铀燃料通过核分裂产生热量。大的铀原子分裂成更小的原子,这样就产生热量及中子(构成原子的一种粒子)。当中子撞击另外一个铀 原子时,就触发分裂,产生更多的中子并一直继续下去。这就是核裂变的链式反应。GlYAUAYiQ05GVB9VWFgdUA0=
而现在的情况时,当一堆燃料棒凑在一起时就会很快导致过热,然后在45分钟后就会导致燃料棒融化。但是值得指出的是,在核反应堆内的燃料棒是绝对不可能导致像原子弹那样的核爆炸的。制造一颗原子弹实际上是相当困难的(不信你们可以去问问伊朗)。当年切尔诺贝利的情况是,爆炸是由于大量的压力积攒,氢气爆炸然后摧毁了所有的护罩,然后将大量的融化的核心挥洒到了外界(就像一颗“脏弹”)。这样的情况为什么在日本没有发生,及为什么不会发生,请继续看下面。HAMCCQN0S05EVRlRCgsfVFg=
为了控制链式反应的发生,反应堆操作员会用到“控制棒”。控制棒可以吸收中子,从而瞬间停止链式反应。一个核反应堆是这样设计的:当一切正常运转时,所有的控制棒是不会用到的。冷却水会在核心产生热量的同时带走热量(并转化为蒸汽和电力),并且在常规的250摄氏度的运转温度下还有许多余地。GgIMUwp2FktOVh1bCQ9NWw8=
而挑战在于将控制棒插入并停止链式反应后,核心依然在产生热量。虽然铀元素的链式反应已经停止,但是在铀元素的核裂变过程中会产生一些具有放射性的副产品,比如铯和碘同位素,这些元素的放射性同位素会最终衰变为更小的原子,然后失去放射性。在这些元素的衰变过程中,也会产生热量。因为它们不会再从铀元素中产生(在控制棒插入之后铀元素就停止衰变了),所以它们的数量会越来越少,然后在衰变结束的过程中,大约几天时间内,核心就会最终冷却下来。GgpQUgQhERxAA0xXXAgZVlk=
目前让人头痛的就是这些余热。
核反应堆内的第一类放射性物质就是燃料棒中的铀元素,及放射性副产物铯和碘同位素。这些物质都在燃料棒内部。
而除此之外,还存在第二类放射性物质,产生于燃料棒外部。而首先需要说明的是,这些外部的放射性物质的半衰期都非常短,这意味着它们会在很短的时间内衰变为没有放射性的物质。“很短”的意思就是几秒。所以即使这类放射性物质被释放到自然环境中,他们也是毫无危害的。为什么呢?因为大约就你在读完“R-A-D-I-O-N-U-C-L-I-D-E”的这几秒内,这类物质就衰变到完全不具有放射性了。这类放射性物质就是氮-16(N-16),也就是氮气(构成大气的气体之一)的具有放射性的同位素。GlQGUAZ0SxgVVhgADF9IVF8=
另外就是一些稀有气体比如氩。但是这些物质是如何产生的呢?当铀原子裂变时,会产生一个中子。大部分的这些中子都会撞击到其他的铀原子由此链式反应就一直持续发生。但是其中的一些会离开燃料棒并撞击到水分子,或是冷却水中的空气。然后,一个不具有放射性的元素就会“捕获”这个中子,并变得有放射性。而就如前文所述,在数秒内它就会衰变到它本来的面目。HFcGVFFzS0oRXxhUVg9KW1o=
上面所描述第二类的放射性物质在接下来要讨论的核泄露中非常重要