为什么我不担忧日本的核电站

rxy1231

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精华0 吃喝币3380 访问TA的空间加好友用道具 3.15更新版为什么我不担忧日本的核电站Comments>>| Tags 标签：原创, 核电站, 译文    迷信松鼠会 发表于 2011-03-14 14:56编者按：MIT核能源委员会的成员，对Josef Oehmen的文章做了进一步的修改，并将其放到了委员会的官方网站上。本站也对此篇文章，进行了追踪。原作：Josef OehmenV2EX译者：Livid 更新版译者：Ent、果壳网福岛核电站的构造福岛核电站的反应堆属于“沸水反应堆”（Boiling Water Reactors），缩写 BWR。沸水反应堆靠沸水来发电。核燃料对水进行加热，水沸腾后汽化，然后蒸汽驱动汽轮机产生电流，蒸汽冷却后再次回到液态，之后再把这些水送回核燃料处进行加热。反应堆的温度大约是285摄氏度。上文提到的核燃料就是氧化铀。氧化铀是一种熔点在2800℃的陶瓷体。燃料被制造成小圆球（直径1cm高1cm的小圆柱）。这些小圆柱被放入一个用失效温度1200℃（会被水自我催化氧化）的锆锡合金制成的长管，然后密封起来。这就是一个燃料棒（fuel rod）。而后这些燃料棒被放到一起组合为一个更大的单元，然后数百个燃料单元就组成了一个核反应堆堆芯（core）。固体燃料小颗粒（一个氧化陶瓷基）是第一层屏障，用来限度放射性裂变反应中产生的放射性裂变产物。锆锡合金是第二层屏障，来隔断放射性燃料与反应堆的其余部分。之后反应核心被放到压力仓中。压力仓是个很厚的钢铁容器，工作压力大概是7MPa（约1000磅/平方英寸），设计时斟酌了事故的可能，可以蒙受事故造成的高压。压力仓是避免核泄漏的第三道屏障。核反应堆的全部主回路（包含压力仓、管道、泵、冷却水）装在平安壳中，它是防止核泄露的第四道屏障。安全壳由钢铁和混凝土制成，极厚而且完整密封。它存在的目的只有一个：当反应核心熔融时，无条件将其控制在安全壳内部。为了这个目标，安全壳四处也有伟大厚重的混凝土构造，它叫做外壳安全壳。安全壳和外壳安全壳都位于反应堆厂房中。厂房是为反应堆遮风挡雨的外壳。（厂房是在爆炸中损坏的部分，后面还会具体解释。）福岛第一核电站一号机确实是通用电气的Mark I型沸水堆。消息里露出钢筋的部分是最外部的厂房，里面的安全壳应当没事。——@铁公鸡zq核反应的根本原理铀燃料被中子引诱发生核裂变，从而发生热量。铀原子裂变为两个轻原子（也就是裂变产物）。这个过程会产生热量和更多的中子（中子是形成原子的微粒之一）。当一个中子击中了另一个铀原子时，铀原子会*****，产生更多的中子，这样无穷进行下去，也就是链式核反应。在正常的全功率工作状态下，一个反应中心的中子总数是恒定的，反应堆处在一种临界状态。值得一提的是，反应堆中的核燃料绝不会引起像*那样的爆炸。切尔诺贝利爆炸的迫害来自过大的压力累积以及氢气爆炸，破坏了所有维护结构，融化的核心物资被抛洒到环境中。注意切尔诺贝利基本没有安全壳一类的环境屏障。日本毫不会发生切尔诺贝利那样的事故，后面还会详细说明。为了控制链式核反应，反应堆操作者会用到节制棒。控制棒由硼制成，可能接收中子。在沸水反应堆的正常运转中，控制棒用于保持链式反应的临界状况。掌握棒也会用在反应堆的关闭过程中，将其功率从100%降到7%。余热是由裂变产物的放射性衰变产生的。喷射性衰变是裂变产物以微粒情势（α、β、γ、中子等）释放能量从而使本身到达稳态的过程。反应堆中会产生多种裂变产物，包括铯和碘。余热在反应堆关闭后会逐步消散，但仍须要冷却系统来排除余热，防止燃料棒过热造成屏障失效、核物质泄漏。保持足够的冷却能力来打消反应堆的余热，是目前日本反应堆所面临的最大挑衅。很重要的一点是，很多裂变产物衰变得十分快，还没等你说完“放射性核物质”这个词，它们就会变得全然无害。另外一些裂变产物衰变得绝对较慢，例如铯、碘、锶、氩。福岛到底发生了什么（截止3.12，尔后的更新见文末）接下来总结目前的重要事实。冲击核电站的地震的威力是核电站设计时所能承受的威力的数倍（震级之间的放大倍数是对数关联，所以同样前提下 8.9 级地震的威力是 8.2 级，即核电站的设计抗震威力的 5 倍，而不是 0.7 的差别）。当地震冲击核电站时，所有的反应堆就主动关闭了。在地震开始后的数秒内，控制棒就插入到了核心内，链式反应即刻中断。而此时，冷却系统就开始带走余热。这些余热相称于反应堆正常运转时产生的 7% 的热量。地震捣毁了核反应堆的外部电力供给。而这是核反应堆能够碰到的重大故障之一，称为“全厂断电”。设计反应堆和它的备用系统时考虑到了这种可能性，因此核电站有备用电力系统，以保持冷却泵的运行。另外，因为反应堆已关闭，核电站本身不能产生任何电力。地震发生后的第一小时，多组紧急备用柴油发电机中的一组启动，为冷却泵供给了所需的电力。然后海啸来了，比核电站设计时所预感的范围要更宏大的海啸，吞没了所有的柴油发电机组，导致它们失灵了。在设计核电站时，一个基础准则是“纵深防备”。这象征着工程师需要设计一座能够抵抗严峻灾祸的厂房，就算好几个系统都失效了依然不能出问题。一场摧毁所有柴油发电机的海啸就是这样的场景，但3月11日的海啸的严峻程度超过了所有的预料。为了敷衍这样的事件，工程师们设计了一道额定防线：把所有的结构放进一个安全壳（如前所述），这个壳的设计思路就是把一切坚固地关在里面。当海啸袭来，柴油发电机组失灵后，反应堆操作员将反应堆切换到使用紧迫电池。这些电池被设计为备用方案的备用计划，用于提供应冷却系统 8 个小时所需的电力，并且也确切实现了义务。8小时后，电池用尽，残热无奈再被带走。这时反应堆操作员开始依照“冷却失灵”的紧急预案进行处置。这是“纵深防备”中的更进一层。这所有，无论在咱们看起来如许让人震惊，但却是反应堆操作员的培训的一部门。于是在这个时候外界开始念叨可能发生的堆芯熔化。因为到了最后，假如冷却系统无法恢复，核心多少天之后早晚会融化，可能会被包裹在安全壳中。注意，“融化”这个词的定义很是含混。如果要形容燃料棒外面的锆合金屏障呈现问题的话，“燃料故障”是个更好的词。锆合金会先于核燃料而熔化，这一景象有良多可能的起因——压力太大，氧化剂太多，温度太高，等等。然而，熔化还要一段时间才会发生。当初事不宜迟是在堆芯持续升温时将之把持住，并确保燃料棒的锆锡合金外壳完全，尽可能起作用的时间更长一点。既然让堆芯冷却是最主要的事件，因此反应堆内实际上有多个独破的冷却系统（反应堆给水干净系统，衰变降温系统，反应堆核心隔离冷却系统，备用液体冷系统，等等；这一切组成了紧急核心冷却系统）。而毕竟哪一个失效了或是没有生效，在此时无法得悉。丧失了能源，操作者就失去了大部分的冷却能力，只能有什么用什么，尽可能导走热量。但热的产生速度仍然比散热速度快，因此越来越多的水沸腾成蒸气，内部压强也开始上升。目前优先要做的是坚持温度低于1200℃以保证燃料棒合金外壳的完整，并维持系统压力不要太高。但要确保压力不太高，必需时不断把水蒸气和堆内的其它气体开释出来。一旦发惹事故时，保证压力不超限是很重要的，所以反应堆压力室和安全壳都设计有好几个减压阀。就像之条件到的那样，蒸汽和其它气体会被排走。一些气体是放射性裂变产物，但量很小。因此，当反应堆操作者开始为系统排气时，一些放射性气领会在周密控制下被释放到环境中（气体量很小，会经过过滤和洗涤）。尽管一些气体有放射性，但它们不会对大众安全造成要挟，即使对反应堆的工作职员也是这样。这个操作程序是公道的，因为比起不排气可能造成的危险，它的造成的影响很轻。与此同时，挪动式发电机被运送到反映堆邻近，恢复了一部分供电能力。然而，沸腾和排气所耗费水的速度大于向反应堆中加水的速度，因而冷却系统的冷却能力降低了。在某些排气过程中，水位会降低到燃料棒顶端以下。无论如何，一些燃料棒的覆层温度会回升到1200℃以上，从而在锆合金和水之间引发化学反应。这种氧化反应会产生氢气，它与蒸汽混合一起被排出。这个反应在人们预料之中，但产生的氢气总量是未知的，由于操作员不晓得燃料棒的详细温度，也不知道水位到底多高。由于氢气高度易燃，当足够多的氢气与空气混合时，它会与氧气反应。如果氢气的量够多，反应会敏捷进行，产生爆炸。有时候在排气的进程中，安全壳内部也会积累足够的氢气（而安全壳内部没有空气），因此一旦开端排气，氢气接触到空气就会产生爆炸。这种爆炸发生在安全壳之外、厂房之内（而厂房没有保障功效）。留神3号机组也发生了相似的爆炸。这次爆炸毁坏了厂房的屋顶和一部分枪毙，但没有损坏到保险壳或压力仓。虽说这是个预料之外的状态，但它发生在安全壳之外，不对核电站的安全结结构成威逼。因为一些燃料棒覆层温度超过了1200℃，这种破坏已经发生了。核物质自身毫发无损，但包裹它的锆合金外壳开始失去掩护功能。目前，一些放射性裂变产物（铯、碘之类）开始与水和蒸汽混杂。有报道说在蒸汽中已经监测到了小部分铯和碘，它们被排放到了大气中。由于反响堆的冷却才能有限，而反应堆中的总水量始终在降落，因此工程师决议注入海水（其中混合了中子吸收剂硼酸）以保障燃料棒仍浸没在水中。只管反应堆已经关闭，但以防万一仍需参加硼酸，保持反应堆的封闭状态。硼酸也能困住一部分水中的碘，预防它逃逸，但这不是硼酸的本职工作。冷却体系中所用的水是经由纯化和脱矿的水。应用纯水的目的是在反应堆畸形运转时减小冷却系统的腐化。注入海水之后需要花更多时间荡涤装备，但目前能够起到救急的作用。这个过程会把燃料棒的温度下降到无害级别。由于反应堆早已关闭，余热已经减小，因此核电站内部压力已经保持稳定，无需持续排气。更新 – 美国东部时间3月14日晚8:15依据东京电力公司新闻稿，1号跟3号机组目前处于稳固状态，但燃料伤害程度还是未知。也就是说，在当地时间3月14日下战书2:30，福岛核电站的辐射水平已经降到了231微西弗。更新 – 美国东部时间3月14日晚10:552号机组的事变细节还不断定。文章中有关2号机组的局部增添了一些最新信息。辐射程度增长了，但增加到何种水平仍是未知。如果你盼望连续懂得事实，那么就疏忽那些浮浅的媒体并关注以下网站： • [url]   
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精华0 吃喝币3380 访问TA的空间加挚友用道具 援用第2楼bluekiss写真馆于2011-03-19 09:46发表的  :
太专业了。个别人看不懂 =1000) window.open('');" style="max-width:1000px;" onload="if(this.offsetWidth>'1000')this.width='1000';" >
marry? yes i do

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