打個比方說，可能比你乘坐一趟長途飛行，或是喝下一杯產(chǎn)自本身具有高程度自然輻射地區(qū)的啤酒，所受到的輻射要多一些。我讀了自從地震發(fā)生以來的所有新聞報(bào)道。可以說幾乎沒有一篇是準(zhǔn)確或是無誤的（當(dāng)然也可能是因?yàn)榈卣鸢l(fā)生之后在日本的通訊問題）

2、。關(guān)于“沒有一篇是無誤的”我并不是指那些帶有反核立場的采訪，畢竟這在現(xiàn)在也挺常見的。我指的是其中大量的關(guān)于物理和自然規(guī)律的錯誤，及大量對于事實(shí)的錯誤解讀——可能是因?yàn)閷懜遄拥娜吮旧聿⒉涣私夂朔磻?yīng)堆是如何建造和運(yùn)營的。我讀過一篇來自CNN的三頁長度的報(bào)道，每一個段落都至少包含一個錯誤。接下來我們會告訴大家一些關(guān)于核反應(yīng)堆的基本原理，然后解釋目前正在發(fā)生的是什么。福島核電站的反應(yīng)堆屬于“沸水反應(yīng)堆”（BoilingWaterReactors），縮寫B(tài)WR。沸水反應(yīng)堆和我們平時用的蒸汽壓力鍋類似。核燃料對水進(jìn)行加熱，水沸騰后汽化，然后蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)產(chǎn)生電流，然后蒸汽冷卻后再次回到液態(tài)，然

3、后再把這些水送回核燃料處進(jìn)行加熱。蒸汽壓力鍋內(nèi)的溫度通常大約是250攝氏度。上文提到的核燃料就是氧化鈾。氧化鈾是一種熔點(diǎn)在3000攝氏度的陶瓷體。燃料被制作成小圓柱（想像一下就像樂高積木尺寸的小圓柱）。這些小圓柱被放入一個用鋯錫合金（熔點(diǎn)2200攝氏度）制成的長桶，然后密封起來。這就是一個燃料棒（fuelrod）。然后這些燃料棒被放到一起組合為一個更大的單元，然后這些燃料單元被放入反應(yīng)堆內(nèi)。所有的這些，就是一個核反應(yīng)堆核心（core）的內(nèi)容。鋯錫合金外殼是第一層護(hù)罩，用來將具有放射性的核燃料與世隔絕。然后核心被放入“壓力容器”中，也就是我們之前提到的蒸汽壓力鍋的比喻。壓力容器是第二

4、層護(hù)罩。這是一個堅(jiān)固結(jié)識的大鍋，設(shè)計(jì)用于容納一個溫度可能達(dá)到數(shù)百攝氏度的核心。在核心降溫措施恢復(fù)前，壓力容器起到一定的保護(hù)作用。一個核反應(yīng)堆的所有的這些“硬件”——壓力容器，各種管道，泵，冷卻水，然后被封裝到第三層護(hù)罩中。第三層護(hù)罩是一個完全密封的，用最堅(jiān)固的鋼和混凝土制成的非常厚的球體。第三層護(hù)罩的設(shè)計(jì)，建造和測試只是為了一個目的：當(dāng)核心完全熔融時，將其包裹在其中。為了實(shí)現(xiàn)這個目的，在壓力容器（第二層護(hù)罩）的下方，鑄造了一個非常巨大厚實(shí)的混凝土大碗，這一切都在第三層護(hù)罩的內(nèi)部。這樣的設(shè)計(jì)就像是為了“抓住核心”。如果核心熔融，壓力容器爆裂（并且也最終融化的話），這個大碗就可以裝下融

5、化了的燃料及其他一切。這個大碗設(shè)計(jì)成讓融化的燃料能夠向四周鋪開，從而實(shí)現(xiàn)散熱。在第三層護(hù)罩的周圍包裹的是反應(yīng)堆廠房。反應(yīng)堆廠房是一個將各種風(fēng)吹雨打擋住的外殼。（這也是在爆炸中被毀壞的部分，我們稍后再說）福島第一核電站一號機(jī)確實(shí)是通用電氣的MarkI型沸水堆。新聞里露出鋼筋的部分是最外部的廠房，里面的安全殼應(yīng)該沒事?！狜鐵公雞zq核反應(yīng)的一些基本原理鈾燃料通過核分裂產(chǎn)生熱量。大的鈾原子分裂成更小的原子，這樣就產(chǎn)生熱量及中子（構(gòu)成原子的一種粒子）。當(dāng)中子撞擊另外一個鈾原子時，就觸發(fā)分裂，產(chǎn)生更多的中子并一直繼續(xù)下去。這就是核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。而現(xiàn)在的情況時，當(dāng)一堆燃料棒湊在一起時就會很

6、快導(dǎo)致過熱，然后在45分鐘后就會導(dǎo)致燃料棒融化。但是值得指出的是，在核反應(yīng)堆內(nèi)的燃料棒是絕對不可能導(dǎo)致像原子彈那樣的核爆炸的。制造一顆原子彈實(shí)際上是相當(dāng)困難的（不信你們可以去問問伊朗）。當(dāng)年切爾諾貝利的情況是，爆炸是由于大量的壓力積攢，氫氣爆炸然后摧毀了所有的護(hù)罩，然后將大量的融化的核心揮灑到了外界（就像一顆“臟彈”）。這樣的情況為什么在日本沒有發(fā)生，及為什么不會發(fā)生，請繼續(xù)看下面。為了控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)生，反應(yīng)堆操作員會用到“控制棒”?？刂瓢艨梢晕罩凶樱瑥亩查g停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一個核反應(yīng)堆是這樣設(shè)計(jì)的：當(dāng)一切正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，所有的控制棒是不會用到的。冷卻水會在核心產(chǎn)生熱量的同時帶走熱量

7、（并轉(zhuǎn)化為蒸汽和電力），并且在常規(guī)的250攝氏度的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下還有許多余地。而挑戰(zhàn)在于將控制棒插入并停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)后，核心依然在產(chǎn)生熱量。雖然鈾元素的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)已經(jīng)停止，但是在鈾元素的核裂變過程中會產(chǎn)生一些具有放射性的副產(chǎn)品，比如銫和碘同位素，這些元素的放射性同位素會最終衰變?yōu)楦〉脑?，然后失去放射性。在這些元素的衰變過程中，也會產(chǎn)生熱量。因?yàn)樗鼈儾粫購拟櫾刂挟a(chǎn)生（在控制棒插入之后鈾元素就停止衰變了），所以它們的數(shù)量會越來越少，然后在衰變結(jié)束的過程中，大約幾天時間內(nèi)，