核電站最嚴重的後果：放射性物質的大量外泄

核電站最嚴重的後果是堆芯熔化

時間: 2011-03-15 21:05 來源: 資料 作者: 健康生活編輯

反應堆無法有效降溫的一個嚴重後果就是堆芯熔化，造成放射性物質洩漏。

堆芯熔化是指核反應堆溫度上升過高，造成燃料棒熔化並發生破損事故。

失去冷卻水後，堆芯水位下降，燃料棒露出水面，燃料中的放射性物質產生的熱量無法去除，隨後溫度持續上升會導致這種情況。

這是核電站可能發生的事故中最為嚴重的事態。

堆芯由燃料組件構成，是反應堆的心臟，裝在壓力容器中間。 正如鍋爐燒的煤塊一樣，燃料芯塊是核電站”原子鍋爐“燃燒的基本單元。
這種芯塊是由二氧化鈾燒結而成的，含有2～4%的鈾－235，呈小圓柱形，直徑為9.3毫米。
把這種芯塊裝在兩端密封的鋯合金包殼管中，成為一根長約4米、直徑約10毫米的燃料元件棒。
把200多根燃料棒按正方形排列，用定位格架固定，組成燃料組件。
每個堆芯一般由121個到193個組件組成。
這樣，一座壓水堆所需燃料棒幾萬根，二氧化鈾芯塊1千多萬塊堆芯。

此外，這種反應堆的堆芯還有控制棒和含硼的冷卻水（冷卻劑）。
控制棒用銀銦鎘材料製成，外面套有不銹鋼包殼，可以吸收反應堆中的中子，它的粗細與燃料棒差不多。 把多根控制棒組成棒束型，用來控制反應堆核反應的快慢。

如果反應堆發生故障，立即把足夠多的控制棒插入堆芯，在很短時間內反應堆就會停止工作，這就保證了反應堆運行的安全。

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　“堆芯熔化”不等于核物質泄漏

　　王佑

　　里氏9級的日本大地震，所引起的福島第一核電站爆炸事故，到底是否會產生巨大的危害？這是近幾天來全球所矚目的焦點。《第一財經日報》從多位國內專家處了解到，從目前的事態進展上看，日本的核電站爆炸事故并不如想象中嚴重，核輻射屬于可控范圍。

　　“堆芯熔化”影響幾何

　　“核電項目的設計，可以比喻成一個高壓鍋。”上海交通大學核科學與系統工程學院副教授張少泓博士說，“核燃料就好比是裝在高壓鍋內的物質，雖然燃料采用了耐高溫的陶瓷材料，當其溫度一旦超過了某種限度，也是會熔化的。”這也就是所謂的“堆芯熔化”。

　　“堆芯熔化”的意思是指，當核反應堆溫度上升過快，造成燃料棒熔化并發生破損的事故。

　　日本福島第一核電站是怎樣出現“堆芯熔化”問題的呢？

　　首先，核電站外的緊急供電設備因地震而無法啟動，導致用于冷卻核反應堆的冷卻水難以被傳送到核反應堆。當失去冷卻水之后，堆芯的水位下降，燃料棒露出水面，燃料中的放射性物質就因熱量過高而直接上升，“這對于核電站而言，是非常嚴重的了。”上海核工程設計研究院前院長沈增耀在電話中向記者解釋道。

　　但專家也強調，即便是“堆芯熔化”了，也并不一定意味著巨大的放射性物質外泄，“堆芯熔化之后，會變成可流動的熔融物，只有當用于承載堆芯的壓力鍋（即壓力容器）也被熔穿后，堆芯里面的熔融物才會流出來，再進一步熔穿反應堆廠房的混凝土地基后，才可能進入生物圈、污染地下水等等。”

　　因此，雖然“堆芯熔化”了，但只要外面的壓力鍋（即壓力容器）不破，事故放射性外泄的后果將是有限的。

　　參與建設國內AP1000第三代核電項目的國核工程一位高層昨天向本報表示，很多人混淆了一個概念，“現在堆芯并沒有爆炸，而是廠房爆炸了。”

　　日本經濟產業省原子能安全保安院昨天稱，3月14日上午11時許，東京電力公司福島第一核電站3號機組發生氫氣爆炸，爆炸導致11人受傷。但是公司已確認，核反應堆壓力容器和反應堆安全殼沒有受損。官房長官枝野幸男表示：“輻射物質大量飛散的可能性較低。”

　　專家表示，在核燃料的外層，分別包括壓力容器、安全殼以及廠房等。只要壓力容器和安全殼不破損，事故就不會很嚴重。

　　“打個比方，核電廠的多道安全屏障就像俄羅斯套娃（也就是安全殼），最里面的放射性物質，怎麼才能出來呢？首先必須是壓力容器破裂，同時安全殼也破了。只有這兩者都破裂，核燃料才會有通道流出。只要不是這兩道屏障都出問題，就不會發生類似前蘇聯的切爾諾貝利核事故。”

　　目前，日本將此次核電事故定義為4級事故，也就是所謂的“主要在設施內的事故”。

　　“4級事故”大致是指：堆芯嚴重損壞，放射性物質少量外泄，對工作人員有嚴重健康影響，一般不需要采取防護行動。而可以參考的事故案例則是1980年的法國圣朗事故。

　　“不必過于恐慌”

　　既然事故并沒有太糟糕，那麼日本的本地居民是否會遭遇到嚴重核輻射？

　　截至記者發稿時，福島縣政府宣布，在福島第一核電站方圓3公里范圍內，有22人受到放射性物質污染。

　　據悉，遭受核輻射的22人是第一核電站附近的居民，他們被疏散到離核電站10公里之外的雙葉厚生醫院時，被檢出有核輻射影響。

　　“現在日本將該事故定義為4級，當然事態也還在繼續發展中。”張少泓指出，地震來之前，該核電站還在發電，輸出較大功率。而地震之后，核電站的自動控制系統就馬上把反應堆停下來了。

　　不過，核電站的一個特點在于，即便是反應堆停下來，核燃料仍在衰變，“因為里面有放射性的東西積累著。既然是在衰變，就會放出熱量，所以才會出現福島核電站這樣堆停了后，堆內的燃料還會過熱熔化的事故”他說，衰熱會隨著時間而衰減，所以離事故的時間越長，反應堆里面的熱源就越來越小，它會按照指數規律來衰減。

　　至于外界所傳聞的一種劇毒金屬“钚”是否也會流出并滲透到外界，張少泓則表示，該金屬確實有劇毒，但如前所述，只要壓力容器、安全殼等安全屏障完好的話，堆芯熔融物是不會有機會進入生物圈的。

　　另一位參與國家重大核電項目建設的央企中層也對記者表示，“最嚴重的核電輻射，是放射性物質的大量外泄。如果反應堆的熔融物在堆內，它對周圍的影響就不會很大。”

　　該人士說，日本政府到現在采取了20公里邊界的疏散措施，說明核輻射是可控的。“此外，如果當初真的核輻射有巨大危害，那麼日本政府也不會在距離東京約170公里的地方，建設核電站。”

　　他也表示，人們不要過度地去夸張核電站事故，也不能過度恐懼。

　　當初切爾諾貝利核電站之所以發生了極為嚴重的7級事故，原因在于當時該核電站并沒有安全殼。盡管日本福島第一核電站也建立于上世紀70年代，但仍然有安全保護設施。張少泓認為，“其實不能說福島核電站所采用的核電設備本身有問題，而是因為當初在建立這個核電站時，人們（建設方及政府）并沒有預計過會有這麼大的災難。”