科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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據(jù)《科學(xué)》期刊一篇新聞通稿報(bào)道，科學(xué)家檢測(cè)到切爾諾貝利一個(gè)被石棺封鎖的區(qū)域中子通量激增，這表示內(nèi)部正在發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程，令人不安的事實(shí)正在發(fā)生！
這個(gè)“無法進(jìn)入的空間”是一個(gè)叫做“Subreactor Room 305/2 ”的區(qū)域，位于4號(hào)反應(yīng)堆的東南方向，已經(jīng)被一個(gè)叫做“石棺”的水泥結(jié)構(gòu)死死封住，無論人類還是機(jī)器人都無法進(jìn)入到這個(gè)區(qū)域，而科學(xué)家則在外圍監(jiān)測(cè)到了中子急劇增加！
這表示內(nèi)部正在發(fā)生裂變過程！切爾諾貝利核電站是鈾-235為核燃料的石墨反應(yīng)堆，它以石墨作為減速劑，以降低中子速度，使得鈾-235的原子核更容易捕獲而產(chǎn)生裂變，鈾-235的原子核裂變后會(huì)產(chǎn)生2-3個(gè)中子，在減速劑的輔助下會(huì)繼續(xù)被其他鈾-235的原子核捕獲，繼而產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)裂變。
為防止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過快，功率過大，因此會(huì)有碳化硼制成的控制棒吸收中子，當(dāng)控制棒完全插入幾乎就會(huì)處在停堆狀態(tài)，完全拔出時(shí)可能會(huì)超過功率數(shù)百倍發(fā)生嚴(yán)重事故，因此當(dāng)切爾諾貝利核事故發(fā)生后，前蘇聯(lián)在搶險(xiǎn)時(shí)用直升機(jī)傾倒了大約2000噸碳化硼和沙子，抑制住了核裂變反應(yīng)，因?yàn)橹凶訋缀醣晃沾M。
此后由于擔(dān)心核燃料衰變，前蘇聯(lián)政府用鉆井鉆入地下，下使用液氮凍結(jié)土壤，產(chǎn)生人工凍土帶，防止核污染廢水滲入地下，另外為防止繼續(xù)泄漏，后續(xù)又在反應(yīng)堆上下修建起了著名的石棺，另外2012年4月26日，新的石棺開工建設(shè)，并且于2016年11月29日完工。
石棺的橫截面結(jié)構(gòu)
為什么還會(huì)發(fā)生核裂變？
已經(jīng)有硼砂吸收中子、核反應(yīng)不是停止了么，為什么還會(huì)發(fā)生核裂變？據(jù)報(bào)道中推測(cè)與水位有關(guān)，因?yàn)槭追忾]時(shí)反應(yīng)堆會(huì)有大量的冷卻水和碳化硼，當(dāng)然空投的覆蓋不可能很均勻，但當(dāng)時(shí)裂變被抑制有兩個(gè)因素：
碳化硼一旦進(jìn)入反應(yīng)堆后就很難再改變形態(tài)與位置，但水是會(huì)滲透、流動(dòng)與蒸發(fā)的，因此當(dāng)前唯一出現(xiàn)的可能就是水位可能變化了，而水在反應(yīng)堆中是一把雙刃劍，沒有水，中子能級(jí)太高，不會(huì)引發(fā)裂變。
水太多，減速太過了更不會(huì)引發(fā)裂變，但世上還有一種叫做輕水反應(yīng)堆的東西，中子減速劑就是水，剛剛好的水可以讓中子減速后反應(yīng)截面大大增加，從而成為幫兇，要不然怎么會(huì)有加蓬鈾礦的天然核反應(yīng)堆呢？
左側(cè)為此前修建的石棺
那么現(xiàn)在面臨的一個(gè)問題就是，怎么辦？有科學(xué)家提出建議，對(duì)著“Subreactor Room 305/2 ”鉆孔，然后注入大量吸收中子的“硝酸釓的液體”，它能吸收大量的中子，從而達(dá)到消除核裂變反應(yīng)的目的。
切爾諾貝利4號(hào)機(jī)反應(yīng)堆總共有180至190噸的二氧化鈾以及核反應(yīng)產(chǎn)生的核廢料，大約有30%已經(jīng)隨著爆炸的煙塵發(fā)散到了周圍的空中，當(dāng)前存在核反應(yīng)堆內(nèi)至少還有120噸左右！
切爾諾貝利核事故究竟是怎么發(fā)生的？
切爾諾貝利核電站原本沒有事故，這個(gè)核事故是演習(xí)中錯(cuò)誤操作引發(fā)的，當(dāng)時(shí)是演習(xí)是測(cè)試蒸氣渦輪停堆后慣性保持冷卻水泵繼續(xù)運(yùn)行45秒，可以在柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)達(dá)到滿功率的1分鐘內(nèi)填補(bǔ)電力空窗期！
停堆后測(cè)試順利完成，之后是復(fù)堆，問題就出在復(fù)堆時(shí)刻，當(dāng)時(shí)由于氙135累積發(fā)生反應(yīng)堆毒化，反應(yīng)堆功率未能穩(wěn)定在700MW，而是跌落至30MW（切爾諾貝利四號(hào)反應(yīng)堆總功率3200MW）。
因?yàn)榉磻?yīng)堆在低功率時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍生物氙-135持續(xù)吸收中子，使得輸出功率持續(xù)下降，這個(gè)現(xiàn)象稱為“反應(yīng)堆毒化”，本來應(yīng)該停堆24小時(shí)，等氙-135消耗后復(fù)堆，但代理總工迪亞特洛夫強(qiáng)行手動(dòng)拔出碳化硼控制棒。
盡管此時(shí)氙-135持續(xù)吸收中子導(dǎo)致功率一時(shí)無法增加，但會(huì)造成堆芯溫度和中子流極不穩(wěn)定，而此時(shí)操作控制卻進(jìn)入瘋狂地提高功率狀態(tài)，所有安全告警被置于手動(dòng)狀態(tài)，降低冷卻水流、繼續(xù)拔出控制棒（總共211根控制棒，拔出了205根，即使在正常運(yùn)行時(shí)也需要保持28根控制棒）。
此時(shí)堆芯功率急劇增加，反應(yīng)堆開始失控，四號(hào)機(jī)組的緊急停堆按鈕被按下，但已經(jīng)為時(shí)已晚，因?yàn)榭刂瓢敉耆迦攵研拘枰?8-20秒，而堆芯高溫已經(jīng)讓控制棒通道變形，只插入1/3，此時(shí)堆芯失控?zé)o法避免，反應(yīng)堆功率達(dá)到了設(shè)計(jì)值10倍，也就是32000兆瓦，核反應(yīng)堆保護(hù)殼無法承受壓力，發(fā)生爆炸，直接將安全殼給炸飛了。
爆炸的四號(hào)反應(yīng)堆
以上是時(shí)間節(jié)點(diǎn)，切爾諾貝利是人類史上最大的核事故，兩次爆炸將數(shù)十噸核燃料以及核廢料和石墨以及放射性蒸汽排入了大氣層，搞得整個(gè)歐洲都惶惶不可終日！
丁書明