福岛关闭核反应堆的的难度很大吗? 为什么福岛核电站不关闭呢?

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福岛核电站的链式反应已经被关闭,现在主要的危险是衰变热,衰变热是指放射性物质不受任何外部因素影响,自发进行阿尔法,贝塔衰变时释放出的热量,大多数人对衰变热可能没有直观的认识,我们的地球核心还能保持如此高的温度,就是因为地球内部放射性元素衰变释放出的热量。另外反应堆彻底拆除的难度也相当大,像三里岛核电站,仅仅50%的堆芯发生融毁,我们就花了20多年的时间才彻底去取出了堆芯内部的放射性材料,更何况福岛核电站可以说是整体损毁,整体建筑都受到了高剂量辐射的污染,所以说难度相当高。



为什么这个计划失败目前并不清楚,而一种可能性是海啸冲走或是污染了所有用于冷却系统的纯净水。用于冷却系统的给水是非常纯净的,去除了所有矿物质的水。使用纯净水的原因在于:纯净水很大程度上不会被激活,因此可以保持相对无辐射。而如果是脏水,那么更容易捕获中子,进而变得更加具有放射性。这不会影响到核心——因为核心不会被冷却水影响。但是会使得操作员更难处理这些具有轻度放射性的活化水。但是“计划A”失败了——系统无法冷却,并且也没有额外的纯净水。因此“计划B”被启动。而这就是目前正在发生的:为了避免核心融化,操作员开始使用海水来冷却核心。我不是十分清楚,他们是用海水浸泡住压力容器(第二层护罩),还是淹住反应堆外壳(第三层护罩)。不过这个不是我们现在要讨论的。要点在于核燃料现在确实已经冷却下来了。因为链式反应早就已经停止,所以目前只有非常少量的余热在产生。已经使用了的大量冷却水可以带走这些余热。因为是注入了大量的水,所以目前核心已经无法再产生足够的热量去大幅度提升压力。并且,海水中加入了硼酸。硼酸是一种“液体控制棒”。无论在发生什么样的衰变,硼都可以捕获产生的中子并进一步加速核心的冷却。福岛核电站曾经十分接近核心融化。但是目前最坏的情况已经被避免:如果没有将海水注入,那么操作员就只能继续旋松阀门以释放压力。第三层护罩必须完全密封,以避免其中发生的核心融化泄露出任何的放射性物质,然后会经过一段等待期,等待护罩内的裂变副产品完成衰变,所有的放射性粒子会附着在护罩内壁。冷却系统最终会被恢复,融化的核心也会冷却至一个可控的温度。护罩内部会被清理。然后需要做一项棘手肮脏的事情——将融化了核心移出,将凝固了的燃料棒及燃料一块一块地装入运输装置,然后运送到核废料处理厂进行处理。根据损坏状况,核电站的这块区域需要进行修理或是彻底拆除。



核反应的停止。我们一般所说的关闭核反应堆,是指关闭链式核反应,但是由于裂变产物的衰变,反应堆仍能放出衰变热。在核反应堆关闭的时刻,衰变放出的热功率大约是核反应堆稳定工作时功率的7%。在反应堆关闭1小时以后,衰变热功率约为稳定工作时的功率的1.5%;一天以后变为0.4%;一周后变为0.2%。衰变热功率随着时间会继续慢慢的减小。以现在常规的1000MW核电站计算,0.2%的功率仍有2MW,还是很可观的,并且这部分功率不受人为控制,我们只能等。另一方面是指核电站的退役,主要指移走放射性物料然后拆除其设施。移走放射性物料后,核电站的主要放射源已经被移走,其余的放射源主要是一些设备的表面污染和在中子照射下活化的部件,这些部件可以在核电站关闭几年后逐渐拆除,或者在原厂址存放几十年,等放射性降低后进行清理。而未受污染的设备在核电站关闭后会立即被拆除。可以看出,核电站的退役是一个系统的工程,并且耗时较长。



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