日本福島核熔解后果猜想,以及為何不能直接取走燃料棒防止堆芯熔化泄露


關於日本地震海嘯導致的福島核電危機,相信不少人都有跟我類似的疑問:核熔解會有什么后果?為何不能派機器人直接取走燃料棒防止堆芯熔化核泄露?既然核燃料放在一起會產生鏈式反應或溫度過高,把它們分開放到不同的容器里不就好了嗎?

很慚愧,作為物理學畢業的,號稱曾經學過四大力學,卻也沒辦法回答這些高科技的問題。上網找了半天,也沒找出完整的有說服力的資料,只能說大概可能有以下幾點相關的說法:

1.日本福島的核反應堆,在地震發生后,已經全部自動停堆,控制棒已經全部插入,不再有鏈式反應;目前問題在於,即使鏈式反應已經停止,其放射衰變物質仍然不斷發熱,無法有效冷卻,導致堆芯熔化;

2.燃料棒原本是包裹在鋯合金管里的,比較安全;包殼一旦熔化,燃料棒就會裸露出來,產生大量的放射性氣體,導致危險的核泄露事故;

3.反應堆里存在大量的放射性物質,會對其它物質造成破壞,包括電子設備,就連給反應堆內部拍照攝像都很難;因此普通的機器人無法靠近,人靠近的話也是必死;短時間內也無法造出高強度防輻射的機器人去處理;

4.福島的核電站建設時間比較早,事先沒考慮安裝設備應付這種突發情況;平時正常換燃料棒時,需要在輻射小的情況下打開頂蓋來操作,換下的乏燃料棒溫度很高也需要冷卻,有很復雜的更換程序,上百根燃料棒,幾千斤重的東西,要逐一拆除並處理,談何容易;在沒電而且放射性很高的情況下,要拆卸並取走燃料棒會更麻煩,需要時間更長,泄露的放射性物質更多,一個不小心會導致更大事故,這時決策者不會冒這個險,還不如想辦法降溫;而剛開始的時候也沒有人認為會有很大問題,等到堆芯熔化時已經來不及了;

5.如果堆芯完全熔解,產生的熔融物包含所有燃料棒、包殼、控制棒、水、衰變產物和其它的物質,時間長了相同性質的核燃料可能會匯到了一起;最壞的情況,理論上還是會有可能,即達到臨界狀態,導致鏈式反應再次發生,這時其溫度將進一步上升,可能會熔掉安全底殼,掉入地下,通過地下水土對人類構成更大的核污染威脅。當然,目前來看發生這種大災難的可能性不大。

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