福島危機(jī)二、三事

《福島危機(jī)二、三事》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、福島危機(jī)二、三事上海市核學(xué)會(huì)申森許道禮2011年3月11日，日本東北部發(fā)生里氏9.0級(jí)大地震，引發(fā)海嘯，導(dǎo)致福島核電廠失去全部電源，核反應(yīng)堆失去冷卻，高溫導(dǎo)致氫氣爆炸，進(jìn)而發(fā)生大量放射性物質(zhì)釋放、20公里內(nèi)居民撤離的巨大危機(jī)，事故至今已有一個(gè)多月，還沒(méi)有顯現(xiàn)徹底解決的曙光，似乎每天都有新情況，步步走得都驚心。那么這場(chǎng)危機(jī)究竟怎么會(huì)發(fā)生的？它將走向何方？危機(jī)何時(shí)才是盡頭？都是“余熱”惹得禍大家知道，核電廠發(fā)電利用的是核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。在反應(yīng)堆中核燃料鈾受到中子轟擊后會(huì)裂變成兩個(gè)較小的原子核，同時(shí)釋放出2.6個(gè)中子用于下一次的核裂變，還會(huì)釋放熱量。事實(shí)上每次裂變生

2、成的兩個(gè)較小的原子核并不都是相同的，因此在反應(yīng)堆中核燃料鈾裂變后會(huì)產(chǎn)生上百種元素，而且這些裂變產(chǎn)物絕大多數(shù)是很不穩(wěn)定的同位素，它們會(huì)不斷通過(guò)輻射和釋放能量（熱），最終趨向穩(wěn)定，這個(gè)過(guò)程叫做衰變。這個(gè)衰變過(guò)程從反應(yīng)堆開(kāi)始運(yùn)行就伴隨著了的，在反應(yīng)堆滿功率運(yùn)行時(shí)它的發(fā)熱率約占總功率的10%多。反應(yīng)堆停堆后，核裂變反應(yīng)生成的熱量沒(méi)有了，但衰變熱不會(huì)停止，雖然新的衰變不會(huì)產(chǎn)生了，但已有的衰變?nèi)砸掷m(xù)下去。一般來(lái)說(shuō)，裂變終止后10秒，衰變能量（余熱）為反應(yīng)堆滿功率的7%左右，10分鐘后降至3%左右，1天后降至1%以內(nèi)，之后，衰變能量以很低的速度繼續(xù)下降，但會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)，因?yàn)橛械?/p>

3、同位素其半衰期達(dá)數(shù)千年甚至上萬(wàn)年。福島核電廠危機(jī)的本質(zhì)就是衰變熱的冷卻問(wèn)題。當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)核電廠進(jìn)行了自動(dòng)停堆，核裂變反應(yīng)就停止了，由于外電網(wǎng)被地震破壞，電廠就自動(dòng)啟動(dòng)了柴油發(fā)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)反應(yīng)堆余熱冷卻系統(tǒng)，此時(shí)電廠處于正常的停堆后余熱帶出冷卻狀態(tài)。然而之后巨大的海嘯，將電廠所有的柴油發(fā)電機(jī)都淹了，這樣堆芯和乏燃料池中的燃料棒就失去了持續(xù)的冷卻。以福島1號(hào)機(jī)組為例，它的電功率是46萬(wàn)千瓦，是6個(gè)機(jī)組中最小的，其反應(yīng)堆熱功率至少也要達(dá)到140萬(wàn)千瓦，如以1%計(jì)，衰變中的核燃料就像一個(gè)14000千瓦的大火爐，不停燃燒升溫。如果不冷卻，堆芯會(huì)在被加溫至數(shù)千攝氏度后融化，繼而

4、融毀壓力容器。期間在1000多度時(shí)還會(huì)由于燃料棒包殼材料鋯與水進(jìn)行反應(yīng)生成大量氫氣，這些氫氣積聚到一定數(shù)量就會(huì)發(fā)生爆炸。而在乏燃料池中，乏燃料的衰變也在不斷進(jìn)行，因此也需要冷卻，否則也會(huì)因?yàn)楦邷負(fù)p壞，釋放出放射性物質(zhì)。溫度進(jìn)一步上升也可能導(dǎo)致氫氣產(chǎn)生，從而發(fā)生氫氣爆炸事故。從福島核電廠1至3號(hào)機(jī)組都發(fā)生過(guò)氫氣爆炸、大量放射性釋放來(lái)看，它們的反應(yīng)堆至少已經(jīng)歷過(guò)1200多度以上的高溫，燃料棒損壞情況是很?chē)?yán)重的?！胺舛选辈皇寝k法日本福島核電廠的核泄漏問(wèn)題進(jìn)入了漫長(zhǎng)的后續(xù)處理階段。有不少人建議，為了不讓放射性物質(zhì)釋放出來(lái)，應(yīng)像當(dāng)年的切爾諾貝利一樣進(jìn)行“封堆”。所謂封堆，是

5、為了防止核輻射的繼續(xù)擴(kuò)散，用可以吸收阻擋核輻射的材料，將核電廠完全封死。一般是用直升機(jī)從空中澆筑水泥的方式，為廢棄的核電廠造一個(gè)四四方方、密封的“石棺”，連底部也要鋪設(shè)一層石板，防止核輻射物質(zhì)向土壤滲透，封堆后還需要不斷維護(hù)“石棺”的完好。顯而易見(jiàn)，封堆的人力物力投入都非常巨大。對(duì)于日本福島核電廠來(lái)說(shuō)，就算最后采取封堆策略，現(xiàn)在還遠(yuǎn)未到實(shí)施的時(shí)候。因?yàn)槟壳昂穗姀S乏燃料池和堆芯中的燃料冷卻方法都是不得已的方法，一有風(fēng)吹草動(dòng)就可能出現(xiàn)反復(fù)，這樣倉(cāng)促封堆的話，如果反應(yīng)堆或乏燃料池中的燃料冷卻得不到保障，內(nèi)部熱量不斷聚集，反而可能造成進(jìn)一步的燃料熔化甚至產(chǎn)生爆炸（是常規(guī)爆

6、炸而不是核爆炸）。因此福島核電廠當(dāng)務(wù)之急是給乏燃料池和堆芯中的燃料找到一種穩(wěn)定的、可靠的長(zhǎng)期冷卻手段，使這些燃料處于安全的充足的冷卻狀態(tài)，同時(shí)還必須對(duì)廠區(qū)內(nèi)和周?chē)h(huán)境中各類(lèi)放射性物質(zhì)進(jìn)行清理，使它們置于可控狀態(tài)，不再發(fā)生對(duì)環(huán)境的失控排放。這也給工作人員進(jìn)行相關(guān)搶險(xiǎn)作業(yè)創(chuàng)造了條件，在這樣的條件下才可考慮逐步將損壞的燃料取出，再采取封堆或者其他徹底的處理辦法?！?0公里”還是“80公里”如果某一天，核泄漏事故真的發(fā)生在我們身邊了，應(yīng)該采取什么措施呢？首先就是盡量遠(yuǎn)離釋放源，撤離到安全區(qū)域。這次福島核電廠事故發(fā)生后，日本政府劃定30公里的安全線，而美國(guó)有的專(zhuān)家提出應(yīng)撤退

7、80公里。那哪個(gè)更合理呢？通常情況下，這個(gè)距離是由政府和核安全管理部門(mén)根據(jù)放射性釋放的強(qiáng)度和可能持續(xù)的時(shí)間以及氣象條件等情況，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算得到的。這次日本政府提出三十公里安全線就是說(shuō)明三十公里外是安全的。從理論上來(lái)說(shuō)，當(dāng)然是越遠(yuǎn)越安全，但除了考慮事故的危害程度，確保人們安全外，還必須考慮當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐膰?guó)情。在輻射防護(hù)領(lǐng)域有一個(gè)ALARA原則（AsLowAsReasonablyAchievable），所謂“合理可行盡量低”。日本的現(xiàn)狀是地震災(zāi)害、交通癱瘓、房屋倒塌，如果讓民眾向幾百公里以外撤離，將對(duì)救災(zāi)造成更大的困難，是不切實(shí)際的。因此當(dāng)初日本政府提出三十公里安全線是合

8、理的，而美