为什么不用担心日本的核电站

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这是我在网上看到的一篇关于日本核电站现状的分析文章。作者是麻省理工学院的研究科学家约瑟夫·奥曼博士，他的父亲在德国核工业有着丰富的经验。本文从通俗易懂的角度阐述了福岛第一核电站1号机组的现状，对其他机组的情况说明也有指导意义。我试着翻译这篇文章，但是因为时间短，我又不是核工业专家，如果这篇文章中有科学和常识性的错误，我会在大家指出后尽快改正。谢谢你

我在这里写这些话，是为了让大家对日本发生的事情感到放心——核反应堆的安全。情况确实很严重，但已经得到控制。这篇文章很长！但是读完之后，你会比世界上任何记者都更了解核反应堆。

核泄漏确实发生过，但将来不会有重大泄漏。

“重大泄漏”的大致程度是什么？例如，你可能比长途飞行或喝高天然辐射地区的啤酒受到更多的辐射。

自从地震以来，我已经阅读了所有的新闻报道。可以说，它们几乎没有一个是准确或正确的(当然，这可能是因为日本地震后的通讯问题)。我指的不是对反核立场的采访，因为现在这已经很普遍了。我指的是关于物理和自然定律的大量错误，以及对事实的大量误解——可能是因为作者自己不知道核反应堆是如何建造和运行的。我读了cnn的一篇三页的报道，每一段都包含至少一个错误。

接下来，我们将告诉你核反应堆的一些基本原理，然后解释现在正在发生的事情。

福岛核电站的反应堆属于“沸水堆”，缩写为bwr。沸水反应堆类似于我们通常使用的蒸汽压力锅。核燃料加热水，水沸腾并蒸发，然后蒸汽驱动汽轮机产生电流，然后蒸汽冷却并再次回到液态，然后水被送回核燃料进行加热。蒸汽压力锅的温度通常在250摄氏度左右。

上面提到的核燃料是氧化铀。氧化铀是一种熔点为3000摄氏度的陶瓷体。燃料被制成一个小圆筒(想象一个乐高积木大小的小圆筒)。这些小圆筒被放入一个由锆锡合金(熔点2200摄氏度)制成的长桶中，然后密封。这是一根燃料棒。然后这些燃料棒被放在一起并组合成一个更大的单元，然后这些燃料单元被放入反应堆。所有这些都是核反应堆核心的内容。

锆锡合金外壳是第一个屏蔽层，用于将放射性核燃料与外界隔离。

然后把核心放入“压力容器”，这是前面提到的蒸汽压力锅的比喻。压力容器是第二个防护罩。这是一个坚固的大锅，设计用来容纳温度可能达到几百摄氏度的核心。在堆芯冷却措施恢复之前，压力容器起着保护作用。

核反应堆的所有这些“硬件”——压力容器、各种管道、泵、冷却水——都被封装在第三层屏蔽中。第三个防护罩是一个完全密封的非常厚的球体，由最坚固的钢和混凝土制成。第三个防护罩的设计、制造和测试只有一个目的:当核心完全熔化时，它就被包裹在里面。为了实现这一目标，在压力容器(第二层屏蔽)下浇注一个巨大而厚的混凝土碗，所有这些都在第三层屏蔽内。这种设计就像“抓住核心”。如果堆芯熔化，压力容器爆裂(并最终熔化)，这个大碗可以容纳熔化的燃料和其他一切。这个大碗的设计是为了分散熔化的燃料来散热。

围绕着第三个防护罩的是反应堆建筑。反应堆建筑是一个可以阻挡各种风雨的外壳。(这也是爆炸中被摧毁的部分，我们以后再谈。(

核反应的一些基本原理

铀燃料通过核裂变产生热量。大的铀原子分裂成较小的原子，从而产生热量和中子(一种构成原子的粒子)。当一个中子撞击另一个铀原子时，它触发分裂，产生更多的中子并继续。这是核裂变的连锁反应。

目前，当一堆燃料棒聚集在一起时，它们会迅速过热，45分钟后就会熔化。然而，值得指出的是，核反应堆中的燃料棒绝对不可能像原子弹那样引起核爆炸。制造原子弹实际上相当困难(如果你不相信，你可以问伊朗)。在切尔诺贝利的那些日子里，爆炸是由大量的压力积累引起的，然后氢气爆炸，摧毁了所有的防护罩，然后大量熔化的堆芯被扔向外面的世界(就像一个“脏弹”)。为什么在日本没有发生，为什么不会发生，请继续看下面。

为了控制连锁反应，反应堆操作员将使用“控制棒”。控制棒可以吸收中子，从而立即停止连锁反应。核反应堆被设计成当一切正常工作时，所有的控制棒都不会被使用。冷却水将带走热量(并将其转化为蒸汽和电能)，而核心产生热量，在250摄氏度的常规工作温度下，仍有很大的空间。

挑战在于，控制棒插入后，核心仍然会产生热量，连锁反应停止。尽管铀的链式反应已经停止，但在铀的核裂变过程中，会产生一些放射性副产品，如铯和碘同位素，这些元素的放射性同位素最终会衰变为更小的原子，然后失去它们的放射性。在这些元素衰变的过程中，也会产生热量。因为它们将不再由铀产生(铀将在控制棒插入后停止衰变)，它们的数量将变得越来越少，然后在衰变过程中，核心将在大约几天内最终冷却下来。

目前，引起头痛的是废热。

核反应堆中的第一类放射性物质是燃料棒中的铀以及放射性副产品铯和碘同位素。这些物质都在燃料棒里。

此外，还有第二种放射性物质，它是在燃料棒外产生的。首先，这些外部放射性物质的半衰期非常短，这意味着它们将在短时间内衰变为非放射性物质。“短”是指几秒钟。因此，即使这些放射性物质被释放到自然环境中，它们也是无害的。为什么？因为在你读到“r-a- d-i-o-n-u-c-l-i-d-e”后的几秒钟内，这种物质会衰变到完全没有放射性。这种放射性物质是氮-16(n-16)，它是氮的放射性同位素(形成大气的气体之一)。还有一些稀有气体，如氩气。但是这些物质是如何形成的呢？铀原子裂变时，会产生中子。这些中子中的大部分将撞击其他铀原子，连锁反应将继续发生。然而，它们中的一些会离开燃料棒并撞击水分子，或者冷却水中的空气体。然后，一种非放射性元素将“捕获”中子并变成放射性的。如上所述，它将在几秒钟内衰减到原来的样子。

上述第二类放射性物质在核泄漏中非常重要，我们将在下面讨论。

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