主题：【原创】日本核反应器图解（上）基础知识 -- 圣火

熔毁和爆炸

只要在控制棒能够控制的连锁反应和冷却水不断被泵入反应器，反应器将运行在一个安全的温度。但是，如果在核反应或反应器温度失去控制 ，系统崩溃就可能发生。燃料棒通常运行在一个760摄氏度的温度。如果温度升高到1200度并持续一段时间，燃料棒可被损坏。如果温度继续上升，最终燃料棒外面所包的锆合金就可能融化。这种融化会释放大量的辐射，甚至汽化核心。高温也可能损害的反应罐和周围的控制系统。如果这些系统被突破，放射性物质可能会被释放到周围的环境。

在日本和美国，在反应罐（或叫压力罐）外还用厚的钢筋混凝土和容器再套一个壳。这个封闭系统的设计，可以防止放射性物质被释放到周围环境中。 1986年，在苏联切尔诺贝利核电站遭受了部分熔毁，导致爆炸。切尔诺贝利在反应罐外没有钢密封系统，所以被释放放射性物质直接排入大气。 在宾夕法尼亚州三里岛核电厂在1979年遭受了部分熔毁。三里岛核电厂有一个钢密封系统，在事故中仍然完好无损。所以，在该事件中放射性物质释放是微乎其微的。

地震和海啸时，福岛核电厂的6个反应堆由于检查已经关闭了三个（4，5，6号）。剩下的三个反应器，在地震后的几秒钟内也被自动关闭。即使是完全插入控制棒，以减缓链式裂变反应停止，反应器内的温度仍非常高。这就是所谓的衰变热（decay heat），这要在未来的几个月，甚至几年内用冷水来防止过热和可能融化反应堆的燃料。

当地震发生和福岛核电厂反应堆关闭后，水泵失去了动力。应急的柴油发电机组开始驱动水泵。然而，紧随其后的海啸破坏了柴油发电机。然后唯一驱动水泵只有紧急电池电源，电池持续8小时之久（有报道称只有1小时）。在水泵失去电力之后，厂里的工人就没有什么有效的办法来冷却反应堆防止燃料的融化。

下图中显示了反应堆（1，2，3号）现在可能的情况。虽然控制轴已经插入在燃料棒中（蓝色和红色交错的核心区域），但水位由于水泵失去电力下降而把核心暴露出来，这时虽然核反应已经停止，但衰变热由于没有水的循环而散发不出，导致反应器内温度和蒸汽的压力升高。50人的敢死队已经人工将蒸汽的阀门打开所以压力反应罐暂时不会像切尔诺贝利一样爆炸。由于蒸汽是和燃料棒中放射性物质直接接触，所以反射性的污染开始被检测到。

目前还不清楚到底发生了什么，但可以肯定的是，第一次爆炸发生在在1号反应堆上（周六3月12日）。第二次爆炸发生在3号反应堆（3月14日周一）。第三次反应堆发生爆炸在2号反应堆在3月15日。 虽然这些爆炸对外面的房屋造成重大损害的，目前还不清楚具体钢筋混凝土外壳是否遭受的任何损失。 日本官员说，在三个反应堆的爆炸可能是由高度易燃氢气的积累。美国有线电视新闻网的一个特约研究员表明，在反应堆燃料外包的锆合金可能破裂。锆可以与水反应生成氧化锆和氢气。当发生这种情况，氢气通过通风装置排出（我不知道在没有电力的情况下氢气如何被排出-圣火）。由于氢气排出，遇到在周围空气中的氧气，两者可以产生了爆炸。

另一种理论认为，辐射会导致反应器中的水分解成氢气和氧气。通常情况下，这些气体将被带走了重新合并，将它们变成水。但是，随着循环水缺乏，氢积累直到通风装置将它排出到反应器建筑面积的顶端。当足够的氢建起来了，发生爆炸。

在地震和海啸袭击时，还有三个反应堆是关闭的（4，5，6号）。在这三个反应堆中，问题最大的目前是4号。日本官员说，周二（3月15日），在4号反应堆废核燃料棒的存储池发生大火。周三（3月16日）东京电力和电力官员报告了第二场火在相同的反应器的东北角发生。

第4号反应堆在在地震中由于检查而关闭但废核燃料仍储存在存储池。这些燃料棒由于已经报废，所以没有存在于钢筋水泥封闭系统中。但由于衰变热的原因，还是需要水来降温。一旦水蒸发干了，燃料棒的温度还是会升高，引发的大火更是可能直接将反射性物质排放到空气中去。

四号反应堆的情况

图中黄线包围的是压力反应罐外围的混凝土外壳，而红圈里是核燃料存储池，现在是由水盖满来降温。可见存储池没有太好的保护措施。

将上图中红圈部位放大，美国专家认为存储池里水已经干了，废弃的燃料轴（不止一个燃料轴）都直接接触空气是引发大火的原因，而且由于没有钢筋水泥封闭系统的保护，反射性物质极易排放出去，这也是美国人做出撤出50英里决定的重要原因。