切尔诺贝利核电站为什么不用小型核弹将剩余核燃料一块爆炸,将核燃料消耗掉?

柚子和桃子


切尔诺贝利是人类历史上最严重的两次核事故之一(另一个是日本福岛事故),这起事故是由于当时核反应堆烘烤试验操作失误造成的的,最终导致发生两次蒸汽和氢气爆炸,将大量辐射物质外泄,而反应堆堆芯融化又持续将辐射物质向外散发。据估计,切尔诺贝利核事故所释放的核辐射物质相当于十枚广岛原子弹,其后果至今仍在影响欧洲许多地区!


(切尔诺贝利核泄漏事件污染区域)

苏联当年抢救切尔诺贝利动员了30万军队和无数重型装备,花费超过160亿美元,间接导致了苏联解体。那么有人异想天开的问,干嘛不直接扔一颗核弹将核燃料引爆消耗掉,那不是一劳永逸的简单方法?真是图样图森破,年轻人你的想法虽然比战斗民族更简单粗暴,但是然并卵!核电站与核武器是两个完全不同的概念,指望着用小型核弹(这里理解为原子弹)去解决切尔诺贝利的核事故,那只能是火上浇油!
(切尔诺贝利救援中被遗弃的大量辐射沾染装备)

核电站与原子弹爆炸二者的共同点都是利用核材料链式核裂变反应释放能量,但是它们所需要的条件是完全不同的。核材料自发链式反应所要求的最低质量为临界质量,核电站的核燃料棒就是通过特殊设计和组合而达到这个临界质量,从而发生自发链式反应而释放热量。
(链式核裂变反应)

核电站就是通过这些热量烧锅炉发电,而切尔诺贝利核事故就是因为反应堆产生的热量迟迟无法由冷却剂带至二回路,因而导致堆芯过热而融化,最后发生一系列连锁反应。


(核电站原理)

而原子弹爆炸追求的则是比临界质量更深层次的超临界质量,这一质量比核电站所需要的临界质量和密度要大的多,因此能够加剧链式裂变反应的速度和大量中子的产生。不管是枪式原子弹和内爆式原子弹,都是通过挤压增加核材料的密度和重量从而使其达到超临界状态,最终在一瞬间将核材料的能量全部释放出去,从而产生巨大的爆炸!(内爆式原子弹原理)

而要达到核爆炸所需要的超临界质量,第一个要求就是必须采用丰度在90%以上的武器级铀,而切尔诺贝利核电站所使用的民用核燃料棒丰度仅仅为3%。而丰度越低,相对应的临界质量就越大,核燃料棒要达到超临界状态只靠反应堆堆芯那几百公斤低丰度材料是完全不能实现的。
(核燃料棒由二氧化铀粉末烧制而成的陶瓷芯块)

超临界状态的第二个要求则是需要核材料呆在特殊设计的稳定密闭空间内,只有这样链式反应所产生的中子才可以充分撞击原子核而不容易外溢逃跑,核裂变反应才能够持续稳定的进行,而切尔诺贝利核电站四号反应堆经过两次爆炸后,早已成为一个敞开空间,如果再使用原子弹进行二次爆炸,只会将这些核燃料棒炸散,更加难以达到超临界状态。


(发生爆炸的四号堆,建筑物顶部直接被炸开)

因此总结来看,使用核武器轰炸切尔诺贝利核电站反应堆,不仅无法将剩余的核燃料棒快速引爆消耗,而且会将带有核辐射的各类物质炸开,他们会全部渗透至空气、土壤中,造成更大的危害。而核武器爆炸所带来的二次核辐射又会将这种危害加剧,本来就一发不可收拾的局面只会越来越糟糕,所以还是放弃这个念头吧!
(切尔诺贝利目前已经被石棺重重包裹,但是核辐射依旧在持续影响)


军武吐槽君


有三点问题:


第一,核弹爆炸所蒸发掉的核材料会扩散到大气中,一枚核弹中的核材料只有几十公斤,扩散到大气中可以让核材料从数据上看是显得属于一个痕量低水平。但整个切尔诺贝利核电站反应堆中有190多吨的核材料,如果全部蒸发到大气中将是一个全球化的灾难。


第二,即便利用核弹爆炸蒸发核材料这件事可行,但达到核弹材料蒸发汽化的温度也只有在核爆炸的火球内部可以完成。核爆炸的火球虽然大,但还没有大到覆盖整个污染区的程度,因此这样做得引爆数十万枚核弹。这样就得考虑是让这篇土地继续残留着相对温和的核辐射,还是经历一场铺天盖地的核爆炸直接将地球炸掉一层。理智点的话谁也不会想引爆数十万枚核弹吧?


第三、还有很多人想的是一同引爆切尔诺贝利核电站的核材使之完全裂变。这个想法就更危险了。

要知道,5000万吨级的沙皇炸弹才只有27吨,其中的核材也只有不到2吨的重量。即便反应堆里面都是武器化的铀,那么爆炸起来的威力也得达到沙皇炸弹的近100倍。这事想想就肝颤吧?


最后,大家知道核电站中的核材不仅仅是铀-235,其中更多的是铀-238。铀-238在核爆炸的中子射流中会捕获中子,在很短时间内捕获中子的铀-239会一步步的转化为钚-239,这时不仅仅辐射强度增大了,而且还带有毒性。


军武数据库


提问者的思路是这样的:为了清除核电站核燃料的污染,用一颗原子弹爆炸来点燃核废料。

这个绝对是拍脑袋想出来的解决方案,原子弹爆炸只能是将堆芯中的遗留的核燃料再次被炸得四分五裂,放射性物质将更大规模的扩散。

首先,核燃料并不是那么容易被“点燃”的

核燃料的“燃烧”并不是通常意义所提到的燃烧,而是在燃料内部发生了链式裂变反应,核燃料装料时进入堆芯是完整的,寿期末换料倒出来是依然是原来的样子,外型一般不会发生发的变化。

图释:核燃料组件

这些燃料组件只有经过严格核物理计算后,不同浓缩度的燃料组件有序摆放在一起才有可能达到临界状态,链式裂变反应才能进行下去,切尔诺贝利核电站的堆芯经过爆炸后,里面的燃料结构已经被完全破坏掉了,是无法再次达到临界状态的,更别说用原子弹来启动核反应。图释:转料后的堆芯,可以看到燃料组件是有序的

再次,如果再次启动核反应,堆芯的余热将无法导出

假设堆芯中核反应被核弹启动了(科幻片都不敢这么演),目前堆型中一回路冷却剂的循环已经完全被阻断,核反应放出的热量将无法导出,堆芯温度达到2840摄氏度左右时,燃料芯块就开始融化,如果堆芯下部没有冷却装置,这些高温熔融物质有可能继续融穿地面混凝土,进入地下水。

图释:某核电站转料方案,可以看出各个燃料组件都是编号的,浓缩度也不相同

最后,用核弹是无法将这些乏燃料去除的,但是用中子诱发嬗变倒是去除这么放射性物质一个方法。

这也中科院近代物理研究生的一个重大科研项目,ADS项目,首先利用加速器产生的高能质子(质子带电,容易加速)轰击重靶核(如铅),发生散裂反应,一个质子引起的散裂反应可产生几十个中子,用散裂产生的中子作为中子源来驱动次临界包层系统,就可以嬗变核废物。

今天的科普就到这里了,更多科普欢迎关注本号!


核先生科普


首先我想屏住笑,想问提问者三个严肃的问题:

你是想要核污染呢?

还是想要和污染呢?

还是想要核污染?

我也琢磨透了,很明显:“你是真的想要核污染!”

首先呢,原子弹相对于,它将要处理掉的那些反应堆里的核废料,它们是什么关系呢。它们是炸弹与被炸物的关系。当原子弹爆炸时在原核心区的核原料也会被汽化或炸成粉。你没看错,这是基础知识。别拿原子弹不当炸弹!



为什么会这样?为什么不会像提问者所畅想的,原子弹会把它周围的核废料一并反应掉。

可以斩钉截铁的说:“这是不可能的!”

道理其实很简单,原子弹之所以能被称作是原子弹,要满足两个爆炸条件。

第一,原子弹里的核物质要达到一个临界值(当然了,分量一定要够)。

第二,原子弹的核物质要有一个密封的空间。



我们回过头来再看一看最初的问题。

剩余的核燃料在哪里呢?它们在原子弹外部,而不是在原子弹内部。

那原子弹爆炸后会怎么样呢?剩余的核燃料基本上不会参与核反应(达不到爆炸的临界值)。它们会被炸得粉身碎骨,随风飘逸。


所以呢,最后要下个结论就是:为什么切尔诺贝利核电站没有用一颗小型核弹,将核污染一发爆掉。而是纠集了前前后后几十万人,用生命去封印这座地狱之门?用核弹去炸,这样的处理办法只会让核污染更严重!哪怕是毛子,也不会这么胡来的。


星光之霖


原子弹,和发电厂,中各使用的铀浓缩成度不一样,发电厂用的是轻铀,原子弹使用的是重铀,轻油,不容易发生核聚变,但核材料,会慢慢的污染地区,既使在用原子弹引爆核材料,只能会把核材料更多的泄露,而不会因为核聚变,也就是原子弹,从而一起核聚变爆炸。只会一直泄露核材料。


心中有你helong


切尔诺贝利核电站的核燃料你知道多少吨吗?他是当时世界上最大的核反应堆没有之一。

所有核反应堆都具备抗击核武器攻击的设计理念在里面。这是国际通用做法。另外,核燃料不怕原子弹。如果核爆炸仅仅是吧核电站部分核材料和污染的土壤,尘埃炸到平流层飘荡到其他地方。那苏联不知道要死多少人。

总结一下 核反应堆是可控核裂变,原子弹是不可控核裂变。核泄漏的反应堆。是一种处在衰变过程种的核材料。因为已经停止反应了。但是这种衰变是向周围放射高穿透性射流的尘埃 。核燃料爆炸落到哪里辐射到哪里。你用原子弹炸,等于将放射中的核燃料从天上往下撒。


红猪的翅膀


已经有很多人回答这个问题了。我来做个简单总结吧。

提问非常业余,提问者基本搞不明白可控核裂变和原子弹的区别。

首先,排除掉核电站原料的因素。单纯就说原子弹,目前还没有哪个国家的核武器能爆炸后能实现核原料的充分反应,核武器的爆炸本身就会造成核污染,用这种方式只会加重切尔诺贝利核污染问题。

其次,临界反应不等于火药燃烧,完全不在一个概念上。通过核爆去引发核燃料的临界反应难以起到理想的效果,反而会把本来集中存放的核燃料炸得到处都是,扩大污染面积。

局部的临界反应也对清理核燃料毫无帮助,核反应不是烧天然气,或者木头什么的,提问者应该补充一下知识,而不是靠幻想去理解核污染问题。


长飞8


这多浪费钱??

苏联最不缺啥?

地!

缺啥?

钱!

把核电站周边,划几百公里的禁区,损失远小于派人去处理,何况再费一个核弹呢?


用户6109995648431


这问题太逗了,核辐射是啥


魔龍


我比专家聪明系列问题,自己去查一下多了解点背景知识就不会提出这种问题了,一句两句科普讲不明白你也看不明白,九年义务教育任重道远。


分享到:


相關文章: