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核电站和原子弹[量子分子动力学之家]
核电站和原子弹
 更新时间:2009/12/16 10:13:14  点击数:3100
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  核电站和原子弹
  
  核电站是把原子核裂变释放出来的能量转化为高温蒸汽的内能,然后推动蒸汽轮机发电。核电站的中心部分是进行核反应的反应堆,核电站和原子弹的反应原理相同,都是利用核燃料在中子的轰击下产生链式反应放出能量。原子弹的链式反应进行得非常迅速,在极短时间内释放出大量的射线和能量,破坏性很大。而用于核电站中的核反应堆,则需要链式反应进行的缓慢,以保证稳定地向外输出能量。
  
  在原子弹中,利用高效炸药的聚心爆炸,将两块或多块浓缩度为90%以上的高纯度核装料,在极短时间内,从两面或四面八方积压在一起,所以核装料的密度极高;而在核电站的反应堆内,以压水堆为例,它的核燃料的浓缩度只有3%,而且与氧原子结合在一起,成为二氧化铀,相对稳定。
  
  在原子弹中,核装料之间没有其他物质;在核电站中,这些密度已经很低的核燃料,又装在锆包壳内,锆包壳则浸泡在大量作为冷却剂和慢化剂的水中。
  
  由于核材料的密度不同,加上对原子弹和核电站的反应堆采取相反的设计措施,来加快或减慢其链式反应的速度,就使两者链式反应速度可以相差几千万倍。所以,原子弹可以在极短时间内爆炸,形成极高的温度和强烈的冲击波,造成巨大的破坏;反应堆则不能。
  
  此外,核电站里的放射性物质也不会轻易跑出来。核燃料在反应堆里裂变时,放射性会增强10亿倍以上。因此,正在运行的核电站是有很大潜在危险的。但是,它有好几道安全屏障,放射性物质是不会跑出来的。
  
  核电站爆炸
  
  1986年4月26日凌晨,位于苏联乌克兰加盟共和国首府基辅以北130公里处的切尔诺贝利核电站发生猛烈爆炸,反应堆机房的建筑遭到毁坏,同时发生了火灾,反应堆内的放射物质大量外泄,周围环境受到严重污染,造成了核电史上迄今为止最严重的事故。
  
  切尔诺贝利核电站共有4个功率均为100万千瓦的核反应堆,其发电量占乌克兰总发电量的50%,并向大多数东欧国家提供重要电力。但该核电站的反应堆是20世纪70年代引进的水冷式石墨慢化反应堆,铀燃料棒放在一大堆石墨中,由石墨有效地控制反应的速度,从而产生推动涡轮机的蒸汽。由于石墨反应堆不够安全,许多年以前就被西方国家抛弃了。这种反应堆的冷却系统一旦发生故障,堆芯石墨棒的温度就会猛增,直至超过熔点而导致熔毁事故。1986年4月25日,切尔诺贝利核电站第4号反应堆的工作人员违反操作规程连续切断反应堆的电源,使主要冷却系统停止工作。于是堆芯温度迅速升高,造成氢气过浓,以至26日凌晨发生猛烈爆炸,爆炸引起机房起火,浓烟使人呼吸困难,放射性物质不断外溢。核电站所在地区有2.5万居民,这些居民从26日晨开始疏散,疏散共用了34个小时。
  
  核电站发生事故后,大量放射尘埃污染到北欧、东西欧部分国家,瑞典、(历史上的今天。中國)丹麦、芬兰以及欧洲共同体于4月29日向苏联提出强烈抗议。瑞典国家放射学研究所发言人说,这次事故后飘落到瑞典东部沿海地区的放射物质的含量已超过正常标准的100倍。瑞典北部的福尔斯马克核电站周围10公里范围内发现放射尘埃增多,600名工人被迫撤离核电站,近千名居民排着长队等候接受放射性尘埃的检查。丹麦首相施吕特强烈谴责苏联未能立即就核电站发生的事故向其邻国发出警报。受到污染最重的是波兰,波兰政府专门成立了由副总理牵头的委员会,负责处理这起事故的危害等有关问题,并采取措施防止核电站溢出的放射尘埃危害波兰人的健康,指示人们不要食用喂养青饲料的奶牛所产的牛奶,向有关地区18岁以下居民发放碘化钾。(历史上的今天lssdjt.com)南斯拉夫政府也要求居民不要利用雨水,不要饮用放牧于野外的牛羊的奶,不要生吃新鲜蔬菜。
  
  切尔诺贝利核电站发生事故后五个多月才恢复发电,使苏联蒙受了巨大损失。据苏联官方公布,这起事故造成的直接经济损失达20亿卢布(约合29亿美元),如果把苏联在旅游、外贸和农业方面的损失合在一起,可能达到数千亿美元。同时,在核事故的危害下有33人死亡,300多人因受到严重辐射先后被送入医院抢救,有更多的人受到不同程度的辐射污染。为了防止进一步的辐射,苏联将28万多人疏散到了辐射区以外。
  
  据苏联《真理报》在事故后10天的报道称“该电站第四号机房发生爆炸,毁坏了反应堆机房建筑物并引起了火灾……,放射性物质外泄……”苏联部长会议副主席谢尔比纳在记者招待会上说:“……最大可能是反应堆没有设置安全壳,一旦发生事故,则无法阻止放射性物质直接向大气排放。”
  
  苏联塔斯社在5月14日发布的消息说,在这次事故中死亡7人,因受核辐射致伤的共299人,其中35人处于严重状态。苏联国家水文气象和自然环境监督委员会称,核电站失事后,这个地区辐射强度最高曾达到15毫伦1小时。核电站周围地区居民约5万人,从26日晨开始撤离这一地区。泄漏的放射性尘粒被当时的东南风吹向北欧诸国,瑞典于4月28日首先发现大气里放射性温度比正常高出5~10倍,丹麦、芬兰、挪威、德国,而后法国、奥地利及波兰等国也相继发现了空气中的放射性污染,这样就造成下风向大面积的放射性污染。
  
  事故的后果是严重的。分析来看,事故现场至少有百余名工作人员受到不同程度的损害,其中可能包括高剂量核辐射的受照者以及其他复合性损伤。对这部分人员的救治,凡受中等剂量(例如200拉德)照射的,基本可治愈。受照剂量较高者(600拉德以上),则需采用包括骨髓移植在内的特殊治疗。倘若措施得当,多数受害人员可获得较好的治疗效果。
  
  撤离核电站周围的居民,推测他们所受照射多数不超过25~50拉德,对这部分受照者除血相可有一过程改变外,不需任何治疗可自行恢复,对健康不致产生明显的影响,但远后效应(致癌和遗传效应)的机率将有所增加。对放射性尘埃飘落的下风向地区,虽然辐射程度较正常本底高5~10倍,假若核反应堆释放放射性物质已被控制,则这样的辐射剂量不致给人类健康带来明显的危害。值得提出的是,放射性尘粒中包含有短寿命的放射性铯等。它们污染水源,沉积在地面,可通过生物循环(生物链)再次进入人体。这就需要采取较复杂的防护措施,有的需要待其蜕变,才可能消除其污染的后果。这次事故给人们以深刻的教训,说明在核电站的建设中,从选址、设计、施工、安装、调试及运行的各个环节上必须对安全给予高度重视,同时还应有事故预想方案及事故发生后的应急措施,这样才能充分利用核能的优势,将其潜在的危害加以控制。但另一方面,我们也应对核电应用给予全面分析。纵观核电站建成以来,从1957年发生第一起事故,至今共发生六起重大的核事故。根据国际原子能机构统计,到1985年底已建成运行的核电站共374座,事故发生机率为6/374,仅占1.6%。为了便于了解核电站的潜在危害,现将常规能源系统的几种电厂的危险性加以比较分析则:煤>石油>风力>太阳能>核能>甲醇>天然气,可见损失最小的能源发电是天然气,其次是核能。核电站对人身造成的伤害仅是相同的电量煤电危害的0.5~5%。核电站虽具有潜在危害,但与其他能源(如煤电厂)相比,还是一个清洁的安全的能源。因此,面对苏联核事故的危害,我们一方面要从中吸取经验教训,注意安全,但同时不应产生任何恐怖心理,更不应对我国核电发展远景及计划持任何怀疑态度。
  
  原子弹爆炸
  
  1945年8月9日,美国空军向日本长崎投下了名为"小男孩"的原子弹,约7万人丧生。
  
  6日凌晨2时40分,B-29超级空中保垒轰炸机“埃诺拉·盖伊”号准备起飞,飞行员保罗·提贝兹(PaulTibbets)向人们挥手告别。就是他,在几个小时之后在广岛投下了“小男孩”:人类历史上首次使用的核武器——原子弹。
  
  7时刚过,响起空袭警报。一架美国气象观测机飞临广岛上空。这种飞机见多了,又无威胁,人们都不躲它。7时32分解除警报;刚过8时,日本雷达发现高空来了三架飞机,又认为是侦察机,既不派战斗机迎击,也不拉警报。
  
  
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