黄金城 人间灾难—切尔诺贝利核电站(2爆炸原因)(小A出品)

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黄金城 报导:虽然这篇文章我会幽默的代入生活讲述,但如果对物理没有一点了解的话,很可能会看不懂。

这篇文章,我会利用较为简单易懂的方式讲述切尔诺贝利核电站的爆炸原因。

我相信很多人都有一个共同观点,核电站出现事故肯定会爆炸还有核电站很危险。我在没有了解之前也是这么想的,核电站就是一颗原子弹。

实际上,核电站反应堆事故并不一定会爆炸,打个比方,一辆汽车着火了,它基本上不会爆炸。

事故因为政府阻拦消息的行为,导致基本没几个人相信官方言论,我先讲一下核反应堆原理,再讲述一下这个言论。

我们以切尔诺贝利核电站的RBMK反应堆为例,如下图

RBMK反应堆

看到这个简图大家应该明白,这就是一个水壶。在平衡状态下,核原料把水烧成蒸汽后推动涡轮产生电,这基本上和一个烧水壶一样安全,虽然可能用上十几年会漏水,但很耐用。所以核反应堆就像飞机一样出事不是小事,但反应堆是一个非常安全的反应容器。这个可以问一下稍微对核能有研究的人,当时的苏联工程师和戈尔巴乔夫都解释说:核反应堆安全的就像烧开水一样,完全可以在红场建一个。

接下来解释官方的言论,总结一下,官方把所有问题扔到了操作人员的人为失误上,有道理,不过有些漏洞我会用别的观点解释。

首先我们要知道一点,切尔诺贝利的RBMK反应堆的安全系统由核电站自己供电(不要怀疑,这是事实),这样就有一个致命问题,如果反应堆停堆了怎么办,所以当时要研究的是:如果反应堆停堆了,备用柴油发电机能否第一时间给安全系统供电,尤其是冷却液供水泵能不能用。

事故发生时,操作人员们正在实验(由于苏美冷战,所以必须做这个实验),由于要进行实验,所以当时要把反应率降低到很低的程度。正常反应堆的输出功率为3200兆瓦,而他们需要降低到700兆瓦。

顺便说一下,和核武器相比,核裂变反应堆内是可控核裂变,科学家运用各种因素在核电站达成平衡,然后进行上面的操作产生电。这时会有多重因素影响反应率。(反应率太低停堆,太高就会爆炸)

正常情况下,核原料(就是铀—235分裂撞击)会提高反应率,这相当于油门,如果没有制衡会一直提高。这时候,刹车,硼控制棒发挥作用,把它插入反应堆会加速中子飞行速度降低反应率。这是最开始的平衡。

其他因素也开始影响反应率,。它用来形成蒸汽降温,它可以降低反应率,但它受热形成蒸汽(科学一点叫空泡),在RBMK反应堆空泡会产生“正空泡系数”。简单一点,蒸汽会降低中子飞行速度,提高反应率,这样反应堆就会更热,更热就会有更多蒸汽,更多蒸汽就会更热……这就相当于恶性循环,这样无论多少刹车也停不住。这样也出现了另一个因素,温度。随着温度升高,核原料会得到一个负温度系数,温度上升会提高中子飞行速度,降低反应率。

这相当于三个制衡,核原料提高,硼控制棒和水降低,蒸汽提高,温度降低,一个平衡就形成了。

但是,铀—235分裂时会产生一个新元素,,它会降低反应率。反应堆正常输出为3200兆瓦时,氙气不会造成问题,但当时不一样,切尔诺贝利核反应堆在低功率的情况下运行好几个小时,氙气的影响就凸显出来。

总之,当降低到700兆瓦时,反应堆受氙气作用反应率持续下降,无论怎么操作最后只能保持输出功率为200兆瓦。这时也出现一个特殊情况,猜测有很多,结果就是反应率瞬间降到30兆瓦,这就相当于停堆了。

操作人员慌了,开始拔硼控制棒,按照规定,反应堆停止工作以后等24小时才能操作。刚才说了,因为有氙气,所以操作人员无论怎么拔硼控制棒,反应率最高只能到200兆瓦。最后只剩下六根硼控制棒在反应炉里(原有211根)。

反应率在200兆瓦时,温度降低,水没有产生蒸汽不产生正空泡系数也不产生负温度系数。OK,平衡彻底被破坏。

可能当时操作人员抱着都这么低了就进行实验吧的态度,关闭了供水阀门。现在一个刹车都没有,只剩下油门了,于是反应率暴增,温度提高,剩下的水形成蒸汽,产生正空泡系数,这时反应率差不多到达了32000兆瓦,这也炸不了,撑死是个泄露事故,还能救,但官方说这时已经无力回天了。

根据当时调查的勒加索夫的观点(就是带队救灾的那个),爆炸发生在,操作人员按下了AZ—5反应堆紧急刹车按钮后,这样基本上就得救了。这就像你飙车到200码以上,你一个刹车踩到底,肯定会减速的,反应炉也一样,反应率再怎么高你插了200根硼控制棒也会降低,结果那一瞬间反应率提高了。

这是因为RBMK反应堆的硼控制棒的顶端是石墨,石墨增加反应率,相当于有人把你正在飙车的车的刹车换了一个新油门,两个油门一块踩,也就像消防车撒出来的最上面是油,接着才是水。

于是反应堆一下子爆炸了,炸出了切尔诺贝利鬼城。

懂了吗?不懂的地方可以打在评论上,我有空会解释。

 

黄金城 谢谢观看。