主题：起个头：核电站事故与我们的对策 -- 王二狗

日本福岛核电站发生核事故

裂变链式反应的反应性为0是说持续的链式反应达到稳态, 功率不变,称临界状态. 正反应性(>0)则是功率不断上升, 极端情况就是核爆炸. 核电站核反应堆的设计一般不出现正反应性.

前苏联乌克兰Chernobyl核电站是个例外. 该电站是军用堆改民用核电站,设计上有正反应性区. 记得1986年底Chernobyl核事故发生后我出差回国还经过基辅.当时戴传曾先生从国际原子能机构IAEA听报告回来后说事发时该电站的功勋操作组在做实验, 未经批准(按规定必须有高级人物签字)将核反应堆的工况调到了正反应性区,造成灾难性后果.更要命的是该电站没有安全壳.

核电站核反应堆的设计一般为负反馈. 一个简单的例子是慢化剂的作用.轻水反应堆(压水堆,沸水堆)是用水为慢化剂,同时作为冷却剂.轻水反应堆内裂变链式反应的可持续性和中子速度有很大关系. 太快, 裂变反应的几率降低. 所以慢化剂(水)就是用来降低中子速度的(通过碰撞), 提高反应几率.这样一来堆内能量增加, 水温上升, 水密度下降, 碰撞几率减小, 反应几率减小, 造成负反馈, 增加核安全.

核电站的设计有严格的法规, 在美国是联邦法规第10章, NRC负责全美的民用核设施, 其头头由总统任命, 相当于内阁成员.中国也基本参照美国的办法. 核电站的设计要满足在发生假想的设计基准事故时的安全要求, 包括地震, 失水事故等. 核电站的建造更邪呼, 钢件要3取1(4取1?), 重要设备象主冷却泵要加倍, 同样的功能还要有不同的设计原理, 防止共模失效.重要的测量参数是4取1, 防止误判.应当说没有哪个行业比核电站更注重安全. 当然成本也是大大的(不过, 核电站建造有个风险/花费比, 开支过大就不再继续改进了).

1979年3月28日美国宾洲三里岛核电站事故后, 核电安全研究更加得到重视.三里岛的教训使人们认识到小破口失水事故比主冷却管道双端断裂大破口失水事故可能还危险.三里岛核电站事故和后来的Chernobyl事故类似处在于人为失误是主因.

核电站最令人担心的地方之一就是反应堆失去冷却. 高压安注系统主要防犯大破口失水事故, 低压安注系统主要防犯小破口失水事故. 电厂电源一般有两路接不同电网, 都不行还有应急发电机. 另外, 安注箱是被动安全设施, 它是一个氮气充压的水箱, 当反应堆内压力低于水箱压力时自动注入.

压水堆(PWR)与沸水堆(BWR)设计上的一个不同点是控制棒由反应堆顶部下插式.

沸水堆控制棒则是由反应堆底部上插式.

控制棒由强中子吸收物构成, 控制反应堆功率和分布. 在电站断电时,压水堆内控制棒靠重力自动插入核燃料组件使反应堆停堆.

这次2011年3月11号日本出事的Fukushima Dai-ichi核电站是美国通用电器公司(GE)设计的老式的MARK I沸水堆核电站(1971-1979年安装). 控制棒没能全部插入核燃料组件? 这个缺陷我猜可能是个原因.

我个人估计在这样严重9级强震加凶猛海啸工况下, 事故难免, 恐怕超出了设计基准事故的规范.

• 起个头：核电站事故与我们的对策