核反应堆及其工作原理.docx

核反响堆及其工作原理日本地震引发的核泄漏危机使得人心惶惶，网上各种瞎扯的消息铺天盖地，与其在假消息中挣扎，倒不如来普及一下科学知识。核反响堆究竟是什么东西？它的工作原理是怎样的？今天我们就来图解福岛核电站故障。核反响堆相关词汇表：core核心controlrods控制棒reactorvessel反响堆suppressionpool抑压池primarycontainmentvessel第一层平安壳（反响堆外壳）secondarycontainmentbuilding第二层平安壳turbine涡轮condenser冷凝器backupsteamgenerator备用蒸汽发电机Normaloperation正常状态Inoperationsincetheearly1970szJapan'sFukushimaDaiichinuclearplantusessixboilingwaterreactors,whichrelyonuraniumnuclearfissiontogenerateheat.Watersurroundingthecoreboilsintosteamthatdrivesturbinestogenerateelectricity.从19世纪70年代投入运行以来，日本福岛第一核电站利用六个沸水堆，通过铀核裂变来产生热能。核心周围的水沸腾后变成水蒸气，推动涡轮从而发电。Thereactorvesselissurroundedbyathicksteel-and-concreteprimarycontainmentvessel,equippedwithawaterreservoirdesignedtosuppressoverheatingofthevessel.反响堆由一个钢与混凝土构成的厚实外壳（第一层平安壳）保护着，另外还配有一个蓄水库，防止反响堆过热。Thesuppressionpoolisdesignedtoprotecttheprimaryvesselifthecoregetstoohot.Valvesreleasesteamintothepool,whereitcondenses,relievingdangerouspressure.当核心过热时，抑压池可以起到保护第一层平安壳的作用。这时阀门会翻开，水蒸气就能进入抑压池内冷凝，减缓压力过大造成的危险。Earthquakedamage地震时Theearthquakeinitiatedarapidshutdownofthereactors,butthedisastercutpowertocontrolsandpumpszandthetsunamidisabledbackupgenerators.Newdieselgeneratorsweredeliveredafterbatteriesusedtocontroltheoperationofthereactorwereexhausted.周五的地震切断了各种控制系统和水泵的电力供给，而海啸又使备用发电机组无法工作。在控制反响堆运作的电池报废后，不得不启用第二套柴油发电机。Sincethequakehit,fuelrodsinthecoresofreactor1,2and3haveoverheatedbecauseofalackofcoolingwater.自地震以来，由于冷却用水的缺少，1、2、3号反响堆核心中的燃料棒一直处于过热状态。Controlrodswereinsertedintothecorestostopfission,butcoresneedseveraldaystocooldown.控制棒已经插入，但是核心需要好几天时间来冷却。Tryingtocoolthereactors尝试冷却反响堆Coresinunits1,2and3heateduptotheextentthatthezirconiumcoveringthefuelreactedwithsteam,releasinghydrogengas.Hydrogencollectedinthesecondarycontainmentbuildings,whereitexploded,blowingthetopsoffunits1and3,anddamagingthecoolingsystemofunit2.1、2、3号反响堆核心的温度升高到了一定程度，使得覆盖在燃料棒上的错元素与水蒸气产生了反响，释放出了氢气。氢气在第二层平安壳内聚集，最终爆炸，将1号和3号的顶盖炸飞，损毁了2号的冷却系统。Primarycontainmentvesselsinunits1and3arereportedlyintact,butastructureinunit2hascracked,preventingwaterfromfullycoveringthecore.报道中称1号和3号的反响堆外壳是完好的，但是2号反响堆中的某个构架被炸坏了，致使水无法完全淹没核心。Attemptingtocoolthecores,engineersarefloodingcoresandtheircontainmentvesselswithseawaterandboricacidzwhichactstodampenfissionreactions.为了冷却核心，工程师们灌入掺了硼酸的海水，让核心及平安壳浸没在其内，以起到抑制裂变反响的作用。Twoworst-casescenarios两种最坏的情况Ifengineersareunabletocooladamagedfuelcore,enricheduraniumcanmeltintoapoolofradioactivelava.Themeltdowncanburnitswayoutofthecontainmentvesselorsendradioactivesteamoutthroughcracksinthesystem.如果工程师们无法成功冷却受损燃料核心，浓缩铀会像一滩具有放射性的熔岩，烧穿平安壳，或者让具有放射性的水蒸气从系统裂缝流入外界。Coolingthespentfueliscritical,forifitbecomesexposed,azirconiumfirecanbreakoutandspewmassiveamountsofradiation.冷却用过的核燃料至关重要，因为一旦它暴露在外，就可能引发错火灾，从而排放出大量放射物质。AccordingtonuclearanalystKennethD.BergeronzthecontainmentvesselsatDaiichiarestrongerthanChernobylbutnotasrobustasThreeMileIsland.据核分析师KennethD.Bergeron所言，日本福岛第一核电站的平安壳的结实程度比切尔诺贝利的好，却没三里岛的好。关于切尔诺贝利、三里岛以及这次福岛的核泄漏事故比照，来引用微博网友''功夫猫的一句经典总结：举个例子来说，切尔诺贝利那是坐便器和厕所都炸了，溅人一身；三里岛那个是下水道里面冒个泡，厕所里面一股臭气，但是没跑到厕所外面；福岛这个是厕所里面不断冒泡硫化氢太多炸了，臭气大量外溢，但是屎还没出来。