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爐心熔解

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爐心熔解(英語:meltdown),又稱為核熔燬熔毀,是核反應堆因無法及時冷卻而熔化造成的損毀。爐心熔解後可引發具有放射性物質外洩,影響人類及其他生物的健康。在核電站中,爐心熔解穩定化系統(Core Melt Stabilization System)會用來減緩爐心熔解的影響,並確保核心保護殼的完整性。

核泄漏雖也可指使用核動力的航海器具(如潛艇航空母艦等)所發生的災害,不過一般是指用核電站內發生的核熔燬事件,例如切爾諾貝爾核事故福島第一核電站事故

原因

爐心熔毀的原因可能有以下幾種:[1]

  1. 反應堆冷卻劑的冷卻能力異常降低或喪失(核電站冷卻劑喪失事故英語Loss-of-coolant accident
  2. 應對爐心異常的輸出上昇時,緊急停止英語Scram控制棒完全插入以緊急停機)失敗
  3. 爐心發生異常過渡變化
  4. 大地震、重量物落下等造成爐心受損(包括被覆管因高溫而脆化受損的情況)
  5. 冷卻水的迴路受阻造成冷卻能力降低

其中最主要是核反應堆的冷卻系統發生故障或因外界因素自動停止運作,即使控制棒已插入爐內,核裂變反應產生的熱也會將累積在爐內,將水燒乾。當燃料棒所包覆的錫合金(Zircaloy)[2]因爐內溫度過高而達到兩千多度的熔點時,便可能使反應堆燃料棒中的核燃料氧化鈾外洩出燃料棒。

危害

爐內的水沸騰後所形成的高溫水蒸氣合金接觸時,會分解出氫氣

Zr + 2H2O → ZrO2 + 2H2

當氫氣無法排出而累積,與空氣混合後,則可能會發生氫氣爆炸而損壞壓力容器及圍阻體。

爐心熔解之後果可能是放射性物質逸出反應堆壓力槽,甚至是圍阻體

沒有破壞圍阻體的核泄漏所發出的輻射導致的危害大多遠比核武器的小,但若圍阻體損壞,對鄰近土地的長期污染很有可能遠超過核武器爆炸。這是因為核電站儲存的燃料及核廢料量遠超過核子彈,因此原子彈的污染在短期內就會降低到可接受程度,而核電站嚴重事故釋出的污染物質,不但數量龐大,也有數萬年以上的半衰期。

另外,核泄漏雖然不一定總會引發核災害,但已是已知核能應用上的最大安全及環保隱憂。

發生過的爐心熔毀事故

參考文獻

外部連結