張弘
張弘
【新三才编译首发】日本9级大地震已经使几千人丧生，现在这个国家正在努力避免福岛核电站灾难。事态发展很快，危险难以预测。
世界上最恶劣的核电站事故是1986前苏联切尔诺贝利核电站爆炸。核专家反复声明日本的情况不可能到切尔诺贝利那么糟糕的程度。新科学家解释其中的原因。
我们先来看看目前发生在日本的事故。
上星期五大地震后，福岛第一核电站的反应堆就立刻自动关闭了－－－这是预先设计的措施。但是其冷却系统反复失效，使得一些反应堆芯过热，这导致了爆炸。爆炸损坏了反应堆外部的建筑和阻止放射性物质外露的反应堆屏蔽系统。因此有些放射性物质进入了大气层。
此外，存放废核燃料棒的池子过热，可能导致更多的污染。
再看看发生在切尔诺贝利的事故。
当时切尔诺贝利的员工在测试如何应付核反应堆冷却系统的暂时关闭。测试出错，反应堆功率剧增。员工试图关闭反应堆，但是核反应失控，迅速加快。“在短短几秒钟时间里释放的功率比正常工作的功率大好几千倍。”伦敦帝国学院的麦克尔.布拉克说，反应堆的高热引发了爆炸，把反应堆容器和屏蔽室的顶部炸飞，反应堆芯直接暴露在大气中，大量的放射性物质被排放到大气中。
然后反应堆起火。虽然多数大火在几小时内被扑灭，但是反应堆芯的大火燃烧了几天时间，使更多的放射性物质被蔓延出来。
切尔诺贝利事故有多糟糕？
切尔诺贝利事故是人类历史上唯一获得国际核和放射事件量表(用来测量核事故严重程度)的最高等级---第7级，这意味著它在很广的范围内释放了大量的放射性材料。目前福岛将事件与之比较还为时过早。日本当局暂时把它定为第4级事件，属于“本地意外“。然而，本周早些时候，法国核机构评估这次灾难至少为5或6级。
福岛第一核电站事故的不同点
切尔诺贝利反应堆事故实际上是在运行时发生的。相比之下，福岛反应堆已经自动关闭，控制棒已经插入，核芯的核反应在几秒钟内放缓。这意为着从一开始，所生产的热量要比切尔诺贝利少得多。
为什么福岛第一核电站不会出现核反应失控？
更重要的是，两者在反应堆设计上有根本的差异。切尔诺贝利用非浓缩铀为核燃料，这是一个相当弱的核燃料。为了使用它，在反应堆设计上使核反应更容易加快。这使得它能产生有用的功率，但也留下了它容易失控的致命弱点。
相反，福岛反应堆用更浓缩的铀燃料。和切尔诺贝利核电站的设计相反，其设计最大限度地减少核反应，除非操作人员有人为使核反应增强。 通常堆芯四周都是水。从反应堆出来热量将水煮沸，形成蒸汽，驱动涡轮产生电力。这样做，水也有助于冷却反应堆。
关键的是，水也是一个核反应的调节器：它有助于使从燃料棒中铀裂变产生的中子减慢以维持核反应。如果没有水对中子的减速，高速运动的中子则会穿过其他燃料棒，而不与其他铀原子碰撞。如果水被加热太多，形成气泡，这些中子就比较容易逃跑，使核反应减缓。
实际上，如果冷却剂过热，核反应会自动关闭，无须任何人为干预。 “这是一个漂亮的解决方案，“布拉克说。
核工程师称此为“负空泡系数“，因为有空洞的“泡沫“冷却剂使反应减慢。相比之下切尔诺贝利采用正的空泡系数，所以更可能使核反应加快。
福岛第一核电站会不会象切尔诺贝利那样起火？
目前已发现有失火，但是已经被迅速扑灭。在一个案例中，日本当局最初说，一个装有废燃料棒的塘子起火，但是这个说法后来被收回，现在仍然不清楚究竟发生了什么。在另一起案件中，大火已经被归因为给反应堆水注入的柴油发动机。似乎所有的火灾都发生在装有放射性核燃料棒的压力容器的外边。
在切尔诺贝利核电站压力容器本身被破坏，反应堆直接外露。在那里，核心本身燃烧猛烈，这主要是因为它是用石墨作为核反应调节器。这并没有使事故更容易发生，布拉克解释说，但一旦反应堆发生爆炸石墨使情况更糟，因为它很容易燃烧。大火把放射性物质从反应堆堆芯带到大气中，并广为扩散。这在福岛不可能发生，因为它不使用石墨。
福岛第一核电站最坏的情景
目前还难以确定的，因为信息有限，而且往往是混乱的，结果将取决于工厂运营者采用的决策。
但是目前反应堆本身似乎在很大程度上得到控制并迅速冷却。可以吸收中子减缓核反应的控制杆，地震时就插入了反应堆。另一种中子吸收器富含硼酸的海水也一直弥漫在反应堆中，加上负空泡系数，核反应不可能重新自行启动。
除非由于某种莫名的原因，操作者已经撤消所有到目前为止他们设置的控制反应的措施，反应堆熔化的灾难才有可能。
目前已经有放射性物质泄漏，可能将会有更多，部分是因为屏蔽系统已经部分被破坏，另外因为必须定期排放含放射性物质的水蒸汽，以注入更多的水冷却反应堆。
现在最大的威胁是乏燃料水池，那里的水面正在下降，温度上升。这可能导致燃料棒破裂，释放其中的放射性物质。
布拉克感到惊讶的是存放废燃料棒的池子有这么多问题，因为它们不像堆芯那样包含高压蒸汽，很难泵冷却水。池子是一个核设施的标准功能，它确保核反应无法重新在燃料棒中启动，通常不同燃料棒放置的间距都比较大。但是，福岛核电站公司经营者已经表示，“4号反应堆废核燃料重启核反应的风险不是零”，即核链式反应能够在废燃料棒中重新启动。但是他们如何得出这结论还不清楚。但加入吸收中子硼酸应能停止核反应的开始。
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