燃料棒|日本核事故为什么不循环利用水？放任堆芯熔化难道不行吗？
从2011年开始 ， 为了冷却受损的堆芯 ， 福岛每天都有170吨的核废水产生 ， 到目前已经累积了123万吨 。 日本计划将这些核废水排入海中 ， 这将引起巨大的生态灾难 。 前段时间我也对此进行了科普 ， 但是大家对此都有两个共同的疑问：一个是水为什么不循环利用？另一个是为什么不让堆芯直接熔掉？
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为了回答这两个问题 ， 我们首先要来了解下核反应堆的工作原理 。 在反应堆中 ， 核裂变是最重要的元素 。 铀燃料颗粒被端对端地堆叠在一条管中 ， 我们称它为燃料棒 ， 并且被布置在反应器的芯中 。 在燃料棒周围 ， 有一个控制棒 ， 它能吸收中子 ， 阻止核反应的速度 。 如果它完全插入堆芯中 ， 则核反应处于最低的效率 ， 但它释放的能量还是非常多的 。
核反应释放的能量用来加热锅炉中的水 ， 当水沸腾时 ， 它产生的蒸气会推动轮机的旋转 ， 从而开始发电 。 这里的水不仅是使轮机转动的动力 ， 而且还作为堆芯的冷却源 ， 不让它的温度过高 。 另外 ， 当水蒸气到达温度较低的地方时 ， 它又会开始冷凝成液态水 ， 然后通过电动泵的驱动进行循环使用 。
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福岛使用的是通用电气1960年代设计的马克1型沸水反应堆 。 它是较早的反应堆之一 ， 也存在着安全隐患：如果电动泵断电 ， 则水就不能循环使用 。 当锅炉中的水沸腾耗尽的时候 ， 则堆芯就不能得到有效的冷却 。 因此 ， 他们也对这个漏洞进行了改进 。 电动泵有多套备用电源 ， 它可以来自电网 ， 也有几台备用的柴油发电机 ， 甚至还有备用电池 。
但是 ， 不幸的是 ， 在地震之后的海啸远远超出了人们的设想 ， 所有的备用电源系统全部被破坏 。 因此 ， 电动泵从此无法使用 ， 水也无法进行循环利用 。 至此 ， 我们第一个问题算是得到解答了 。
水无法循环利用 ， 他们只能通过不断添加水来冷却堆芯 ， 但是这样一来就核废水的存储可能就会达到极限 。 那么 ， 我们如果放任堆芯让它熔化呢？如果没有新鲜液体进入 ， 那么随着水的沸腾 ， 冷却效果会越来越小 。 最后 ， 堆芯的温度会慢慢上升 ， 达到一个很高的温度 。 它可能会使冷却用的金属管熔化 ， 然后水就会直接接触到高温的堆芯 。
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【燃料棒|日本核事故为什么不循环利用水？放任堆芯熔化难道不行吗？】如果水变得足够热 ， 那么它就会裂解成氢气和氧气 ， 这被称为水的热解 。 最终 ， 氢气和氧气越来越多 ， 碰到高温的堆芯就会产生爆炸 。 这不是简单的氢气爆炸 ， 而是带有核辐射的爆炸 ， 它会将许多放射性物质炸飞 ， 从而造成更严重的事故 。 至此 ， 我们第二个问题也算得到了回答 。
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