主题：日本福岛一厂核电站冷却问题的一些个人理解 -- xyz熊

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老大河待整

日本福岛一厂核电站冷却问题的一些个人理解

我以前总觉得：一些人谈到核电站危险以为是会像原子弹那样爆炸~我知道那是不可能的~觉得他们是不懂得核电站原理产生的杞人忧天的担心~核电站是非常安全的

但今天，因为日本的核电站地震事故，我搜了下此前的几次核事故，我才理解，就算不是增值裂变反应~仅仅是由于事故导致反应堆不发电，持续的链式反应不停止，放出的热去加热冷却剂引起的压力增加导致的爆炸也很危险--毕竟发电功率是很大的，不发电不减功率，那些能量都传递给冷却剂了，要是冷却剂不能正常循环把能量带走，那么这引起的爆炸就算不比核爆炸，也足够造成反应堆外壳水泥罩子的损坏吧？如果泄放蒸汽，那放射性物质还是可能进入大气环境。

就算是用两回路隔绝放射物质，就算使用屏蔽金属密封核燃料做成燃料棒，只要反应堆的减速剂故障不能正常减速或者核燃料棒升降机构出问题，再加上冷却剂循环机构问题，核泄漏甚至是高压爆炸都是可能的。

日本这次事故应，从目前的新闻看，反应堆停堆是成功了，没有中子引起的增值裂变反应（切尔诺贝利核事故则是在反应堆运行情况下发生的，而且因为减速剂用石墨，爆炸后和空气接触还发生燃烧，与这次不同），但是反应堆停堆后，核燃料自己衰变依然会放热，而电站配套冷却系统故障没能正常消除这些衰变预热，导致了核事故。

这里做了个简单的计算，看看这个停堆后的余热处理是否麻烦

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（应该还有衰变成αβγ射线形式释放的，但热应该是主要的）

则堆芯每秒散发的热量是450兆瓦X0.07X1秒=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比如K级约7200千瓦的功率都要大近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因为传热效率原因不会一秒就吸收完散发的所有热量，所以实际需要的流量比理论计算的还要大点，这些吸收完堆芯热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（这个升温乃至相变的过程也是持续吸收堆芯热量散发的过程，当然堆芯温度也同时升高），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，释放这些吸热相变的冷却水，再灌水。

而因为在这些措施之前，堆芯一部分因为没有得到足够的冷却就融化导致包裹核燃料的外套熔化（外套看介绍是锆基合金制成的，熔点应该低于锆自己的1800度）直接和冷却液或者冷却液的蒸汽接触，这些蒸汽释放才出来自然也带有放射性了。

-----最后这段里锆锡合金的说法是错误的，橡树村长给出了锆锡合金的2元相图，组分最高处的熔点确实在1992度

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