日本福島核電站為何爆炸，是核燃料爆炸么?

這次日本核事故是在一連串災(zāi)害的打擊下引發(fā)的。核反應(yīng)堆的一個(gè)特點(diǎn)是在停堆后仍需要對(duì)堆芯進(jìn)行冷卻，因?yàn)楹巳剂嫌凶运プ冇酂幔�雖然比人控裂變產(chǎn)生的熱量小的多，但是如果長時(shí)間得不到冷卻，也會(huì)使得堆芯達(dá)到上千度的溫度，導(dǎo)致核燃料棒融化，然后是燒穿外層保護(hù)的鋼殼、混凝土結(jié)構(gòu)等，造成核泄漏。

而在反應(yīng)堆停堆的情況下，余熱冷卻系統(tǒng)的泵所需的電力就需要從外部輸入。一般情況會(huì)準(zhǔn)備多路外電網(wǎng)輸入，同時(shí)每臺(tái)機(jī)組一般有2臺(tái)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)供電，而且同一電廠內(nèi)的其他機(jī)組的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)也可以互相備用。

但在這次強(qiáng)烈地震后，日本福島第一核電廠的外電網(wǎng)全部癱瘓了，自身的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行一小時(shí)后，也因?yàn)楹�嘯的襲擊而全部喪失，這就導(dǎo)致失去所有外部電源供應(yīng)，堆芯失去強(qiáng)迫冷卻手段。

禍不單行，核燃料棒的包殼中有一種叫鋯的金屬元素。用核動(dòng)力發(fā)電，每一百萬千瓦的發(fā)電能力，一年就要消耗掉20到25噸金屬鋯。它具有低的熱中子吸收截面，作為核燃料包殼和結(jié)構(gòu)材料，它處在核反應(yīng)堆核能裂變反應(yīng)、核能轉(zhuǎn)換成熱能的釋發(fā)部位，又是防止反應(yīng)堆放射性裂變產(chǎn)物向外逸出的首道屏障。

但問題是，鋯在高溫下，會(huì)與水蒸汽產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，鋯將水分解為氫和氧，于是產(chǎn)生了大量的氫氣，同時(shí)伴隨著放熱。這種反應(yīng)通常會(huì)發(fā)生在壓水堆喪失冷卻事故的后期階段，核燃料元件棒束未被冷卻液浸沒而處于裸露狀態(tài)，就產(chǎn)生了鋯水反應(yīng)。但反應(yīng)堆都會(huì)設(shè)計(jì)和安裝排氫系統(tǒng)，以避免爆炸的產(chǎn)生。

日本反應(yīng)堆的排氫系統(tǒng)已經(jīng)沒有能源供應(yīng)或已經(jīng)在地震中損毀，所以沒有正常工作，于是最終引發(fā)了這場悲劇。

發(fā)生爆炸的具體過程

福島第一核電站一號(hào)反應(yīng)堆在12日下午突然發(fā)生了爆炸，反應(yīng)堆外墻和屋頂損毀。

在地震后，日本有關(guān)方面12日努力恢復(fù)電源并派出了自衛(wèi)隊(duì)的核生化武器應(yīng)對(duì)部隊(duì)，向反應(yīng)堆內(nèi)輸送了大量的冷卻水。特別是當(dāng)?shù)貢r(shí)間15時(shí)20分，為加快冷卻效果，日本政府下令自衛(wèi)隊(duì)再加大投入，從附近各地水源地取水輸送到核電站現(xiàn)場。但據(jù)鳳凰特約通訊員葉千榮的報(bào)告，正是往反應(yīng)堆內(nèi)加注冷卻水的時(shí)候，在當(dāng)?shù)貢r(shí)間16時(shí)53分左右，突然發(fā)生了爆炸。

很可能就正是輸送大量冷卻水的行為，導(dǎo)致了鋯水反應(yīng)的產(chǎn)生。日本在搶救時(shí)沒有料到核燃料元件棒束已經(jīng)處于裸露狀態(tài)，輸送大量冷卻水產(chǎn)生了氫氣，引發(fā)了爆炸。劇烈的混合可燃?xì)怏w爆炸，炸開了核電站反應(yīng)堆廠房。

福島核電站爆炸——會(huì)造成大規(guī)模核泄漏么?

有沒有外層厚重安全殼——切爾諾貝利、福島與三里島的本質(zhì)區(qū)別

    切爾諾貝利核電站事故的一系列過程是這樣的原因，首先是操作人員嚴(yán)重違反操作規(guī)程，切斷了反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng);反應(yīng)堆長期強(qiáng)行在低功率下運(yùn)行，處于不穩(wěn)定狀態(tài);然后突然功率失控幾秒鐘內(nèi)上升了幾百倍;燃料包殼因過熱而爆裂;導(dǎo)致蒸汽爆炸和壓力管全部斷裂;結(jié)果引起鋯水反應(yīng)和石墨燃燒。

切爾諾貝利的核反應(yīng)堆作為最老式的核反應(yīng)堆，沒有設(shè)置堅(jiān)固的安全殼，因而強(qiáng)放射性物質(zhì)立刻擴(kuò)散到環(huán)境和大氣中。

切爾諾貝利核電站重大悲劇的來源是——他是蘇聯(lián)早期極為老舊的石墨堆疊式反應(yīng)堆，既沒有內(nèi)層的壓力安全鋼殼，更沒有外層的厚重的混凝土安全殼。

一發(fā)生爆炸，不但核燃料立即泄露，而且石墨粉塵在火光中扶搖直上九云霄，污染了大半個(gè)歐洲。

三里島核事故——核物質(zhì)都悶在安全殼里

    美國三里島核電廠二號(hào)堆于1979年3月28日發(fā)生的堆芯失水而熔化和放射性物質(zhì)外逸的事故。這次事故是由于工人檢修后未將冷卻系統(tǒng)的一個(gè)閥門打開，致使二回路的水?dāng)嗔鳎��?dāng)堆內(nèi)溫度和壓力在此情況下升高后，反應(yīng)堆就自動(dòng)停堆，同時(shí)應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)自動(dòng)投入。

但操作人員卻判斷錯(cuò)誤，反而關(guān)閉了應(yīng)急冷卻系統(tǒng)。這一系列的管理和操作上的失誤與設(shè)備上的故障交織在一起，使一次小的故障急劇擴(kuò)大，造成嚴(yán)重事故。鈾燃料雖然沒有熔化，但有60%的鈾棒受到損壞，反應(yīng)堆最終癱瘓。

但在這次事故中，主要的工程安全設(shè)施都自動(dòng)投入，同時(shí)由于反應(yīng)堆有幾道安全屏障(燃料包殼，一回路壓力邊界和安全殼等)，因而無一傷亡，在事故現(xiàn)場，只有3人受到了略高于半年的容許劑量的照射。泄露的少量蒸汽，也不會(huì)對(duì)環(huán)境和周邊居民造成實(shí)質(zhì)影響。