日本福島核電站正在與大范圍的設(shè)備失效做抗?fàn)帲u的核輻射水平很有可能達(dá)到切爾諾貝利核反應(yīng)堆事故的水平。但是一場(chǎng)強(qiáng)烈的核爆炸是不可能發(fā)生的，知道這點(diǎn)我們就會(huì)寬慰許多了。下面是強(qiáng)烈核爆炸不可能發(fā)生的原因所在。
核反應(yīng)堆和核武器靠的都是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這種反應(yīng)需要有裂變物質(zhì)的參與，這些裂變物質(zhì)需要在特殊的核反應(yīng)條件下才能生成，而一旦生成這些裂變物質(zhì)，它們就會(huì)撞擊原子核引起其他原子核的裂變。而能在核電廠(chǎng)中使用的裂變?cè)现兄挥锈?235是天然的，其余的物質(zhì)如钚的同位素，都是從這些天然元素中提取出來(lái)的。
那么鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是怎么一回事呢？拿鈾-235做例子，當(dāng)一個(gè)自由中子與緩慢移動(dòng)的鈾-235發(fā)生碰撞后被其吸收，然后鈾-235就有可能裂變成2個(gè)輕質(zhì)、快速移動(dòng)的物質(zhì)，通常是氪- 92和鋇- 141，當(dāng)然還會(huì)放出一些伽馬射線(xiàn)。核反應(yīng)堆然后吸收裂變時(shí)釋放的能量，其能量是相同質(zhì)量煤炭燃燒所釋放的300萬(wàn)倍。
更重要的是，反應(yīng)還會(huì)生成額外的自由中子。這些自由中子會(huì)被其他鈾-235吸收然后不斷地重復(fù)這個(gè)過(guò)程。這就是為什么天然鈾物質(zhì)中，只有鈾-235可以發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，因?yàn)殁?238在這種反應(yīng)條件下釋放的中子，能量不足以與鈾-238再次發(fā)生反應(yīng)。
所以只要這個(gè)反應(yīng)能生成多余的中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就可以無(wú)限的進(jìn)行下去。通常這些反應(yīng)能生成不止一個(gè)的的中子，所以隨著時(shí)間的增加反應(yīng)生成的能量也不斷增多。
為了防止能量過(guò)度積聚，核電站需要安裝自動(dòng)防故障系統(tǒng)和亢余系統(tǒng)。這其中最好的一種方法是使用由由硼和鎘等材料制成的控制棒，作用就是吸收中子。要是能量過(guò)多，只要將這些控制棒插入反應(yīng)堆內(nèi)部就可以吸收自由中子了。切爾諾貝利核反應(yīng)堆發(fā)生爆炸的原因之一就是對(duì)這些控制棒的處理不適當(dāng)。
在切爾諾貝利事故中，自動(dòng)防故障系統(tǒng)和亢余系統(tǒng)都失效了，三哩島事故則是部分失效，而日本的情況則與三哩島的相似。要是這些系統(tǒng)失效了那影響可就大了，這些影響中最嚴(yán)重的莫過(guò)于核芯熔化了。核芯熔化會(huì)破壞周?chē)陌踩Ｗo(hù)建筑，并將大量的核輻射物質(zhì)釋放到環(huán)境中。
核芯熔化很顯然對(duì)環(huán)境的影響是長(zhǎng)遠(yuǎn)且恐怖的，但是一場(chǎng)核爆炸的影響又如何？核反應(yīng)堆釋放的能量能與投向廣島和長(zhǎng)崎的原子彈相比么？還有，切爾諾貝利反應(yīng)堆最后確實(shí)是爆炸了不是么？其實(shí)上述兩個(gè)問(wèn)題的答案都是：否。
核反應(yīng)堆的核爆炸是不可能的，而切爾諾貝利反應(yīng)堆的爆炸其實(shí)只是蒸汽爆炸。
為了回答這些問(wèn)題，我們還得了解下核反應(yīng)堆和核武器的區(qū)別。
我們大概都覺(jué)得核反應(yīng)堆最常用的燃料就是鈾，嚴(yán)格的說(shuō)這不能算正確。天然的鈾對(duì)核反應(yīng)堆來(lái)說(shuō)是完全沒(méi)有利用價(jià)值的，更不用說(shuō)核武器了。這是因?yàn)樘烊烩櫟?9.3%由鈾-238組成，其中只有0.7%是鈾-235，而只有鈾-235才能夠被用于核反應(yīng)堆中。
所以我們要想將鈾用于核反應(yīng)堆中，我們需要先對(duì)鈾進(jìn)行濃縮。豐度低于20%的我們稱(chēng)之為低濃縮鈾（豐度：存在于自然界的某一元素的某種同位素量，通常以占該元素的所有同位素總量的百分?jǐn)?shù)表示）。核電站只需要豐度為3%-4%的低濃縮鈾，而核武器則需要能產(chǎn)生核爆炸的高濃度鈾。高低濃度鈾的界限是20%，而大多數(shù)核武器的鈾豐度需達(dá)到80%-95%。投在廣島的原子彈的鈾豐度為80%。
那么低濃度鈾和高濃度鈾的區(qū)別又是什么？為什么低濃度鈾不能產(chǎn)生比高濃度鈾能量低的爆炸呢。要回答這個(gè)問(wèn)題，我們就得引入另一個(gè)常常被提及的名詞：臨界質(zhì)量。這個(gè)詞就是指裂變物質(zhì)在規(guī)定條件下實(shí)現(xiàn)自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所需要的最小量。而超臨界質(zhì)量就是有足夠的裂變物質(zhì)，所以鏈?zhǔn)椒磻?yīng)會(huì)加速。
設(shè)計(jì)核武器時(shí)我們希望在一場(chǎng)毀滅性的爆炸中，核武器能釋放出所有的能量。因此核燃料需要與裂變物質(zhì)緊密的包裹在圓形球體中。這就與反應(yīng)堆核芯的設(shè)計(jì)大不相同了，設(shè)計(jì)反應(yīng)堆時(shí)，我們希望能量的釋放是穩(wěn)定可控的，就算是核芯熔化所形成的密度都達(dá)不到核武器所需要的密度。而反應(yīng)堆核芯的幾何狀排布也使得密集度變低。
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