搜狗做题网日本福岛核电站爆炸了会怎样?我是小白求解释.要分析.和中国有吗关系?= =
来源：学生作业帮 编辑：搜狗做题网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/05/16 05:41:24
日本福岛核电站爆炸了会怎样?我是小白求解释.要分析.和中国有吗关系?= =
先从核电站的原理说起,核反应产生的是热能,而将热能转化为电能的途径,一
般是将流体直接通过燃料棒吸收热量,转化为压力,再利用压力做功获得电能.这个工作
物质也就是冷却剂,一般是水.（也有使用气体和液态金属的）典型的反应堆是将铀化物
装在锆金属包壳内,浸泡在水中.在铀燃料棒和燃料棒之间是插入控制棒的空间.控制棒
是吸收中子的物质,起到控制反应速度的作用.
对核电站来说,由于铀化物的浓度非常低,即使完全不加以控制,也不会达到可
以产生核爆炸的程度.因此核电站最危险的一种后果,就是核燃料本身被其他爆炸（比如
切尔诺贝利的石墨爆炸,或是压力容器内的水蒸气压力过高产生的炸裂）的作用直接扩散
到空气中,形成较大剂量的核污染.苏联人的悲剧就是这一种情况.除此以外,和核燃料
直接接触的水和气体,也会带有较少量的放射性.但这些放射性水和气体即使泄漏,产生
的危害也远不如核燃料直接暴露.
那么接下来就产生一个问题,就是这些直接与核燃料接触的工质如果泄漏,还是
会产生一些核污染.目前比较成熟的解决办法是引入一个热交换装置,将与核燃料直接接
触的冷却剂（称为一回路）的热量交换到干净的工质（称为二回路）当中.一回路完全封
闭,二回路与蒸汽轮机连接.虽然热交换器还是有泄漏的危险,但相比直接通过蒸汽轮机
当然就小的多了.这样的结构称为压水堆.
很不幸的是,福岛一号机组的建设年代比较早,还没有引入热交换器（蒸汽发生
器）的设计.称为沸水堆.它的两个缺陷一个就是工质直接与堆芯接触；另一个是控制棒
的机械装置设计在燃料棒的下方,当控制棒的机械装置失灵的时候,无法通过重力被动插
入控制棒停止反应堆.
于是事故就这样发生了,地震破坏了冷却剂的循环回路,使得反应堆内部的热量
无法释放出来.同时控制棒的机械装置可能也失灵了,无法通过正常的方式来停止核反应
.但是没了控制棒还是可以通过注入一些硼化物来停止核反应的.问题是,无论是控制棒
还是硼化物,停止核反应的过程都是需要一定时间的,在链式裂变反应停止后,燃料棒内
的放射性同位素仍然会衰变放出热量.在这一段时间里反应堆内部的热量仍然在不断增加
.
这样的热量积聚会产生两个危险的后果：
第一是这些热量会蒸发原本处于液态的冷却水,形成水蒸气.液态水的水位下降
无法浸没燃料棒,而水蒸气的散热能力不如水,这样就会导致核反应的热量积聚在燃料棒
内部.使得燃料棒温度不断升高,直至熔化,变形.这就是所谓“堆芯熔毁”,即使最后
核反应停止,温度恢复,核反应堆也永远不能再使用.
第二是包裹核燃料的锆金属和水蒸气在达到一定的温度（约800°C）后,会产生
锆水反应释放出氢气.如果这些氢气和水蒸气的压力过高,发生爆炸的话,其威力就有可
能将包裹反应堆的压力容器乃至安全壳以及整个核电站厂房炸飞,将核燃料炸得漫天飘散
!这将是又一个切尔诺贝利事故,是不惜一切代价要避免的情况.
那么,日本方面的应对措施也就非常清楚了.
首先是插入全部的控制棒或向反应堆内注入硼化物,停止核反应.
其次是在循环水泵无法工作的情况下,向反应堆内部直接注入海水,避免燃料棒
熔化破损,铀化物直接泄漏.
最后是对注入海水后产生的大量水蒸气和氢气,为了避免在反应堆内部爆炸,即
使明知其已经带有少量放射性和爆炸的可能,也不得不将其放出!而放出的氢气在安全壳
外的厂房内和空气混合发生了爆炸.
说一下为什么不是发电机组爆炸,按照核电站的安全设计,反应堆压力容器和发
电机组并不在一个厂房里.从图片上看发生爆炸的厂房应该不是发电机组的厂房.
因此,此次爆炸的氢气来自核反应堆内部,在反应堆外爆炸,带有一定的放射性
.但它不是核爆炸,也不是切尔诺贝利那种放射性污染严重的反应堆爆炸.
可以说这次核泄漏,是一次“有计划”的泄漏,是丢卒保帅,是两害相权取其轻
.会有少量放射性物质扩散到空气中,但比起成为第二个切尔诺贝利当然是好得多了.
由于“核泄漏”的只是水和水蒸气,其放射性污染并不严重,日本范围以外的同
学们都无需担心.想要做一些保护措施的话,建议准备一些饮用水和食物.因为放射性元
素一旦摄入就如影随形,内照射的危害远大于外照射.碘酒和碘片的作用是让甲状腺吸收
充足的碘,避免放射性同位素碘-131被甲状腺吸收后在体内长时间滞留.
关于后续的情况,鉴于反应堆的剩余能量仍然要释放一段时间,在这段时间内注
入的海水还会不断蒸发.因此堆芯水位下降是正常的.在接下来的这段时间内还会重复若
干次注水-释放氢气和水蒸气的过程（可能还会爆炸几次）,直到反应堆完全冷却下来为
止.
般是将流体直接通过燃料棒吸收热量,转化为压力,再利用压力做功获得电能.这个工作
物质也就是冷却剂,一般是水.（也有使用气体和液态金属的）典型的反应堆是将铀化物
装在锆金属包壳内,浸泡在水中.在铀燃料棒和燃料棒之间是插入控制棒的空间.控制棒
是吸收中子的物质,起到控制反应速度的作用.
对核电站来说,由于铀化物的浓度非常低,即使完全不加以控制,也不会达到可
以产生核爆炸的程度.因此核电站最危险的一种后果,就是核燃料本身被其他爆炸（比如
切尔诺贝利的石墨爆炸,或是压力容器内的水蒸气压力过高产生的炸裂）的作用直接扩散
到空气中,形成较大剂量的核污染.苏联人的悲剧就是这一种情况.除此以外,和核燃料
直接接触的水和气体,也会带有较少量的放射性.但这些放射性水和气体即使泄漏,产生
的危害也远不如核燃料直接暴露.
那么接下来就产生一个问题,就是这些直接与核燃料接触的工质如果泄漏,还是
会产生一些核污染.目前比较成熟的解决办法是引入一个热交换装置,将与核燃料直接接
触的冷却剂（称为一回路）的热量交换到干净的工质（称为二回路）当中.一回路完全封
闭,二回路与蒸汽轮机连接.虽然热交换器还是有泄漏的危险,但相比直接通过蒸汽轮机
当然就小的多了.这样的结构称为压水堆.
很不幸的是,福岛一号机组的建设年代比较早,还没有引入热交换器（蒸汽发生
器）的设计.称为沸水堆.它的两个缺陷一个就是工质直接与堆芯接触；另一个是控制棒
的机械装置设计在燃料棒的下方,当控制棒的机械装置失灵的时候,无法通过重力被动插
入控制棒停止反应堆.
于是事故就这样发生了,地震破坏了冷却剂的循环回路,使得反应堆内部的热量
无法释放出来.同时控制棒的机械装置可能也失灵了,无法通过正常的方式来停止核反应
.但是没了控制棒还是可以通过注入一些硼化物来停止核反应的.问题是,无论是控制棒
还是硼化物,停止核反应的过程都是需要一定时间的,在链式裂变反应停止后,燃料棒内
的放射性同位素仍然会衰变放出热量.在这一段时间里反应堆内部的热量仍然在不断增加
.
这样的热量积聚会产生两个危险的后果：
第一是这些热量会蒸发原本处于液态的冷却水,形成水蒸气.液态水的水位下降
无法浸没燃料棒,而水蒸气的散热能力不如水,这样就会导致核反应的热量积聚在燃料棒
内部.使得燃料棒温度不断升高,直至熔化,变形.这就是所谓“堆芯熔毁”,即使最后
核反应停止,温度恢复,核反应堆也永远不能再使用.
第二是包裹核燃料的锆金属和水蒸气在达到一定的温度（约800°C）后,会产生
锆水反应释放出氢气.如果这些氢气和水蒸气的压力过高,发生爆炸的话,其威力就有可
能将包裹反应堆的压力容器乃至安全壳以及整个核电站厂房炸飞,将核燃料炸得漫天飘散
!这将是又一个切尔诺贝利事故,是不惜一切代价要避免的情况.
那么,日本方面的应对措施也就非常清楚了.
首先是插入全部的控制棒或向反应堆内注入硼化物,停止核反应.
其次是在循环水泵无法工作的情况下,向反应堆内部直接注入海水,避免燃料棒
熔化破损,铀化物直接泄漏.
最后是对注入海水后产生的大量水蒸气和氢气,为了避免在反应堆内部爆炸,即
使明知其已经带有少量放射性和爆炸的可能,也不得不将其放出!而放出的氢气在安全壳
外的厂房内和空气混合发生了爆炸.
说一下为什么不是发电机组爆炸,按照核电站的安全设计,反应堆压力容器和发
电机组并不在一个厂房里.从图片上看发生爆炸的厂房应该不是发电机组的厂房.
因此,此次爆炸的氢气来自核反应堆内部,在反应堆外爆炸,带有一定的放射性
.但它不是核爆炸,也不是切尔诺贝利那种放射性污染严重的反应堆爆炸.
可以说这次核泄漏,是一次“有计划”的泄漏,是丢卒保帅,是两害相权取其轻
.会有少量放射性物质扩散到空气中,但比起成为第二个切尔诺贝利当然是好得多了.
由于“核泄漏”的只是水和水蒸气,其放射性污染并不严重,日本范围以外的同
学们都无需担心.想要做一些保护措施的话,建议准备一些饮用水和食物.因为放射性元
素一旦摄入就如影随形,内照射的危害远大于外照射.碘酒和碘片的作用是让甲状腺吸收
充足的碘,避免放射性同位素碘-131被甲状腺吸收后在体内长时间滞留.
关于后续的情况,鉴于反应堆的剩余能量仍然要释放一段时间,在这段时间内注
入的海水还会不断蒸发.因此堆芯水位下降是正常的.在接下来的这段时间内还会重复若
干次注水-释放氢气和水蒸气的过程（可能还会爆炸几次）,直到反应堆完全冷却下来为
止.