核事故的堆芯熔毀沉降后,到底還可以繼續(xù)反應(yīng)多少年?

不論是切爾諾貝利還是F島的7級事故,都是到了反應(yīng)堆堆芯徹底熔毀并泄露的最嚴(yán)重階段。根本原因在于其中最主要是核反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障。切爾諾貝利事故中是人為提前關(guān)掉了冷卻系統(tǒng)做實驗,而后來又發(fā)生了一連串的人為操縱失誤。或者因外界因素自動停止運作。F島事故就是因為大海嘯導(dǎo)致廠房全部斷電,冷卻系統(tǒng)和讓反應(yīng)緊急停止的控制棒插入系統(tǒng),因為沒有電力而全部動彈不得。一般的反應(yīng)堆插入控制棒,都是設(shè)計成在堆芯容器的正上方,這樣萬一斷電,控制棒也可以在松閘以后,依靠自重瞬間完全下降到堆芯內(nèi)部,實現(xiàn)緊急停堆。而F島方面的控制棒居然是從下往上插入的;一旦完全斷電,神仙也沒辦法!這樣的腦C設(shè)計也是真到家了。而一旦因為冷卻系統(tǒng)關(guān)閉或者控制棒系統(tǒng)失效。

堆芯繼續(xù)核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量,會不斷的累積在堆芯內(nèi)部,迅速地將冷卻劑烤干。當(dāng)燃料棒外層所包覆的鋯錫合金,因無冷卻的反應(yīng)堆內(nèi)溫度過高,超過其2000多攝氏度的熔點時,就會讓反應(yīng)堆燃料棒中的核燃料,也就是氧化鈾開始熔穿鋯錫合金外殼而外泄。此時就是堆芯的整體熔毀過程的開始。一般百萬千瓦級的反應(yīng)堆的堆芯內(nèi)部,裝燃料量很大,多達160到260噸。如此多的核燃料,本來是相互有金屬外殼包裹,而且中間有液態(tài)冷卻劑進行持續(xù)的降溫和減緩反應(yīng)速度。而一旦開始熔毀,一兩百噸的高溫和燃料熔融成一整塊巖漿一樣的極高放射性物質(zhì),那么這就是7級災(zāi)難性核事故的開始。已經(jīng)熔毀的、呈現(xiàn)液態(tài)的鋯錫合金,此時不再是保護外殼,而成為擴大事故、助紂為虐的危險物質(zhì)。因為堆芯內(nèi)的高溫高壓水蒸氣,會和鋯錫合金劇烈反應(yīng)。

產(chǎn)生大量的危險氫氣。其實這類反應(yīng),在平時正常運行的核電站,甚至包括核潛艇和核動力航母的堆芯附近,也是會有輕微的發(fā)生。也會有一定量的氫氣在堆芯之外的安全殼頂部聚集,因此不論是核電站安全殼內(nèi)部還是核潛艇內(nèi)部,除了嚴(yán)禁明火外,再就是有隨時運行的除氫裝置,把產(chǎn)生的少量氫氣隨時消除。事故后大量聚集的氫氣無法處置,很快會引發(fā)大規(guī)模的氫爆,炸毀本就脆弱的安全殼。在堆芯外金屬容器和安全殼在2000攝氏度以上的高溫下分別被巖漿一樣聚集在一起的熔融堆芯燒穿后,會繼續(xù)往更往下的地層沉降。先是熔穿下面的保護性混凝土,最后會進入天然地層,不斷的往下燒穿。這樣就會形成一個不斷往地層深處擴展的人造溶洞。甚至有人夸張地說可能會最終燒穿地球。瀚海狼山(匈奴狼山)認(rèn)為燒穿地球未必,但燒穿地殼倒是有可能。切爾諾貝利核事故之初,抓住時機向反應(yīng)堆之上和地下層中,以巨大的犧牲,人工投入了大量的硼酸和鉛,以減緩熔融堆芯的反應(yīng)下沉速度,實現(xiàn)“冷停堆”,即熔融堆芯裂變反應(yīng)減速后,混合物逐漸冷卻而固化,逐步停止下沉。

但是F島事故中幾個堆芯已經(jīng)全部熔毀,卻根本沒有人工阻止下沉的措施。最多是從上面灌入海水,但是海水只能部分降溫熔融堆芯的上部,對下面的熱熔堆芯繼續(xù)燒穿地層毫無辦法。因此福島幾個熔毀堆芯到底沉降到什么地步了?外界根本是一無所知!如果不斷下沉的堆芯遇到大規(guī)模的石油天然氣,或者引發(fā)巖漿的人造上涌通道,那么都是巨大的新災(zāi)難。那么為何大部分核燃料正常發(fā)電只能持續(xù)使用3年左右,而F島事故已經(jīng)發(fā)生10年以上,堆芯為何還沒冷卻呢?這就在于:3.5%豐度的鈾原料用來正常發(fā)電,3年后只能消耗其中的40%,三年后,堆芯的熱中子密度已經(jīng)不夠,反應(yīng)效率嚴(yán)重不足,而且堆芯燃料棒已經(jīng)開始逐步變形。因此正常發(fā)電堆必須換燃料。剩余的60%仍然無法利用。而事故熔毀堆芯以后,這剩余的,60%以上的鈾燃料又開始無序地密集接觸和持續(xù)反應(yīng)。這個過程就不按照正常的套路來了。其自然熄滅的時間可能幾千年,也可能幾萬年到幾十萬年。到底為害多久?誰也沒最終的時間表。