五千年(敝帚自珍)

主题:起个头:核电站事故与我们的对策 -- 王二狗

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家园 的确,核反应堆里是链式反应

你说的完全正确。在控制棒进不去的情况下,链式反应会继续。我应该更确切的说,是核爆炸无法发生。偷懒了。

爆炸核燃烧的根本区别就是激烈程度。在核爆炸这里也一样。要达到核爆炸的程度,有好几个条件需要满足,最重要的一个指标是增值系数。以裂变为例,我们知道铀核裂变是由吸收一个中子开始的,裂变产生两个新原子核加两个新中子。然后这两个中子要是能被附近的铀核吸收,发生两个新反应,那就又出现4个中子,这就是一个理想的倍增过程,增值系数是2。

倍增效应使得反应可以在很短的时间内扩大很惊人的倍数,这就造成了剧烈的爆炸。比如广岛核弹,在百万分之一秒内,倍增了81次,引起了3后面跟24个零个裂变反应(自己算,呵呵)。假如不能维持一个高效的指数倍增,那么链式反应就不能达到核爆的效果。

而核弹之所以能达到高的倍增效应,最根本的原因是由于它用的核装料有很高的浓度,U235的浓度要达到90%左右,所以中子被有效的核素(U235而不是U238)捕获的几率就大,而不是被白白浪费掉,这才能保证很高的增值系数。另外核弹里还采取了反射中子的手段,这是为了在尽量少的核装料上达到核爆的条件。

在核反应堆里,正常的条件下,基本上,中子的增值系数是维持在1左右的:裂变里消耗一个中子,就产生一个可被吸收的中子,去引发下一个裂变,所以反应的强度基本是恒定的。那么失控的条件下又如何呢?

以核反应堆的核材料浓度,是达不到远高于1的增值系数的。即便在失控条件下也达不到。实际上,核反应堆已经被设计成可以尽量高效利用核材料的状态,即使在最高的反应强度下(比如控制棒完全抽出,也就是像失控的样子),一个完好的反应堆也达不到核爆炸的水平。而在一个损坏的核反应堆里,在产热大大超过冷却剂能带走的情况下,可能会发生压力爆炸,如果爆炸的力量还破坏了反应堆的堆砌结构,那么还会降低核材料的密度,结果链式反应会自然停止。

在堆芯熔融的情况下,核材料也许会变得比正常情况下更加密集。不过还是那句话,核材料浓度不够,反应的强度还是达不到产生爆炸的要求。

反应堆受控和失控的区别,大概就像壁炉和房子失火的区别;而失控的反应堆和核弹的区别,大概就是失火的房子和航空炸弹的区别——再怎么烧,木头毕竟不是TNT。大概是这个意思。

其实也可以这么想,北朝鲜的小胖,费了那么大的劲都做不出来一个真正的核爆炸,而他家核反应堆还是有的。可见并不是把核反应堆往那里一扔,把冷却剂一抽就能当核弹使。

乏燃料棒里的核燃料已经大部分消耗,而且单个放置的时候根本达不到进行链式反应的临界体积。它的发热是由于衰变,而且发热功率跟链式反应是没法比的,用静态的水池就足够降温了。

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