美国核能专家对日本福岛核能电厂事件的看法

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1、译者前言：偶然在朋友转寄的新闻连结中看到这篇「WhyIamnotWorriedaboutJapan'sNuclearReactors」文章，这是由MIT的 Dr.JosefOehmen 所写的，关于日本福岛核能电厂在震灾后发生一连串事件的看法。原文其实来自于他写给日本亲戚的Email，但被贴在部落格上引起广大回响，因此MIT的核子工程科学系将全文刊登在这里，并且持续更新和回应。看完文章之后，我觉得这是目前为止我所看过对福岛核电厂危机最清楚又易懂的文章，相较于台湾记者那些连他们自己都不知道在写什么的东西，这

2、篇文章实在是太棒了。现在这个世界上有太多人在关心这件事，所以我决定把它译成中文，与大家共享。我虽然不具核工的专业，但所译的东西都经过查证与确认，相信正确性会远比那些记者写的东西要好。如有谬误，欢迎指正。▲日本福岛第一核电厂。（图片来源：news.com.au）福岛核电厂的结构福岛的核电厂是所谓的「沸水式反应炉」（BWR，BoilingWaterReactor）。沸水式反应炉将水煮沸，产生水蒸气，进而推动涡轮带动发电机发电。核能燃料在反应过程中产生热，利用这些热能将水煮沸、产生蒸气；蒸气推动涡轮、涡轮转动发

3、电机发电，而最后这些蒸气再经过冷凝后变回水，水再回到反应炉内重复被加热。反应炉的工作温度在摄氏285度左右。第一道防线：固态燃料锭核能燃料是氧化铀。氧化铀是陶瓷状的物质，它的融点高达摄氏2800度。燃料被做成锭状的单位，每锭大约是直径一公分，长约一公分的圆柱体。这些燃料锭被装在用一种称为「Zircaloy」的锆合金所做成的管状护套中，紧紧地封住。锆合金大概在摄氏1200度左右会开始出问题：在这个温度下它会开始跟水发生反应。装满燃料锭的的管子称为燃料棒，数以百计的燃料棒组合在一起成为反应炉的炉心。第二道防线

4、：锆合金护套核裂变反应会产生许多高辐射的产物，固态的燃料锭是守住核裂变产物的第一道防线，而锆合金的护套则是第二道防线，它将这些放射性物质与反应炉的其它部份隔离开来。第三道防线：压力槽反应炉的核心装在压力槽中。压力槽是由极为厚重的钢所制成的，工作环境约为7MPa（1000psi）的压力左右，并且设计成可以承受核子意外时会发生的更高压力。压力槽是阻挡放射性物质与外界接触的第三道防线。第四道防线：围阻体反应炉的整套循环管路包含压力槽、管路、和帮浦、以及管路里的冷却剂，也就是水，全部被包在称之为围阻体的结构中。围

5、阻体是第四道防线，它是一个气密的，极厚的钢筋水泥容器。这个容器只有一个用途:在必要的时候可以无限期地承受融毁的炉心。为了使它更可靠，在围阻体的外围还会有另一个更厚更大的混凝土结构，称之为二次围阻体。一次和二次围阻体都被包覆在反应炉建筑中。反应炉建筑只是设计用来隔绝反应炉与外界的风霜雪雨，它其实没什么强度。在福岛核电厂前几次的爆炸中，被炸毁的就是这个部份。▲福岛第一核电厂1号机氢气爆炸后的外壁破损状况。（图片来源：dailymail）核子反应流程核燃料产生的热来自于中子所引发的核裂变反应。铀原子在中子的撞击

6、下，分裂成两个比较轻的原子（又称之为裂变产物），这个过程会产生热和更多的中子。当这些新产生出来的中子撞击其它的铀原子，就会引发更多的裂变反应，产生更多的中子，持续不断下去。这个过程称为连锁反应。一般的反应炉在正常全功率运转时，它里面的中子产生和消失的速率是相同的，从而使得中子的数量保持在稳定的值，此时称之为反应炉的临界状态。这里必需要说明的是，核电厂反应器中的核燃料绝不可能产生像核武器般的核子爆炸。在前苏联的车诺比事件中，爆炸是来自于压力槽内的高压及氢气爆炸，而将整个压力槽炸毁并将融化的炉心物质喷向四周。

7、车诺比的反应炉根本连围阻体都没有，才会在压力槽失效时造成这么严重的灾害。接下来我们说明为什么这样的灾害不会发生在日本。最大的挑战是消除余热反应炉使用控制棒来控制连锁反应。控制棒是用硼做成的，而硼最大的本领就是吸收中子。在沸水式反应炉运转时，控制棒被用来维持反应炉刚好在临界状态。除此之外，控制棒也可以用来将反应炉关闭，使它从100%的功率输出降至7%左右的输出，这7%的输出来自于炉心内的材料本身衰变所产生的热，或称之为余热。余热来自于核裂变产物进行辐射衰变时所产生的能量。辐射衰变是裂变产物藉由散发能量来自我

8、稳定的过程，而这些能量会以阿法射线、贝他射线、伽玛射线、或是中子的型态散出。核裂变的产物有很多种，在以铀为燃料的反应炉中裂变产物主要是铯和碘的同位素。在核裂变反应停止后，余热会随着时间而减少，不过仍然必需藉由冷却系统将之移除以免燃料棒护套过热而失效，导致放射性的裂变产物直接曝露。现在福岛核电厂所面临的最大挑战就是如何维持足够的冷却能力，可以将反应停止之后的余热从反应炉中移除。很重要的一点是，大部份的裂变产物它们的半衰期都很短，