近期大火的HBO迷你剧《切尔诺贝利》讲述了在年乌克兰北部位处白俄罗斯边境的人类史上最触目惊心的严重核泄漏事件。在剧中,有一个片段,切尔诺贝利核电站的4号反应堆废墟上燃烧着熊熊大火,情况相当危急,医院已经人满为患,放射物肆无忌惮的毁坏着人们的身体。致命的辐射尘一路从苏联飘向瑞典。空气由于由于铀核心的暴力在空气中散发着光。当时人们的应急预案只能是将成百上千的沙石和硼倾倒在反应堆上。
回到现实中来讲,沙石和硼起到了什么作用呢?为什么他们会使用沙子和硼呢?日本核电站泄漏用了什么样的解决方案呢?现在为什么不用沙石和硼?
反应堆起火是最惨绝人寰的事。
来自伊利诺伊州立大学的核反应堆工程师Huff教授说,让一个燃烧的反应堆核心暴露在空气下会面临两个层级的问题。
第一个问题是这会是一个不间断的核裂变反应。铀不断的向外发射中子,接着中子不断向其他的铀原子撞击并分裂它们。那些铀原子会释放更多的能量,让情况雪上加霜。这一反应也不再受到限制,也会释放出极高水平的直接辐射,对任何接近它的人产生致命的威胁。
第二个问题也更加严峻,火会向空中释放大量的浓烟和尘埃以及碎片。所有这些都是来自核反应堆,其中还有一些实际上是直接来源于反应堆核心。这就包括了在铀原子分裂时形成的相对重量较轻的元素种类(或者同位素)的混合物。
“像这样的事故的危险部分就是这个,”Huff说,“这些同位素,有一些对人类是有毒的。而且有一些比你日常能够接触到的辐射更甚。还有一些除了毒性和放射性之外,还非常容易在环境中转移。”
切尔诺贝利释放出的浓烟含有大量的碘,这种毒物能够飘到数百英里之外的地方。最终它能进入河流,然后进入植物、动物和人类身体中。我们的甲状腺依赖于碘,因此会像吸收正常碘一样吸收碘,然后成为我们体内一个长期存在的严重放射源。
核灾难发生后,在受影响区域的人们会吃碘片,为的是补足身体的碘储备,防止甲状腺吸收任何的放射性碘。
沙和硼
倾倒沙子和硼是想要同时解决问题一和问题二。
沙子能够灭火,阻止夺命浓烟的释放。而硼从理论上来讲可以阻断核反应。
因此,向4号反应堆核心倾倒足够多的硼,理论上可以吸收大量的放射出的中子,以至于中断裂变反应。
但是在切尔诺贝利这个案例中,向反应堆倾倒硼和其他的中子吸收物没能奏效,一部分是因为由于发电站的设计,临时需要直升机进行倾倒作业。
“剧烈的辐射杀死了数名飞行员,”BBC在年报道,“现在我们才得知,尽管他们牺牲了生命,但是几乎没有中子吸收物达到了核心。”
苏联的这个方法是可行的。而在今日的类似灾难中,应急团队可以基于相同的理论采取行动。
现代的反应堆更加安全,而且对于各种问题的准备更充分——但是它们的应急手册里仍会使用到硼
现代反应堆配备有化学喷雾,能够淹没整个反应堆大楼,在放射性同位素出逃之前就将其从空气中铲除。而且不像切尔诺贝利,现在的核设施是整个被密封在水泥和钢筋的结构里。这些密封的外壳至少在理论上是可以扛得住爆炸的。
即便如此,美国原子能管理委员会(NRC)为全国运行中的98个核反应堆起草了数百页厚的应急手册,能够在危机关头指导应急人员如何操作。
你在手册里能找到什么时候应该向核心倾倒大量的硼(当反应堆无法正常关闭时),当敌对势力攻击核电站时应该怎么做,还有当大量放射性物质进入大气之后,谁应该宣布疏散。
自事件以后,NRC为更加极端的灾难事件准备了指导手册。但是,Huff说,要扑灭暴露的反应核心上的火永远要用到硼和沙。