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《科學(xué)美國人》網(wǎng)站3月11日：日本毀滅性的地震引發(fā)了福島第一核電站一座核反應(yīng)堆的冷卻問題，當(dāng)局正竭力防止反應(yīng)堆熔解。那么到底該如何冷卻一座反應(yīng)堆?
發(fā)生在日本的8.9級地震（后修正為9.0級）引發(fā)了其國內(nèi)眾多核反應(yīng)堆中至少一座的冷卻問題。東京電力公司確認(rèn)旗下福島第一核電站的一號反應(yīng)堆壓力已經(jīng)持續(xù)升高（福島第一核電站位于日本東北海岸，是全世界最大的核電站之一），這表明冷卻水無法接觸到反應(yīng)堆核心，導(dǎo)致安全殼內(nèi)部充滿蒸汽。根據(jù)日本媒體的報導(dǎo)，問題在于將冷卻水泵入反應(yīng)堆的電路斷電。日本原子力產(chǎn)業(yè)協(xié)會（Japan Atomic Industrial Forum）稱，提供緊急電力的備用柴油發(fā)電機發(fā)生故障，但替換的發(fā)電機已經(jīng)被送入發(fā)電廠。類似的柴油發(fā)電機正在為六個所再處理工廠（Rokkasho Reprocessing Plant）供電，用以循環(huán)利用核燃料。
作為預(yù)防措施，日本政府已經(jīng)宣布進(jìn)入核緊急狀況，將福島核電站附近居民的疏散半徑擴(kuò)大到20公里。此前，政府曾下令疏散福島兩座核電站半徑3公里范圍內(nèi)的民眾，后又將半徑擴(kuò)展至10公里。而東京電力公司計劃自保護(hù)殼建筑內(nèi)部排除部分放射性蒸汽。但隨后1號機組的廠房在12日下午發(fā)生氫氣爆炸。
《科學(xué)美國人》與負(fù)責(zé)監(jiān)控全美104座核反應(yīng)堆安全情況的政府部門美國核管理委員會(NRC)的公共事務(wù)官員斯科特.布尼爾（Scott Burnell）就有關(guān)如何冷卻一座反應(yīng)堆的問題進(jìn)行了對談。
[談話的編輯版本如下。]
一般來說，如何冷卻一座反應(yīng)堆？
進(jìn)行冷卻的措施非常簡單：將水送入反應(yīng)堆核心以排出熱量。實際上使反應(yīng)堆運行的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)只需幾秒鐘就能被關(guān)閉。而留在反應(yīng)堆核心內(nèi)部的放射性物質(zhì)在很長時間里將繼續(xù)釋放熱量。除非通過某種途徑排出這些熱量，否則它們將不斷積聚，最終對放射性燃料或者反應(yīng)堆造成危害。
將水送入核心一般意味著水泵要由電力驅(qū)動。如果反應(yīng)堆的供電被切斷將會發(fā)生什么？
會有應(yīng)急柴油發(fā)電機。也可以使用電池系統(tǒng)來使設(shè)備保持運轉(zhuǎn)，而它們也為安全系統(tǒng)提供動力（安全系統(tǒng)通過冷卻反應(yīng)堆核心來防止熔毀）。這些都意味著要有一個具備縱深的安全體系。首先依靠網(wǎng)電。如果網(wǎng)電不再可用，就使用發(fā)電機，發(fā)電機要是有問題，就啟用備用電池。而電池組通常能夠在柴油發(fā)電機開始運轉(zhuǎn)前保證電力供應(yīng)。
反應(yīng)堆熔解前有多長時間？
這要視核電站的情形而定。要看核電站是使用沸水反應(yīng)器還是壓水反應(yīng)器。基本上，（兩類反應(yīng)器）都可以利用自然界的力量，比如對流。無論如何內(nèi)部都存在一個冷卻回路，因此總是會有些作用，因為熱水上升而冷水相應(yīng)被吸入。但這并不像直接泵入冷水那樣有效。說得簡單一點，在恢復(fù)正常的冷卻系統(tǒng)前有很多個小時。但“很多個小時”到底是多少則無法確定。
但是通常都短于24個小時。
可以這么說。
最壞的情形是怎樣的？
我們力求避免的是核心發(fā)生損害。一旦核心遭到破壞，接下來就會釋放放射性物質(zhì)，進(jìn)入冷卻劑，從而增加了反應(yīng)堆內(nèi)物質(zhì)外泄的可能。
未能正常冷卻的日本福島第一核電站1號反應(yīng)堆使用的是沸水反應(yīng)器。這和使用壓水反應(yīng)器的反應(yīng)堆在冷卻方面有什么不同？
具體來說沸水反應(yīng)器相當(dāng)于一個蒸汽動力系統(tǒng)，不需要外部動力源。冷卻反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量制造出的蒸汽已經(jīng)足以驅(qū)動渦輪，使得用以冷卻核心的泵運轉(zhuǎn)。這一類系統(tǒng)正是用來抵御地震，能在災(zāi)害發(fā)生后繼續(xù)運行。這是一個自給自足的系統(tǒng)，確實會使用電池組來進(jìn)行控制，但也可以手動操作。所以，即使遭遇全面斷電的狀況——一點兒動力都沒有了——也可以利用蒸汽泵來繼續(xù)保持冷卻。
除了水之外還有其他的冷卻劑嗎？
基本上水就足夠了。反應(yīng)堆的儲水池會容納一定量的水，在純度和化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成方面適用于反應(yīng)堆核心。如果情況特殊，“普通水”也行。
為何核電站需要電力來進(jìn)行冷卻？
核反應(yīng)堆是被設(shè)計來提供網(wǎng)電的。它們產(chǎn)生的電力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自身系統(tǒng)運行需要的電力。在美國，作為一項基礎(chǔ)設(shè)計，核電站實際上不是自身供電的。這種設(shè)計是故意為之，因為我們不愿意看到因為核電站發(fā)生問題導(dǎo)致失去自身用電的情況發(fā)生。因此，為電廠運行供電的主要手段是網(wǎng)電。對于美國的核電站來說，通常情況下，如果不能利用網(wǎng)電，就會被關(guān)閉。
什么情況下備用柴油發(fā)電機會故障？
老問題總是有可能發(fā)生。這就是為什么要準(zhǔn)備多部柴油發(fā)電機?？赡馨l(fā)電機自身沒有問題，但配電系統(tǒng)或者電纜出現(xiàn)匹配問題，結(jié)果柴油發(fā)電機產(chǎn)生的能量不能被核電站使用。在這種情況下發(fā)電機是不會工作的。我們說柴油發(fā)電機故障的時候，并不一定說明是發(fā)電機自己出現(xiàn)了問題。
冷卻一座核反應(yīng)堆需要多長時間？
視乎設(shè)計情形而定。對這個問題最簡明的回答是核管理委員會對緊急動力供應(yīng)的法規(guī)要求，必須能保持一個月的應(yīng)急動力。在可行的條件下，可以在幾個小時內(nèi)關(guān)閉一座核電站。然而熱量仍然在提高。如果在任何時刻停止排出這些熱量，它們都會重新積聚。應(yīng)急冷卻系統(tǒng)必須持續(xù)運行數(shù)個星期。
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