通俗地推论日本核泄漏事故的发展及影响.docx

通俗地推论日本核泄漏事故的发展及影响

第一篇：通俗地推论日本核泄漏事故的发展及影响通俗地推论日本核泄漏事故的发展及影响首先根据切尔若贝利核电站事故的经验，在全世界范围内来说，一个地点的核电站即便出现超大剂量的核物质泄露，对几千公里公里以外的人的生理影响是极为有限的，所以对核泄漏事件不用恐慌。现在说正题。现在人类投入商业使用的核反应堆统统都是裂变堆，以放射性重元素物质铀，钚，钍为核燃料，这些核燃料都是对人体有强烈危害，并可以致人死亡的。裂变堆按照慢化剂分类，又可以分为轻水堆，重水堆和石墨堆。轻水就是普通水。轻水堆又可以分为沸水堆和压水堆。沸水堆只有一个循环回路，简单说就是核燃料发热后，纯净水被注入反应炉，被加热以后变为蒸汽，随后通过管道推动汽轮机转动，带动发电机发电。沸水堆中的压力大约在70个大气压左右。图1，沸水堆图解压水堆则有两个循环回路，核燃料首先加热第一回路中的冷却剂，随后冷却剂通过第一回路和第二回路之间的热交换器，把能量传给第二回路。第一回路的冷却剂随后又回到反应炉中进行下一个循环。第二回路中的水在热交换器中被加热变成蒸汽以后，推动汽轮机转动继而带动发电机发电。压水堆的第一个回路中的压力在120-160个大气压左右，压力大概比沸水堆高一倍，以防沸腾。大概“压水”这个名字就是这样来的吧。从结构上看，沸水堆少一个回路，结构上要简单一半，而且省去了容易出问题的热交换器，经济效率也不错。体积小，效率高，造价低，看起来真是轻水堆的不二人选。但是实际上，这玩意儿有点不安全。怎么不安全？这东西的反应炉出口直接通向了汽轮机，在核燃料中被加热，带上了核辐射的水，奔着汽轮机就去了。一旦某个环节密封不好，比如汽轮机上的各种轴承阀门出了点小纰漏，泄露出来的蒸汽那都是有危险的。所以为了保险起见，还专门安装了更复杂的密封设备。偏偏这次出事故的福岛第一核电站的一号和二号几组，都是沸水堆。上次沸水堆出名，还是切尔若贝利核电站的时候。但是不同的地方是，切尔若贝利核电站使用的是苏联特有的石墨沸水堆，石墨做慢化剂，水做冷却剂。一个回路就直接把热能带出来。回到正题上来。重点是在今天福岛核电站爆炸这事上。日本政府对爆炸这事遮遮掩掩的，半天没说清楚爆炸的原因和位置，也就激发了我的好奇心，根据新闻里的只言片语，做了一次推理。最先看到的新闻是这条：“东京电力公司3月12日说，当天下午福岛第一核电站1号机组内传出爆炸声并冒出白烟，事故导致4人受伤，初步认定为冷却用氢气爆炸。”好，正常情况下，一个核电站的什么地方需要用到氢气冷却呢？我上面已经说了，沸水堆在原理上，是用水来冷却反应炉的，所以肯定不是在核反应堆上。不用在核反应堆上，那还有哪里需要冷却呢？答案是汽轮机。由于汽轮机的工作转速很高，在3000转每分钟左右，因此叶片不能设计的太长，不然离心力吃不消，所以汽轮机的轴就设计的很长，多放几个叶盘，以便让蒸汽多做一点功。因为轴太长转速又高了，所以中间的那部分散热就不太容易。有人一拍脑袋，设计了中空的轴，里面通氢气冷却。用氢气的原因是，这种气体质量小，导热率高，又省钱又高效。唯一的缺点就是，不安全。怎么又不安全了？因为氢气只要混入空气中，浓度达到4%，就可以发生爆炸。最有名的氢气爆炸，是1937年的兴登堡号飞艇爆炸事故，当时就死了36个人。化学实验室里也偶尔做氢气爆炸实验，它的热值很高，高达40200千卡/公斤(脂肪的热量才只有约9000千卡/公斤)，所以一点氢气炸起来就惊天动地。而这次的爆炸规模大家也看到了。如果真的如新闻里所说氢气爆炸，那么汽轮机和发电机部分应该已经被炸成零件状态了。有人说怎么不用安全的氦气，这里要说明，因为氢气比氦气便宜，商业上是需要考虑成本的。危险的不仅是氢气爆炸，而更严重的是，这个沸水堆只有一个回路，核反应堆跟汽轮机是直接通过管道连通的。也就是说，那一炸，核泄漏就是必然的了，问题之在于，泄露了多少。这个我也只能估计了。水蒸气能携带的核辐射有限，而且很快就在大气层里稀释了，没多大危险。而新闻里说，当地震发生时，反应堆就马上停机，一个小时以后，海啸才摧毁了备用电源，就是说这段时间里，汽轮机里可能已经没有多少水蒸气了。但是，天知道那一炸的时候，有没有核燃料从管道里被冲击波挤出来然后扩散开去。日本政府不说，我也只能靠还没被限制的新闻数据里猜了。新浪新闻说：“该核电站正门附近的辐射量达到正常值70倍以上，1号机组的中央控制室则已升至约1000倍”。从我手上的一些辐射数据推算，核电站工作人员每年遭受核辐射的剂量是1.12mSv，1000倍的话就是1120mSv每年，核电厂大门外则是78.4mSv每年。而职业接受剂量的上限是50mSv每年，公众为5mSv每年。也就是说，这玩意儿严重超标了。炸个相连的汽轮机就超标到这个份上？有可能，因为这个堆是70年代建成的老堆了