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切尔诺贝利恐再次爆炸,其核燃料的裂变愈发活跃,科学家也很无奈

在过去的五年中,切尔诺贝利核电站废墟深处的中子辐射传感器观测到,来自“无法接触的区域”的中子通量逐渐增加。该区域被称为“Subreactor Room 305/2”。

这意味着裂变反应正在复苏。

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切尔诺贝利核电站事故回顾

切尔诺贝利核电站事故发生当天,由于反应堆长时间低功率运行,已经有了毒化现象——出现了氙。

氙在反应堆中可以降低反应堆功率,长时间的低功率运行使得氙越积越多,造成反应堆功率无法短时间内升高,温度一度降低。

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而不幸的是当时的操作人员希望马上提高反应堆的功率。他们随后将控制棒全部被拔出,但因反应堆毒化,反应堆功率的上升滞后,暂时停留在200MW,此时的功率还是太低了。

操作人员又开始在低功率下进行断电测试,水泵停转、反应堆失去了冷却剂,因为之前控制棒被拔出反应堆同样也失去了可以限制其反应的关键性东西。

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▲切尔诺贝利RBMK-1000石墨沸水堆

待反应堆于200MW下燃掉积累的氙135重新启用后,仅受6支控制棒束缚的反应堆功率急剧上升。5秒后,值班主任按下紧急停机钮AZ-5,控制棒立即回插。

但值班主任不知道的是,紧急停机钮没能降低反应速度。

在正常情况下,按下按钮后所有的控制棒会完全插入进反应堆,致使反应性下降并终止核反应。

但在RBMK-1000石墨沸水堆,控制棒尖端部分是石墨,石墨可增加反应堆反应速率,而就在AZ-5按钮被按下前,控制棒已全部被拔出,包括石墨部分。

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所以当紧急停机钮被按下,控制棒开始插入时,控制棒尖端的石墨首先接触到了堆芯,使反应堆的反应性迅速增高。

温度巨增使得水瞬间蒸发,水蒸气的大量出现让管道出现受损,控制棒无法完全插入反应堆,阻止反应堆功率升高。

随后的时间里水蒸气越积越多并引发了后来的第一次爆炸,第一次爆炸使反应堆内部暴露在了空气当中,石墨与空气中的氧气接触引发了第二次爆炸。

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为停止链式反应,在事故发生后一周内,苏联用直升机从空中向反应堆炉芯倾倒了5000吨的硼砂。最终残留的放射性物质与熔化的锆包层、石墨控制棒和硼砂混合在一起,已经硬化成陶瓷状物质(fuel-containing materials)FCM。

又用石油钻机从侧向钻入反应堆地下,注入液氮,使得反应堆地下土壤冻结在零下100摄氏度左右,避免反应堆炉芯熔融物不断下降污染地下水。

但5000吨灭火材料埋压下仍有195吨的石墨与核燃料在焖烧。政府委员会决定建造人工防热水平层与建造“石棺”两项措施。现如今,这些安全措施正受到严厉的考验。

切尔诺贝利恐再次爆炸,其核燃料的裂变愈发活跃,科学家也很无奈▲石棺

核反应为何“死灰复燃”?

研究人员猜测有可能是水的原因。

几十年来,铀同位素一直在不断地从原子核中发射出中子。

在原子浓度足够高的情况下,失去中子的链式反应可以在短时间内产生大量的能量,并存在爆炸的风险。

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不过从铀原子的衰变中射出的中子通常移动得太快,不易被捕获。但当中子通过水等某些介质减速后,它们更容易撞上原子核,引发原子核的裂变。

而多年以来,“Subreactor Room 305/2”一直半暴露于大气中,不断有雨水渗入坍塌的混凝土和以前的设备。虽然已经修补了在屋顶上的洞口,但这种情况依旧在持续恶化。

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那么该如何阻止水引起的核反应复苏?

1990年6月的一场倾盆大雨之后,曾有工程师作出反应。他冒着暴露于辐射的风险,冲入反应堆并喷洒了吸收中子的硝酸钆溶液。

几年后,“石棺”的屋顶上安装了大量硝酸钆的喷洒装置。

但是喷雾不能有效地渗透到废墟深处。“Subreactor Room 305/2”下面的空间仍然嗡嗡作响,中子通量缓慢但显著地上升着。

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除此之外,另一个想法是开发一种机器人,该机器人可以承受足够长的时间,足以在FCM中钻孔并插入硼圆柱体,其作用类似于控制棒的作用,但该计划的实行还需要时间。

总之,目前所有的观察和预测都没有实际意义,只有希望切尔诺贝利的滴答声能尽快消失。

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当然,我们也不必因核事故的危害,而太过恐惧核电。

核电毕竟是清洁能源,不会像其他发电技术那样,产生大量有害气体。

而且能量密度高,发电量大,1g铀产生的热量相当于2.5t标准煤产生的热量。

根据我国统计,我国核电站所发生的事故,目前也没有二级以上的事件。

并且自1954年前苏联第一座核电站建起后至今,世界范围内也仅有三起五级以上的核事故。

所以说,在我国,核电目前来说,是绝对安全的。没有必要因为某些国家的愚蠢,就对我们自己失去信心。

相反,别人的失败将成为我们奔向成功的经验。

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