3座核反应堆连续遇险 完全冷却还需多久?
南方都市报
3月12日、14日,日本福岛第一核电站的一号、三号反应堆连续发生爆炸事故。由于地震摧毁了核反应堆的外部电力设备,如何尽快对核反应堆堆芯实施有效冷却,成为目前遏制进一步核泄漏的最大挑战。
地震发生后,上述核反应堆内发生了什么?爆炸从何而来?危险何在?冷却又该如何实施?让我们再次回顾过去三日的这场危机。
焦点问答
1.如何冷却一座核反应堆?
进行冷却的措施非常简单:将水送入反应堆核心以排出热量。实际上使反应堆运行的链式反应只需几秒钟就能被关闭。而留在反应堆核心内部的放射性物质在很长时间里将继续释放热量。除非通过某种途径排出这些热量,否则它们将不断积聚,最终对放射性燃料或者反应堆造成危害。
2 .如果反应堆的电被切断会发生什么?
会有应急柴油发电机,也可以使用电池系统来使设备保持运转,而它们也为安全系统提供动力(安全系统通过冷却反应堆核心来防止熔毁)。这些都意味着要有一个具备纵深的安全体系。首先依靠网电。如果网电不再可用,就使用发电机,发电机要是有问题,就启用备用电池。而电池组通常能够在柴油发电机开始运转前保证电力供应。
3.反应堆熔解前有多长时间?
这要视核电站的情形而定。要看核电站是使用沸水反应器还是压水反应器。基本上,(两类反应器)都可以利用自然界的力量,比如对流。无论如何内部都存在一个冷却回路,因此总是会有些作用,因为热水上升而冷水相应被吸入。但这并不像直接泵入冷水那样有效。说得简单一点,在恢复正常的冷却系统前有很多个小时。“很多个小时”到底是多少则无法确定。但是通常都短于24个小时。
4.最坏的情形是怎样的?
一旦核心遭到破坏,接下来就会释放放射性物质,进入冷却器,从而增加了反应堆内物质外泄的可能。
5 .福岛第一核电站一号反应堆使用的是沸水反应堆,这跟压水反应器的反应堆在冷却方面有什么不同?
具体来说沸水反应器相当于一个蒸汽动力系统,不需要外部动力源。冷却反应堆产生的热量制造出的蒸汽已经足以驱动涡轮,使得用以冷却核心的泵运转。这一类系统正是用来抵御地震,能在灾害发生后继续运行。这是一个自给自足的系统,确实会使用电池组来进行控制,但也可以手动操作。所以,即使遭遇全面断电的状况———一点动力都没有了———也可以利用蒸汽泵来继续保持冷却。
6.除了水还有其他冷却剂吗?
基本上水就足够了。反应堆的储水池会容纳一定量的水,在纯度和化学物质构成方面适用于反应堆核心。如果情况特殊,“普通水”也行。
7.冷却一座核反应堆需要多久?
要视设计情形而定。核管理委员会要求,必须能保持一个月的应急动力。在可行条件下,可以在几小时内关闭一座核电站。然而热量仍然在提高。如果在任何时刻停止排出这些热量,它们都会重新积聚。应急冷却系统必须持续运行数个星期。 (来源:科学松鼠会)
核泄漏惊魂60小时
3月12日
第一核电站一号反应堆爆炸
0:58 福岛第一核电站反应堆内压力异常,有核泄漏的危险。
2:00 福岛第二核电站的1-4号机组停止运作,从监测数据看,辐射值仍属正常。
6:32 东京电力公司表示,福岛核电站可能已出现泄漏。日本核安全部门表示,一个
反应堆内部的辐射强度已达到正常水平的1000倍。
7:01 日本经济产业省原子能安全保安院宣布,命令东京电力公司在福岛第一核电
站向外释放反应堆容器的蒸汽。
14:00 日本福岛第一核电站1号机组内传出爆炸声并冒出白烟,造成4人受伤,导致1号
机组厂房顶盖崩塌,外墙体出现脱落现象。
3月13日
三号反应堆内冷却系统失效
海水加注后仍不见水位提升
11:34 首相官邸新闻发言人、官房长官枝野幸男称,一号核反应堆3号机房的蒸汽压力
解除工作已经完毕,但探测到的核泄露量在上升之中,确切数据还不清楚。
10:28 福岛第一核电站一号反应堆发生爆炸后数小时,三号反应堆内的冷却系统也
失效。
12:13 枝野幸男称,“我们确信发生熔化的可能性已经存在,熔化位于反应堆内,我们
无法看见。但是,我们依然在行动,假设熔化确实已发生的话。现在三号反应堆
中,我们假设也可能存在类似熔化,因此我们正在行动。”
14:38 枝野幸男召开新闻发布会称,初步确定受到核辐射的人数为190,其中19人需要
接受“去核”治疗。
14:44 枝野幸男称,一号反应堆的3号机水蒸气压力再次上升,不排除爆炸可能。
17:48 日本当局称,他们认为第一核电站三号反应堆里没发生熔化现象,熔化现象仅
发生于一号反应堆。并坚称,目前核辐射未对人体健康构成显著威胁。
21:36 东京电力公司正准备向二号反应堆注入海水,此前该电站一号及三号反应堆
已被灌水降温。
21:48 东京电力紧急报告首相官邸:一号反应堆内燃料棒高出冷却水位1.7米,三号
机组高出2米,海水加注后仍不见水位提升。
22:19 国际原子能机构称,据日本官方第一时间通报,宫城县内、女川境内的一座核
电站也出现紧急情况。法新社补充称,日本官方正在调查放射源。
14日
第一核电站三号反应堆爆炸
二号反应堆核燃料露出水面
10:01福岛第一核电站三号反应堆发生爆炸。
10:40 日本原子能安全保安院对外发布消息,呼吁居民尽量不要外出。
11:40 日本媒体报道,爆炸造成大量浓烟,6名工作人员受伤,其余7人能确定所在位
置。官房长官枝野幸男在新闻发布会上通报,已经收到了3号机房反应容器健
全的报告。
14:43 国际原子能机构观察员确认,发生爆炸的三号反应堆主容器未损坏。
15:02日本政府坚称本国核辐射水平安全。但BBC记者克里斯·霍格称,一些外资公
司正准备将非日本籍员工转移甚至搬离日本。
15:23 在福岛第一核电站周边发现低放射污染源后,美国第七舰队撤离该区域。罗纳
德·里根号航母距离近海160公里时,从烟雾及破裂的核电站蒸汽中探测到辐射。
16:21 东京电力紧急召开新闻发布会宣布即时实施“十五条通报”。福岛第一核电站
二号反应堆进入紧急状态。海水冷却熔炉的措施宣告全部失败。
16:42 当地媒体报道,日本官方称已成功冷却福岛第二核电站的两个反应堆,该核电站
紧邻福岛第一核电站。
17:38 BBC称其风险评估小组警告,日本当地时间周二凌晨4时许,风向将会改变,有
害物质可能被吹向内陆。
18:26 当地媒体称,福岛第一核电站二号反应堆内水位已下降到足以部分暴露燃料
棒,这将增加过热的可能性。
19:25 福岛第一核电站运营商称,二号反应堆内冷却水可能被蒸发了,不排除核燃料
棒已露出进而熔化的风险。
22:34共同社消息称,福岛第一核电站二号反应堆的水位当晚曾急速下降,核燃料完
全露出水面,堆芯一度处于空烧状态。反应堆附近辐射量等级也在上升,东京
电力认为部分堆芯可能熔化。注入海水后,水位恢复,当地时间晚8点34分时已
升至燃料棒的一半。
23:07福岛第一核电站二号反应堆的核燃料棒再次暴露。
23:13 法新社消息称,福岛第一核电站二号反应堆水位再次下降。
23:21共同社消息称,当晚11点二号反应堆的核燃料再次完全露出了水面。
23:52BBC援引法新社消息称,日本已正式要求国际原子能机构派出监察员协助处
理目前的核危机。
23:56共同社援引东京电力消息称,周一在福岛核电站周边测得的核辐射值是此前
测得最高值的两倍。
(非特别注明均为北京时间)
A20-21版
采写:南都见习记者 陈佳 发自北京 南都记者 周伟涵 谭万能 通讯员 粤环宣
整合:王星 许方健 陈实
福岛第一核电站日常运行模式
福岛核电站自上世纪70年代初投入运行。共有六个蒸汽发电机组,利用铀燃料裂变产生热能。在燃料棒周围的水加热后转换成蒸汽,驱动蒸汽轮机发电。反应堆四周由厚重的钢内衬和混凝土组成初级防护罩,周围由弛压水池防护,以免发生反应堆防护容器过热。海水用水泵注入冷凝器,通过降淋方式,使蒸汽冷却转换成水后,再泵回核反应堆。