烧烤炉里的余烬:切尔诺贝利核反应堆再次阴燃

2021年05月07日 14:16 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,35年前,乌克兰的切尔诺贝利核电站发生了世界上最严重的核事故。现在,裂变反应再次在深埋在损毁的反应堆大厅内的铀燃料堆中阴燃。来自谢菲尔德大学的核材料化学家Neil Hyatt表示:“这就像烧烤炉里的余烬。”

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资料图

现在,乌克兰科学家们正忙于确定,这些反应是会自行消失还是需要非同寻常的干预来避免另一场事故的发生。

位于乌克兰基辅的核电站安全问题研究所(ISPNPP)的Anatolii Doroshenko上周在讨论拆除反应堆时报告介绍称,传感器正在追踪从一个无法进入的房间流出的不断增加的中子--这是一种裂变的信号。ISPNPP的Maxim Saveliev表示,虽然存在很多不确定性,但他们不能排除事故的可能性。Saveliev称,中子数量正在缓慢上升,这表明管理人员仍有几年的时间来找出遏制威胁的方法。而他和他的同事们提出的任何补救措施都会引起日本的强烈兴趣,因为日本正在应对10年前福岛核灾难的余波,Hyatt指出:“危险程度差不多。”

核废墟中自我维持的核裂变或者说临界状态长期以来一直困扰着切尔诺贝利。1986年4月26日,当4号反应堆的部分堆芯熔化时,铀燃料棒、它们的锆包层、石墨控制棒及倾倒在堆芯上试图灭火的沙子一起熔化成熔岩。放射性物质流入反应堆大厅的地下室并硬化成所谓的含燃料材料(FCM),其中含有约170吨放射性铀,这占了原始燃料的95%。

这座名为“避难所(Shelter)”的钢筋混凝土石棺是事故发生一年后竖起的,它被用来存放四号单元遗留下来的东西并让雨水渗透进去。因为水会减慢或减缓中子的速度,从而提高它们撞击和分裂铀核的几率,有时暴露则会使中子数飙升。1990年6月的一场大雨之后,一位“跟踪者”--一位切尔诺贝利的科学家冒着暴露于辐射中的风险进入受损的反应堆厅并在FCM上喷洒了硝酸钆溶液--这种溶液可以吸收中子,他和他的同事们都担心FCM可能会崩溃。几年后,工厂在“避难所”的屋顶上安装了硝酸钆洒水器。但喷雾无法有效地渗透到一些地下室。

切尔诺贝利的官员们认为,当2016年11月巨大的新安全隔离(NSC)滑过避难所时,任何临界风险都会消失。这座耗资15亿欧元的建筑则是为了封闭避难所以便稳定并最终拆除而建造的。另外,NSC还可以阻挡雨水,而且自从它被安置以来,“避难所”大部分区域的中子计数一直处于稳定或正在下降。

但在一些地方,它们开始慢慢上升,在305/2号房间里的4年时间里,它们的数量几乎翻了一番。ISPNPP的模型表明,燃料的干燥在某种程度上使得中子在裂变铀核时更有效。“这是可信可信的数据,”Hyatt说道,“只是还不清楚这种机制是什么。”

这一威胁不容忽视。Hyatt指出,随着水的不断退去,他们担心裂变反应会呈指数级加速,而这会导致不受控制的核能释放。1986年的爆炸和大火向欧洲上空发射了放射性云,这种情况不可能重演。在FCM中,裂变产生的热量使剩余的水沸腾后,逃逸的裂变反应就会溅射出来。尽管如此,Saveliev指出,尽管任何爆炸反应都能得到控制,但它可能会威胁到摇摇欲坠的避难所的不稳定部分并让国家安全委员会充满放射性尘埃。

应对新暴露的威胁显然成为了一项艰巨的挑战。305/2的辐射水平使人们无法靠近并安装传感器。在核碎片上喷洒硝酸钆无法实现,因为它是被埋在混凝土下面的。现在的一种想法是开发一种机器人,它可以长时间承受强辐射以在FCM上钻洞、插入硼柱,其功能就像控制棒,可以用来吸收中子。与此同时,ISPNPP打算加强对其他两个领域的监控,其中FCM有可能成为关键。

复燃的核裂变反应并不是切尔诺贝利核电站的保卫者面临的唯一挑战。由于受到强烈的辐射和高湿度的包围,FCM正在瓦解--产生更多的放射性尘埃,这使得拆除避难所的计划复杂化。

乌克兰则长期以来一直打算移除FCM并将其储存在一个地质储存库中。等到9月,在欧洲复兴开发银行的帮助下,它计划制定一个全面的计划。但由于避难所里仍有生命在闪烁,要掩埋反应堆不安的残骸可能比以往任何时候都要困难。

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