18新利最新登入日本核危机是如何发生的

如果你读过18新利最新登入核反应堆的工作原理，你应该熟悉核电站的基本原理。在高层次上，这些植物相当简单。在现代商业核电站中，核燃料是以浓缩铀的形式出现的，当铀原子分裂时，核燃料自然会产生热量(参见《核能》的“核裂变”部分)18新利最新登入核弹的工作原理详情)。热量被用来烧开水并产生蒸汽。蒸汽驱动汽轮机，汽轮机带动发电机产生电能电．这些工厂很大，通常能够在全功率下产生大约1千兆瓦的电力。

为了使核电站的输出是可调节的，铀燃料被制成大约像棒棒糖大小的小球。这些颗粒端对端堆放在被称为燃料棒的长金属管中。这些棒被排列成束状，束状排列在反应堆的核心。控制棒安装在燃料棒之间，能够吸收中子。如果控制棒完全插入堆芯，反应堆就被称为关闭。铀将产生尽可能少的热量(但仍然会产生热量)。如果控制棒尽可能地从堆芯中拔出，堆芯就会产生最大的热量。想想一个100瓦的白炽灯泡产生的热量。这些灯泡非常热——热到可以在Easy bake烤箱里烤一个纸杯蛋糕。现在想象一个10亿瓦的灯泡。 That is the kind of heat coming out of a reactor core at full power.

在日本发生故障的反应堆是通用电气(General Electric)在上世纪60年代设计的Mark 1型沸水反应堆。这是早期的反应堆设计之一，其中铀燃料使水沸腾，直接驱动汽轮机。这种设计后来被压水堆取代，因为对Mark 1设计的安全考虑。正如我们所看到的，这些安全担忧在日本变成了安全故障。让我们来看看导致灾难的致命缺陷。

沸水反应堆有一个致命的缺陷，在正常运行条件和大多数故障情况下是看不见的。这个缺陷与冷却系统有关。

沸水反应堆使水沸腾:这很明显也很简单。这项技术可以追溯到一个多世纪前最早的蒸汽机。当水沸腾时，它会产生巨大的压力——这种压力将用于旋转汽轮机。沸水还使反应堆堆芯保持在安全温度。当它离开汽轮机时，蒸汽被冷却和冷凝，在一个闭环中反复使用。水通过电泵通过系统再循环。

如果电泵断电，设计的脆弱性就会显现出来。如果锅炉里没有新鲜的水供应，水就会继续沸腾，水位开始下降。如果有足够多的水蒸发掉，燃料棒就会暴露出来，它们就会过热。在某种程度上，即使控制棒完全插入，也有足够的热量熔化核燃料。这就是“崩溃”这个词的由来。成吨熔化的铀流到压力容器的底部。在这一点上，这是灾难性的。在最坏的情况下，熔化的燃料穿过压力容器释放到环境．

由于这种已知的脆弱性，水泵及其电力供应周围存在大量冗余。有几套冗余的水泵，还有冗余的电源。力量可以来自于电网．如果失败了，还有几层备用柴油发电机。如果它们失败了，还有备用电池系统。有了这些冗余，漏洞似乎被完全覆盖了。致命的缺陷是不可能暴露出来的。

不幸的是，不久之后地震，最坏的情况出现了。

的核能日本的植物经受住了地震自己没有困难。离震中最近的四座核电站自动关闭，这意味着控制棒完全插入反应堆堆芯，核电站停止发电。这是这些工厂的正常操作程序，但这意味着第一个来源电因为冷却泵没了。这不是问题，因为电厂可以从电网获得电力来运行水泵。

18新利最新登入然而,电网变得不稳定，它也关闭了。冷却泵的第二个电力来源没有了。这使得备用柴油发电机开始发挥作用。柴油发电机是一种坚固耐用、久经考验的发电方式，所以不用担心。

但是海啸来袭了。不幸的是，海啸比任何人计划的都大得多。如果备用柴油发电机离地面高一些，设计成在水下运行，或者有某种保护措施防止深水的影响，这场危机本来是可以避免的。不幸的是，海啸带来的意想不到的水位导致发电机失灵。

这就留下了最后一层冗余——电池——操作水泵。电池的性能与预期一样，但它们的尺寸只能持续几个小时。显然，他们的假设是，电力将很快从另一种来源获得。

尽管操作人员运来了新的发电机，但它们无法及时接上，冷却泵也没电了。尽管如此，沸水设计的致命缺陷——被认为不可能通过这么多层冗余来发现——还是暴露了出来。随着它的暴露，这个过程的下一步导致了灾难。

电池没电了，冷却泵也失灵了。由于没有新的冷却剂流入反应堆堆芯，使堆芯保持冷却的水开始沸腾。随着水的蒸发，燃料棒的顶部暴露出来，装有铀燃料球团的金属管过热并破裂。裂缝允许水进入管道并进入燃料球团，在那里它开始产生氢气。这个过程叫做热解如果你把水加热到足够热，它就会分解成氢和氧原子．

氢是一种极易爆炸的气体，回想一下兴登堡号爆炸，在那次爆炸中兴登堡充满了氢气。在日本的核电站中，氢气产生的压力越来越大，气体不得不被排出。不幸的是，太多的氢气以极快的速度释放出来，在反应堆建筑内爆炸。同样的一连串事件在几个不同的反应堆中展开。

爆炸并没有破坏存放堆芯的压力容器，也没有释放出大量的辐射。这些是简单的氢气爆炸，不是核爆炸。爆炸破坏了压力容器周围的混凝土和钢结构建筑。

爆炸也表明事情已经失去了控制。如果水继续沸腾，熔毁几乎是必然的。

因此，操作人员决定用海水淹没反应堆。这是控制局势的最后努力，因为海水完全摧毁了反应堆，但这比熔毁要好。此外，海水与硼混合，起到了类似液体版本的控制棒的作用。硼吸收中子，是控制棒的主要成分之一。

日本的核事故被描述为6级INES事件(国际核与辐射事件等级)。三里岛是五级事故。切尔诺贝利是7级事故，这是事故级别的最高级别[来源:路透社]。显然，情况很严重。

日本已经失去了很大一部分发电能力。大约是日本的三分之一电来自核能电厂和大约一半的发电能力已经丧失(大约占总发电能力的20%)[来源:伊佐]。这种能力将需要以某种方式被取代。

这些反应堆已经运行了40年，它们的设计寿命已经接近尾声。另一种选择是简单地重建核电站。这种方法的两个问题是，这将是一个非常漫长的过程——可能需要10年或更长时间——日本公众可能对新的核反应堆没有兴趣。现在下结论还为时过早。

美国有很多马克1号反应堆。可以肯定的是，它们将被退役或改造，以利用在日本吸取的教训。其他反应堆也可以根据需要进行改造。

自从三里岛事件关闭了美国新核电站的建设以来，三十多年过去了，核工业希望美国的核电能够复兴。日本发生的事件可能会阻止这种复兴。或者，它们可能会刺激其他更安全的核技术的研究。