| 《科學(xué)美國人》網(wǎng)站3月11日：日本毀滅性的地震引發(fā)了福島第一核電站一座核反應堆的冷卻問(wèn)題，當局正竭力防止反應堆熔解。那么到底該如何冷卻一座反應堆? 發(fā)生在日本的8.9級地震（后修正為9.0級）引發(fā)了其國內眾多核反應堆中至少一座的冷卻問(wèn)題。東京電力公司確認旗下福島第一核電站的一號反應堆壓力已經(jīng)持續升高（福島第一核電站位于日本東北海岸，是全世界最大的核電站之一），這表明冷卻水無(wú)法接觸到反應堆核心，導致安全殼內部充滿(mǎn)蒸汽。根據日本媒體的報導，問(wèn)題在于將冷卻水泵入反應堆的電路斷電。日本原子力產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )（Japan Atomic Industrial Forum）稱(chēng)，提供緊急電力的備用柴油發(fā)電機發(fā)生故障，但替換的發(fā)電機已經(jīng)被送入發(fā)電廠(chǎng)。類(lèi)似的柴油發(fā)電機正在為六個(gè)所再處理工廠(chǎng)（Rokkasho Reprocessing Plant）供電，用以循環(huán)利用核燃料。 作為預防措施，日本政府已經(jīng)宣布進(jìn)入核緊急狀況，將福島核電站附近居民的疏散半徑擴大到20公里。此前，政府曾下令疏散福島兩座核電站半徑3公里范圍內的民眾，后又將半徑擴展至10公里。而東京電力公司計劃自保護殼建筑內部排除部分放射性蒸汽。但隨后1號機組的廠(chǎng)房在12日下午發(fā)生氫氣爆炸。 《科學(xué)美國人》與負責監控全美104座核反應堆安全情況的政府部門(mén)美國核管理委員會(huì )(NRC)的公共事務(wù)官員斯科特.布尼爾（Scott Burnell）就有關(guān)如何冷卻一座反應堆的問(wèn)題進(jìn)行了對談。 [談話(huà)的編輯版本如下。] 一般來(lái)說(shuō)，如何冷卻一座反應堆？ 進(jìn)行冷卻的措施非常簡(jiǎn)單：將水送入反應堆核心以排出熱量。實(shí)際上使反應堆運行的鏈式反應只需幾秒鐘就能被關(guān)閉。而留在反應堆核心內部的放射性物質(zhì)在很長(cháng)時(shí)間里將繼續釋放熱量。除非通過(guò)某種途徑排出這些熱量，否則它們將不斷積聚，最終對放射性燃料或者反應堆造成危害。 將水送入核心一般意味著(zhù)水泵要由電力驅動(dòng)。如果反應堆的供電被切斷將會(huì )發(fā)生什么？ 會(huì )有應急柴油發(fā)電機。也可以使用電池系統來(lái)使設備保持運轉，而它們也為安全系統提供動(dòng)力（安全系統通過(guò)冷卻反應堆核心來(lái)防止熔毀）。這些都意味著(zhù)要有一個(gè)具備縱深的安全體系。首先依靠網(wǎng)電。如果網(wǎng)電不再可用，就使用發(fā)電機，發(fā)電機要是有問(wèn)題，就啟用備用電池。而電池組通常能夠在柴油發(fā)電機開(kāi)始運轉前保證電力供應。 反應堆熔解前有多長(cháng)時(shí)間？ 這要視核電站的情形而定。要看核電站是使用沸水反應器還是壓水反應器?；旧?，（兩類(lèi)反應器）都可以利用自然界的力量，比如對流。無(wú)論如何內部都存在一個(gè)冷卻回路，因此總是會(huì )有些作用，因為熱水上升而冷水相應被吸入。但這并不像直接泵入冷水那樣有效。說(shuō)得簡(jiǎn)單一點(diǎn)，在恢復正常的冷卻系統前有很多個(gè)小時(shí)。但“很多個(gè)小時(shí)”到底是多少則無(wú)法確定。 但是通常都短于24個(gè)小時(shí)。 可以這么說(shuō)。 最壞的情形是怎樣的？ 我們力求避免的是核心發(fā)生損害。一旦核心遭到破壞，接下來(lái)就會(huì )釋放放射性物質(zhì)，進(jìn)入冷卻劑，從而增加了反應堆內物質(zhì)外泄的可能。 未能正常冷卻的日本福島第一核電站1號反應堆使用的是沸水反應器。這和使用壓水反應器的反應堆在冷卻方面有什么不同？ 具體來(lái)說(shuō)沸水反應器相當于一個(gè)蒸汽動(dòng)力系統，不需要外部動(dòng)力源。冷卻反應堆產(chǎn)生的熱量制造出的蒸汽已經(jīng)足以驅動(dòng)渦輪，使得用以冷卻核心的泵運轉。這一類(lèi)系統正是用來(lái)抵御地震，能在災害發(fā)生后繼續運行。這是一個(gè)自給自足的系統，確實(shí)會(huì )使用電池組來(lái)進(jìn)行控制，但也可以手動(dòng)操作。所以，即使遭遇全面斷電的狀況——一點(diǎn)兒動(dòng)力都沒(méi)有了——也可以利用蒸汽泵來(lái)繼續保持冷卻。 除了水之外還有其他的冷卻劑嗎？ 基本上水就足夠了。反應堆的儲水池會(huì )容納一定量的水，在純度和化學(xué)物質(zhì)構成方面適用于反應堆核心。如果情況特殊，“普通水”也行。 為何核電站需要電力來(lái)進(jìn)行冷卻？ 核反應堆是被設計來(lái)提供網(wǎng)電的。它們產(chǎn)生的電力遠遠大于自身系統運行需要的電力。在美國，作為一項基礎設計，核電站實(shí)際上不是自身供電的。這種設計是故意為之，因為我們不愿意看到因為核電站發(fā)生問(wèn)題導致失去自身用電的情況發(fā)生。因此，為電廠(chǎng)運行供電的主要手段是網(wǎng)電。對于美國的核電站來(lái)說(shuō)，通常情況下，如果不能利用網(wǎng)電，就會(huì )被關(guān)閉。 什么情況下備用柴油發(fā)電機會(huì )故障？ 老問(wèn)題總是有可能發(fā)生。這就是為什么要準備多部柴油發(fā)電機?？赡馨l(fā)電機自身沒(méi)有問(wèn)題，但配電系統或者電纜出現匹配問(wèn)題，結果柴油發(fā)電機產(chǎn)生的能量不能被核電站使用。在這種情況下發(fā)電機是不會(huì )工作的。我們說(shuō)柴油發(fā)電機故障的時(shí)候，并不一定說(shuō)明是發(fā)電機自己出現了問(wèn)題。 冷卻一座核反應堆需要多長(cháng)時(shí)間？ 視乎設計情形而定。對這個(gè)問(wèn)題最簡(jiǎn)明的回答是核管理委員會(huì )對緊急動(dòng)力供應的法規要求，必須能保持一個(gè)月的應急動(dòng)力。在可行的條件下，可以在幾個(gè)小時(shí)內關(guān)閉一座核電站。然而熱量仍然在提高。如果在任何時(shí)刻停止排出這些熱量，它們都會(huì )重新積聚。應急冷卻系統必須持續運行數個(gè)星期。 |
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