福岛核电站堆芯融化到底是多么严重的情况呢？ 第1页

这篇文章里提到了堆芯损伤程度。"

新闻里说的很清楚，东电当时只是延误了发布堆熔的消息，隐瞒了东电内部存在已有比标准的消息，在11年5月东电已经公布堆熔的情况，现在只是国内新闻的以讹传讹，所以对现在的情况并没有任何进一步的影响。

没有第一手的资料，我不敢妄言福岛的具体情况，但是关于堆熔，我可以简单的谈一下。

首先，堆熔这种事情有没有发生过？ 有。1979年的三里岛事故是核反应堆历史上最严重的事故之一， IAEA的评级为5级。三里岛事故就是一起失冷造成的反应堆堆芯熔化事故，就这个事故来讲，没有造成任何人死亡和受伤，但是造成大量的放射性物质排放（并未大量进入环境中），以及重大的经济损失。也就是在这起事故里，核工业界第一深刻的认识到，这样严重的事故是可能发生的，另外就是有许多现象在之前的研究中并没有了解到，也对其没有准备，其中就包括在福岛事故中再次出现严重事故的高温蒸汽与燃料棒作用生成氢气，以及氢气在安全壳浓度过高造成爆炸的情况。

初步的结论说完，回头来谈一下具体的两个问题： 1、什么是堆熔？为什么会造成堆熔？ 2、堆熔事故发生的时候都有那些现象？ 3、如果各位看官有兴趣的话，我可以稍微的谈一下三里岛事故时具体发生了什么，三里岛事故对福岛事故中许多问题可现象都具有参考性，但是三里岛事故中是一个压水堆，具体到福岛事故中的沸水堆，则实际情况还有很大不同，等我有了足够的资料之后也可以做一些力所能及的简单分析。

在谈这个问题之前，有耐心的读者可以移步核能板块的几个答案，对核反应的构造有个大概的了解：

一、 什么是堆熔？ 为什么会造成堆熔？

简单说，堆熔就是大型反应堆在长期失去冷却后造成堆芯融化，从而导致大量裂变产物释放到反应堆安全壳中，进而有可能造成大量放射性物质外泄的事故。放射性物质的外泄可能会对人和环境造成巨大的伤害。

那么在反应堆可以紧急停堆的情况下，为什么还会造成堆熔呢？ 在反应堆异常的情况下，控制棒会自动落下而使反应堆停堆，但是停堆之后，如果冷却剂的长期缺失，仍然会造成堆熔事故，打个不是很恰当比方，反应堆就像一个在炉子的烤红薯，如果你把红薯从炉子里取出来，尽管没有在炉子里了，红薯的温度依然会非常烫手。反应堆的情况与此非常相似，在反应停堆之后，衰变功率大约是运行功率的6%左右，在一小时之后，则仍然有1%，而在大约大约三天之后，这个功率则为运行功率的2‰左右（一个3000MW的反应堆，6%仍然有180MW,1%则只有30MW，而2‰就只有6MW了），如果此时堆芯冷却没有跟上，产生的热量会继续加热反应堆，导致反应堆的温度高于燃料棒包壳的熔点，使得内部的放射性裂变产物泄漏出包壳，进入到反应堆的压力壳中。

如图所示【ref】，堆融之前发生的事情可以大致总结为五步: a). 堆芯中的冷却剂蒸发,堆芯失冷； b).由于热量没有办法被带走，堆芯的温度开始升高，堆芯部分结构开始熔化，与此同时锆合金与水蒸气反应会产生额外的热量；c).压力壳下半部分中的水继续蒸发；d).堆芯融化后的熔融物熔穿压力壳;e).融化的堆芯渗透入安全壳的混凝土中。

此处,作为半专业人士，我个人有一个疑问：非常明显的，在福岛事故中，堆芯出现了损伤，而且显然超过了5%，但是我并没有完全跟进所有的消息也还没有做过仔细的调研。我想问的是，东电是完全隐瞒了堆芯损伤的程度（个人认为，以及从目前看到的消息来看，并不太可能发生），还是由于堆芯损坏程度远远超过5%，但是没有完全熔化，所以东电在媒体发布的时候仅仅称作堆芯损伤而不是称作堆熔？ 如果是前者，那么非常糟糕，事情的严重性需要重新估计，东电的做法非常不负责任，但是如果是后者，东电如实的汇报了可能的堆芯损伤程度，并正确的估计了泄漏的剂量，但是出于对媒体的考量，并没有把事故定性为堆熔而是把这定性为堆芯损伤。这样的话，仅仅是定义的不同，对事故的严重程度应当不会出现很大的影响，但是仍然反应了东电是一家没有担当的公司。此处仍然需要更多的第一手资料和信息，不过话说回来，希望媒体也不要见风就是雨，这样报道会出现偏差的。

二、堆熔的时候会发生什么？

如上面一部分所谈，在第五步的时候，反应堆熔化的堆芯开始渗透进安全壳混凝土中，与此同时，燃料棒包壳的锆合金和水蒸气在高温下有很高的反应速率，产生的热量会进一步加速堆芯的熔化，与此同时产生氢气（这个现象在三里岛事故中首次被发现，此后经过研究和设计，氢气复合器成为了反应堆安全壳中的一个必要的设备，催化在这个过程中产生的氢气与氧气缓慢反应生成水，冷却安全壳并减小安全壳内的压力，与此同时避免了氢气浓度超过4%而造成爆炸，氢气复合器在欧洲与美国的反应堆设计许可中被认为是必须设备，但是由于日本核工业界长期的封闭，这在日本的反应堆许可中并不是必须的，最终导致福岛事故中氢气爆炸炸毁安全壳穹顶的惨剧）。对一个大约3800MW的大型压水堆来讲，如果完全没有任何冷却和保护措施，大约两小时后熔融的堆芯会穿透压力壳，而大约4天后熔融物会渗透到安全壳的地基。不过这仅仅出现在所有的安全设施全部失效的情况（不幸的是福岛就是这样一个情况），现在非常需要搞清楚的是究竟福岛事故中，反应堆堆芯有多大程度的熔化了，这对于事故严重程度的判断非常重要。

通常情况下，冷却系统会在一段时间后重新恢复部分工作，即时的供冷会使得堆芯停止继续熔化，并使得熔融物停留在压力壳和安全壳内，使得放射性物质不在继续外泄。在这样的情况下，泄漏的放射性物质主要是Cs-137，另外像福岛事故中，由于压力壳破损，部分放射性气体也会进入到大气中，由于没有足够的数据支持，此处难以猜测。

下面一个图展示了三里岛事故中，堆芯熔化的情况： 大约1/3的堆芯熔化，在压力壳的底部，由于熔融接触到了冷却，重新凝固成痂，并防止了堆芯的继续熔化，使得放射性物质没有泄露出压力壳之外，因而只造成了巨大的经济损失，却没有任何人员伤亡。

三、堆熔可能造成哪些后果？

堆芯融化会造成大量复杂的影响，进一步导致反应堆安全壳损伤，或大量的辐射剂量泄露到外界环境中，当然现在的反应堆安全壳设计也有相应的防护措施，此处略去不表。在堆熔事故中以下的几点是主要的后果，如图：

a). 安全壳内压力因蒸汽形成、锆合金和蒸汽反应形成氢气，以及安全壳混凝土结构释放蒸汽和二氧化碳而升高。

b).大量的氢气形成，进而与空气混合形成爆炸物，可能造成爆炸。

c).在若干天内，如果堆芯持续熔化，熔融物可能会熔穿安全壳造成放射性物质进入地基。

d）.如果熔融物进入水中而造成快速汽化，生成的大量蒸汽可能会造成安全壳内高压而使得安全壳损坏。

e).高压堆熔。

有时间再来洗表这些后果…

作者：田种种

链接：

来源：知乎

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。