主题：【原创】探讨如何对付反应堆的余热 -- 沫水若水

以前听说过一点点核电站安全的知识，不是很深入。这次事件同步发生，感受果然比以前什么三里岛、切尔诺贝利的事后说明强烈多了。福岛三座反应堆接连出事，显然不是个别失误，而是设计中有没想到的地方。

听故事的时候就想到停堆，停下来就万事大吉了，这次一看，余热还很难办，另外不能过多寄希望于外部电源和备用电源。不知道新一代的先进核反应堆如何应对这一点的。我琢磨着，反应堆的余热为什么不可以利用呢，直接用余热带动冷却水泵不行吗？

余热发电还是需要一套设备把热能转化成电能才可以，但如果冷却系统失效了~恐怕这套余热发电设备也不成了。

上午粗略算了下，很不严谨，只是个意思

福岛一厂1号堆的功率是450兆瓦，正常停堆后因为核燃料衰变还有7%的剩余功率（这个数值好像是电视里听到的，今天看见的一个文章说是3%），假设这7%全是热能形式散发出来

则堆芯每秒散发的热量是450兆瓦X0.07=31500000焦耳假如想让堆芯温度不升高，则每秒钟需要用水把这些热量都带走，网上不严谨的搜了一个1公斤水（1升）升温一度可以吸收的热量为4186焦耳（水的比热随温度不同会有变化，但印象里变化好像不大，这里算的比较糙），则为带走反应堆的余热不让反应堆升温，每秒流过反应堆的水量为31500000焦耳/4186焦耳=7525千克

就是冷却水流量为7.5立方米/秒=27000立方米/小时，

我简单百度下~这个流量的泵应该是属于很大的了（我对水泵不熟悉，不考虑扬程什么的指标，印象大概是1立方米/小时需1千瓦功率，这个泵大概也要27000千瓦的电机带动，这个比大多数现代常规潜艇的主推进电机的功率都要大4倍），意味着功率也会很大，一般的电池等应急动力支撑不了太久。

而且这些流过堆芯的水也需要散热才能循环使用，或者水源十分充足不考虑散热

我觉得这也是日本这次福岛1厂3个反应堆总是放气泄压的原因，冷却系统供水量上不去，冷却水不足导致冷却液升温然后相变由液体成为气体，继而继续吸热导致保护罩内压力增加，为了不让保护罩因压力破损就泄压，再灌水。

计算过程很糙，只是我自己大概的理解

温升肯定不是按照一摄氏度来计算，估计有个20到30度吧，要不然那个流量太大了

但是这个是在冷却水循环系统正常情况下~~就是升温后的水可以有效的散热后再用时~

但好像这次他们总是排气减压，似乎这个散热的管路设备失效了，不然就从10度的水灌进去升温到100度不沸腾常压下再流出~需要的流量理论上只有前面计算值的约90分之一，那么需要的泵水功率也变成300千瓦，那这个功率似乎一些应急发电设备都可以提供的。

但这个现在都做不到

一公斤水的汽化热为40.8千焦/摩尔，相当于2260千焦/千克

估计还是供电的问题，冷却水系统没电所以开动不起来，临时拖来的电泵能打的只有海水了。

现场视频看到大量的蒸汽出现吗？这个蒸发量是很大的

这个水泵太大了吧？

至于用多大功率的水泵，仅凭一个流量是无法确定的。因为确定水泵的功率需要两个参数：一个是流量，另一个是扬程。扬程通俗的理解就是水泵可以把介质送达的垂直高度，一般以米（m）为单位。这两个参数缺一不可。

福田核电站安全壳设计的的承受压力（4.2个大气压），那么可以计算出这个水泵的扬程就是要大于42米才能将水灌进安全壳里去。

水泵的轴功率（kw）＝送水量（升/秒）×扬程（米）/102×效率

福田反应堆冷却泵的轴功率=7500 X 42 /102 x 0.9 =3400瓩。这样的水泵和一艘拖轮（4000马力）比差不多，在核反应堆事故现场还是个庞然大物。

如果不停的放气，将壳内的压力与大气平衡，那么设扬程等于1米，则冷却泵的轴功率=7500 X 1 /102 x 0.9=81瓩。

消防云梯车应该配备了81瓩的水泵。

所以日本人的做法是放气泻压，用消防车的水泵给安全壳进水了。

辛辛苦苦（甚至冒死）搞来的水升温只有一度也太奢侈了吧？如果升温30度，那么每秒流量只有250升了，低压消防车也就足够用了。

需要外部能源，不管是备用柴油机，还是备用电池，还是其他电厂输送过来。这次福岛就表明，不管多大的冗余，在发生重大灾害的时候，外部能源有可能迟迟接不上。我的意思就是能否尽量利用余热，尽量减少对外部能源的需求，用堆芯加热过的水来推动抽水机。

Latent Heat Vaporization:

L(Water)=2260 kJ/kg @100°C

Sensible Heat:

Cp(water)=4.18kJ/(kg*°C)

“Why I am not worried about Japan’s nuclear reactors” Josef Oehmen -- http://mitnse.com/2011/03/13/why-i-am-not-worried-about-japans-nuclear-reactors/

如果是电功率，可能要按热功率去算它的余热。

外链出处，取福岛一厂1号堆中间值