不必擔心日本“核爆炸”
導語：
提到核電站，很多人首先想到的是：災難、危險、輻射……。近日日本地震引發(fā)的福島核電站爆炸及泄漏事故，再度增添了人們對核電的擔憂和恐懼。“核爆炸”、“核泄漏”等詞語頻頻出現(xiàn)在新聞報道中，牽動著人們的神經(jīng)。
然而，很多人不知道，核電其實是“最安全的能源”，正因為其高度的安全保障，使得即便是福島這樣的老式核電站，在日本史無前例的地震海嘯破壞中，產(chǎn)生的危害也遠不如人們想象得那么大。
福島核電站爆炸瞬間2011-03-14 第 1592 期
核電站不會有“核爆炸”
原子彈和核電不完全一樣
“核爆炸”利用的是高純度鈾的倍增反應
只需要用一個中子輕柔地打鈾235一下，鈾235就可以發(fā)生分裂，分裂成兩個或多個原子核，產(chǎn)生巨大能量。除此外，本次分裂還會再產(chǎn)生更多個中子，比如兩個，這兩個中子如果打到了附近的兩個鈾核，這兩個鈾核會繼續(xù)分裂并產(chǎn)生4個中子，接著是8、16、32…產(chǎn)生成級數(shù)增加的中子和相應的伴隨有大量能量釋放的核裂變…這就是鏈式反應。
鏈式反應一經(jīng)觸發(fā)，勢不可擋。百萬分之一秒內(nèi)，中子倍增的過程可以發(fā)生81次，引起2后面跟24個零那么多的鈾核發(fā)生分裂。這個數(shù)目剛好是在廣島爆炸的那顆原子彈中發(fā)生分裂的鈾核數(shù)目，在那個百萬分之一秒中，被釋放的能量相當于1300噸TNT。
但是這樣倍增反應若想發(fā)生，鈾235的濃度必須足夠高，從地下挖出來的天然鈾含99.3%的鈾238和只有0.7%的鈾235，生產(chǎn)核彈時，需要付出昂貴的代價去除雜質鈾238，要求鈾235的純度在90%以上。
核電利用的是低純度鈾的可控反應
核彈通過中子的倍增使得整個裂變在極短的時間內(nèi)發(fā)生，但核電廠的反應堆則剛好相反。在反應堆中只有持續(xù)的鏈式反應，而沒有倍增過程——在反應堆中，裂變釋放2或3個中子，但平均只有一個中子會打擊某個核，觸發(fā)一次新的裂變，所以反應不會加速，核彈和核電的鏈式反應速度可以相差幾千萬倍。能量以不變的速率釋放出來，將水加熱，產(chǎn)生蒸汽；蒸汽驅動汽輪機，汽輪機驅動發(fā)電機，產(chǎn)生電能——除了燃料不同，核電廠做的事情跟火力發(fā)電廠也差不了許多。反應堆中一般只需要3%左右提純的鈾235，這樣的純度不足以產(chǎn)生原子彈那樣的爆炸，所以即便反應堆失控，也不會有“核爆炸”，這和烈度白酒可以點燃，啤酒卻不能點燃的道理一樣。
福島核電站發(fā)生的是什么爆炸
福島核電站原理圖
核反應堆運行中會產(chǎn)生蒸氣
如左圖，福島核電站采用的是沸水反應堆，圖中灰色的錐形堆就是核反應堆。最里面的是核燃料，核燃料裝在陶瓷塊中，陶瓷塊又裝在鋯合金中，鋯合金外面就是水（藍色部分），水裝在一個大容器中，容器的外面（灰色部分）是鋼筋混凝土做成的安全殼。
核燃料發(fā)生裂變，產(chǎn)生的熱量傳導給水，水變成蒸氣，從蒸氣管流出去，其中的液態(tài)水被過濾掉后，就進入發(fā)電機組，發(fā)完電后，氣體冷卻為液態(tài)水，又通過水管流回容器，如此形成循環(huán)。
供電中斷，蒸氣不能循環(huán)而越聚越多，產(chǎn)生高壓
地震發(fā)生后，供電系統(tǒng)中斷，此時應該啟用核電站自有的柴油發(fā)電機發(fā)電，但是地震引起的海嘯又把柴油發(fā)電裝置淹沒了，核反應堆失去了電力供應。此時，由于沒有動力驅動，水循環(huán)不能完成，核反應堆中的熱量帶不出去，熱量的聚集導致容器中更多的液態(tài)水變成蒸氣，容器內(nèi)氣壓變大，對容器外殼形成威脅。
為了減壓排出蒸氣，蒸氣中的氫與廠房中的氧混合發(fā)生爆炸
為了降低容器內(nèi)的氣壓，工作人員選擇把蒸氣排出核反應堆，但是容器內(nèi)的高溫使得水蒸氣與鋯合金反應產(chǎn)生氫氣，含有氫氣的蒸氣排出去之后，與廠房里的氧氣混合發(fā)生了爆炸。
這樣的爆炸不會傷及核反應堆
首先，爆炸是在核反應堆之外發(fā)生的；其次，核反應堆最外面的安全殼由1米厚的鋼筋混凝土制成，內(nèi)殼還有6cm厚的鋼襯，飛機撞上都不會炸開，像這樣的氫氣爆炸還遠遠構不成威脅。
“核泄漏”又是怎么回事
正在檢測福島核電站附近居民輻射情況
不是核燃料泄漏而是蒸氣排放
核燃料所在的陶瓷塊已經(jīng)把98%的放射性物質滯留了，陶瓷塊的熔點為2800度，物理化學性質穩(wěn)定。陶瓷塊外面又有鋯合金，鋯合金具有良好的密封性，能保證在長期使用中不使放射性裂變物質逸出。鋯合金之外的容器由20cm左右厚的鋼板制成，可以耐高壓。容器外還有前述的安全殼，安全殼設計上可以承受在最嚴重事故情況下內(nèi)部的水全部蒸發(fā)成氣體所產(chǎn)生的壓力。
當發(fā)生意外情況時，核反應堆里的控制棒會立即插入核燃料原件，控制棒具有吸收中子的效果，中子被吸收后，核裂變就停了下來，所以熱量不會持續(xù)的增加。但是核裂變完全停止之前產(chǎn)生的熱量也不可小視，如果不能及時降溫，會使得陶瓷塊和鋯合金融化而把放射性物質泄漏到容器，此時若排放蒸氣，就會把放射性物質大量排到外面，所以既然工作人員選擇排氣，說明陶瓷塊和鋯合金并未融化。
蒸氣中含有少量放射性物質，但是對這樣的排放量還不用太緊張
在經(jīng)過陶瓷塊和鋯合金兩層屏障后，仍然會有少量放射性物質進入容器，所以容器中的水或水蒸氣攜帶有放射性物質。水蒸氣攜帶的放射性物質本來就少，經(jīng)過一定的過濾再排放就更少了，平常情況下根本不會對環(huán)境造成威脅。在平常情況下，生活在核電廠周圍的人每年接受的核電站輻射小于0.01毫希沃特，而自然環(huán)境對人的輻射5天就能達到這個量。
本次的蒸氣排放，屬于非常規(guī)動作，排放的量大，而且不知道有沒有經(jīng)過過濾，所以使得周邊的輻射量大于正常值甚至超過設定的標準值都是可能的，但應該還不至于對環(huán)境或人體造成傷害，日本官方的說法也證實了這一點。
用不著談“核”色變
說到核安全，人們首先想到切爾諾貝利
核電比煤電要安全得多
人們都知道核電廠有放射性物質，但很少有人了解，由于煤中含有微量天然放射性物質，從燃煤電站排放的天然放射性物對公眾產(chǎn)生的輻射遠高于核電站，比核電高50倍。在浙江的一座石煤發(fā)電廠其功率比秦山一期核電廠小一個數(shù)量級，但排放的放射性物質產(chǎn)生的輻射劑量比秦山核電廠卻高一個數(shù)量級。眾所周知，燃煤電廠還排放大量含有害物質的微塵。
對90年代中期我國現(xiàn)有煤電鏈和核電鏈安全比較的結果是：1、對工作人員健康的影響。從輻射照射看，煤電鏈約為核電鏈的10倍；從塵肺看，煤礦為鈾礦的5倍。2、急性事故死亡率。煤電鏈約為核電鏈的60倍。
正確看待切爾諾貝利事故
目前除前蘇聯(lián)切爾諾貝利事故以外，尚未發(fā)生一起對環(huán)境產(chǎn)生較大影響的核電站事故。切爾諾貝利事故并不能改變“核能是安全的能源”這一結論。切爾諾貝利核電站設計本身存在嚴重缺陷，加上運行人員嚴重違反操作規(guī)定，從而導致產(chǎn)生了這起核電史上最嚴重的事故。另外，切爾諾貝利核電站沒有大多數(shù)核電站都配有的安全殼，像福島核電站這種有安全殼的核電站，即便把切爾諾貝利核電站的情況復制過來，核泄漏也會被擋在安全殼里。事實上，從后果看，切爾諾貝利事故的影響也被夸大了不少。
現(xiàn)在新建的核電站，安全性能更是被提升到了新的高度，就連福島核電站這樣的事故都不會有，以我國正在建設的第三代AP1000核電技術為例，反應堆上方頂著多個千噸級水箱，一旦遭遇緊急情況，不需要電源，把水箱里的水灌到反應堆里降溫即可。
人對陌生的事物更容易恐懼
從事故率來說，核電大大低于汽車運輸業(yè)、航空業(yè)，更大大低于礦山、建筑等行業(yè)。但是對核電的恐懼卻大于后者，這是因為人們對核電不接觸不了解不熟悉造成的。
結語：此次福島核電站事故，給專業(yè)人員提供了一個研究核電安全的樣本，也給民眾帶來了一次認識核電的機會。希望通過這次事故，專業(yè)人員可以提升對核電安全的認識，民眾則可以消除對核電的恐懼。
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