http://jackxiang.com/index.php zh-cn http://jackxiang.com/post// jack <xdy108@126.com> Sun, 13 Mar 2011 11:56:09 +0000 http://jackxiang.com/post// ------------------------------------------------------------------------------------------------
现实中的热核反，给专家说得很简单：
几个物理规则：
1.水的沸点随着压力增大而增大。（为何300度在水不是蒸汽，还是液态在原因）
2.A物体对B物体做功，A能量下降。（如：水蒸汽对发电机做功，变为固态水）
3.蒸汽机的动能转为电能是需要通过切割磁感线来完成的。（大学里可能就会说：不必，只要改变磁通量就行了，反正这样就能产生电，无它）
回顾一下：
表征某一区域磁场情况的物理量。匀强磁场通过某一平面的磁通量φ定义为φ=BScos(B, n), 其中B是磁感强度大小, S是平面面积,(B,n)时φ为负值。磁通量的单位是韦伯(Wb)，匀强磁场通过某一曲面的磁通量，等于BSn，Sn是曲面在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。在非匀强磁场中，通过某一面积S的磁通量等于通过许多小面积的磁通量之和φ=∑△φ，而△φ=B△Scos(B，n)，DS是小面积，B是DS上的磁感强度。形象地说，磁通量等于通过某一面积的磁感线的条数。
继续扯淡：
一. 有3个地点：反应容器（核燃料在这里反应），蒸汽发生器，汽轮机
二. 有2个回路：1回路（或称“核岛”）连接反应容器与蒸汽发生器，2回路（或称“常规岛”）连接蒸汽发生器和汽轮机三. 过程：（1）1回路的冷却水流过反应容器时，吸收核反应的热量，温度升高；流过蒸汽发生器时，将热量传给2回路的水，同时温度降低，流回反应容器重新吸热。（2）2回路的水流经蒸汽发生器时，吸收了1回路冷却水的热量而变成水蒸汽，然后进入汽轮机，推动汽轮机旋转，汽轮机通过一根轴带动发电机转子旋转发电；水蒸汽在汽轮机内做功后，又变成液态水，流回蒸汽发生器重新吸热。蒸汽发生器里两个回路的水是始终隔开的，以保证2回路不带放射性。
福岛这核电站68年建的一代沸水堆，不知道安全壳钢筋混凝土多厚，大亚湾的好像是90厘米，这次爆炸的这个电站 是68年建的~比切尔诺贝利还老了15年~
核电站产生蒸汽 的 基本原理是 ： 反应堆压力容器 里面主要 有燃料棒进行反应发热，控制棒控制反应速率 (主要原理是 控制棒 套在 燃料棒外，全都套上反应就停止，全都拉起来反应就最大)；一回路的介质（一般是水，300°左右，高压保证是液态） 流经堆心 把堆心反应产生的热量带给 蒸汽发生器，产生蒸汽同时被冷却（降低几十度）然后回流到堆心重新加热。这个流动是需要主泵提供动力的。问题就出在这里， 如本次大地震，一回路的水循环停下来（可能是主泵失去电源，可能是机械损伤，可能是管路破损太多必须停下来），堆心的热量带不出来了， 而可能由于地震控  制棒驱动机构故障（比如控制棒卡住了，比如控制机构坏掉了），控制棒不能完全落下，关闭反应堆（我不太清楚 日本这个电站的具体结构~控制棒也可能是从下往上插的~反正就是控制棒不能完全套住燃料棒了），反应就一直在进行，残留的一回路水还在堆心（下面童鞋体型 这堆 是沸水堆 ， 直接 堆芯加热介质 成饱和蒸汽，经汽水分离之后直接驱动汽轮机~ 确实…… 刚光想着堆芯的事把这事给忘了~ 不过这个对 堆芯熔不熔 没啥大影响·~）~ 一回路水本来就是高压，温度太高保持不了液态了，就变成气态了，一回路压力就迅速上升 。 所以 新闻上说 日本电站的应急人员已经开始 开启一回路的安全阀，让一回路蒸汽直接排到大气中去。这已经是极端手段~ 这些蒸汽是经过堆心活化的，剂量非常高，排出去是重大污染（按照平时正常运行时候的标准看），但是不排出去 一回路就要爆炸，不排不行。现在排出去了，还炸了，说是氢气爆炸，是有这可能的。一回路内部没有介质了，控制棒又没完全放下去，停堆不成功，  燃料棒就在里面干烧， 温度越来越高，高到什么程度，高到已经融化了包壳。 1200°   这就是新闻里说的 堆心熔融。
这里要说明~ 在换料或事故工况下 一回路停止流转的时候， 核电站 有一个 “余热排出系统” 会启动，负责在此时 带出堆心的 热量，保证堆心不会过热 不发生核事故。但是这个 福岛的电站很悲剧~ ~它的这个 余热排出系统 是需要动力驱动的 ， 也是有抗震等级的~我不知道它这个电站的抗震等级是多少~ 岭澳核电站是二代堆，好像抗震等级是8级~  很明显 现在爆炸的这个日本电站的这个系统完犊子了~ 目前新建的三代核电站的 余热排出系统 是 非能动 的  ， 事故情况下 没动力也能流动~ 能好不少。
目前日本人面临的最大的问题，我感觉这些新闻节目里的砖家 都没提-----堆心熔融物可能会把反应堆压力容器烧穿 造成恐怖的核泄漏（而不是什么压力容器压力过高导致爆炸~）为什么日本现在还在 用海水 从外面给 反应堆压力容器 降温呢？因为如果不从外面降温，里面的核燃料还在链式反应（因为核电站的燃料浓度很低，所以没有核武器那么剧烈，那个老头子说的什么 能从爆炸的形态看出 这是氢气爆炸而不是核爆炸 纯属扯淡，根本不存在核爆炸 ） 温度越来越高， 会烧穿压力容器，熔化的燃料还在反应还在升温，会流淌，只要烧穿了压力容器，熔融的核燃料就会 暴露在空气中，或者接触到 冷却用的海水。 如果空间封闭，可能引起大爆炸 威力巨大~ 如果不封闭 ， 会产生大量蒸汽， 而这些蒸汽都是 直接和核燃料接触过的，剂量非常高。 不管怎么样 只要 熔融物出来了，泄露的剂量就会达到灾难性的程度。
所以现在关注 压力容器的压力没啥意义~ 关键看它会不会被烧穿~不过看那视频上，反应堆厂房 炸成那样…… 不知道 “我们日本同行” 是用什么手段 往反应堆周围注水的~
海水冷却失去控制的反应堆压力容器 ， 短时间还行， 时间长了，首先 现在的压力容器周围水流是否通畅不知道~ 搞不好蒸发量过大，会结盐 冷却效果下降~ 其次 不知道氯离子应力腐蚀是否会迅速发展~我比较悲观~ 感觉很可能会 烧穿压力容器 ， 堆芯熔融物暴露在外这次 这老电站可能会出很大的问题~新闻节目里 那些专家 说 ， 这次电站爆炸，大家不要担心会发生 切尔诺贝利 的灾难， 因为 二十五年来 核电站的 安全设计 已经大大提高~话是没错~ 新电站确实基本不会出事~不过很悲剧  ， 这次爆炸的这个电站 是68年建的~比切尔诺贝利还老了15年~=。=!
不过就算烧穿了应该也确实不至于像 切尔诺贝利 那么惨~ 因为 切 电站 是石墨堆~  石墨暴露燃烧产生的粉尘 太大量了~ 而且有吸附作用~不知道这次如果烧穿了 接触到冷却的海水 产生的蒸汽 剂量是个什么水平~
只要到反应堆失水堆心熔融这个程度， 就已经是级别非常高的核事故了~ 可以说是核电站的终极事故了~ 产生什么后果都有可能， 看造化了~此时的核反应已经失去控制~ 想靠冷却让核反应停止是不可能的~只能等融化的核燃料混了足够多的东西，自己到临界以下~ 自己慢慢熄灭~



这里还要交待一下，天然铀矿99.28%是铀238，只有0.7%是铀235。铀235更容易产生核裂变，也是作原子弹的材料。铀矿中235/238的比例是从地球形成时到现在亿万年中的自发衰变率定下来的。所以在世界各地的铀矿基本都保持这个0.7：99.28的比例。
1983年法国的一个核技术员在检验一块从非洲加蓬出产的铀矿石时，发现那块铀矿石中的铀235含量比一般矿石减少了许多，算起来那批矿石中竟少了几百公斤铀235，足以制造一百颗威力强大的核弹。他为此结果大吃一惊，连忙层层上报，可进一步的调查结果却发现这批矿石不可能被预先提取过，而是在地壳中采来铀235含量就低。
这是为什么呢？唯一可能的解释就是这批铀矿石在出土之前已经在核反应堆中被“烧”过，使有铀235的比例下降。
可这怎么可能呢？商用的核堆中燃料都要经过多次提纯，使铀235的含量提高，否则过多的铀238就会大量的吸收中子，使链式反应中断。天然铀矿中的铀238远远高于能让裂变核反应可以持续的含量。加篷铀矿的这一发现使某些宗教人士大为兴奋，认为那史前核反应是经上帝之手。民间飞碟专家也认为找到了外星人来访的证据。
说起来答案十分简单，原来在远古时代铀原子刚形成的时候，铀235是很多的，而铀238相对较少，因此在二十亿年前形成的铀矿石中，自发出现链式反应的可能是有的。
可是，那铀矿中一旦出现链式反应，怎么不象原子弹一样轰的一声炸得粉碎呢？研究证明，加蓬的史前反应堆至少运行过几千万年。是谁在这漫长的年月里精确地控制着核反应的速度？要了解个中原委，还要听炉匠再讲一个原子炉的秘密。原来刚从铀核裂变出来的中子，跑得飞快，转眼就飞得很远，只有很少的机会核周围的另一个铀核相撞引发另一次裂变。这时如果在周围放一些较轻的原子核，如碳，氢和氧核，使那快中子与轻原子核相互作用变得较慢，就能大大提高与另一个铀原子核相撞的机会。这样同样多的铀燃料，减速剂多些，慢中子就多些，核裂变的速率就高，反之减速剂少些，慢中子少，核反应速率就低。今天的核堆就是用这种原理，用插入减速剂来维持制平稳的裂变速度。但是，核堆的控制非常复杂，搞不好就会出现切尔诺贝利或三里岛那样的核事故。那加蓬天然核反应器是怎样在无人的情况下建造和运行的呢？
原来这也很简单。这铀矿本来处于接近但又不能产生链式反应的亚临界状态，当雨季到来地下水渗入矿脉，水中的氢和氧原子核就能使中子减速，产生的慢中子多了，就出现了链式反应。链式反应的能量把水变成了高压蒸汽并把地下水逐出矿脉，水位低了慢中子就少，反应就减慢。反应慢了矿体就逐渐冷却，水位又上升，使链式反应重新加快。在这巧中之巧的巧合之下，加蓬铀矿石中的天然反应堆就日复一日地稳定地运行。旱季来临，反应堆就完全停下来，直到下一次雨季。这核反应历经了千万年之久才使这一大块矿脉中地铀235含量减少。
我们能否从这自然的巧妙设计中学到点什么呢？能不能仿造它建不用人管也极为安全地核堆，永远避免切尔诺贝利那样地事故呢？实际上人们已经发明了这种设计，就是目前绝大多数地商业核堆使用的“轻水堆”。这种堆在密封仓内把燃料棒堆到亚临界状态。只有当水进入堆中时，慢中子多起来核反应才能开始。如反应过强产生的蒸汽会自动降低慢中子比例而使反应速度慢下来。这样反应堆不会因失水产生过热而失控。

]]> http://jackxiang.com/post//#blogcomment <user@domain.com> Thu, 01 Jan 1970 00:00:00 +0000 http://jackxiang.com/post//#blogcomment