切尔诺贝利事故中发生了什么?
切尔诺贝利发生了什么?今天,我们将谈论切尔诺贝利。
切尔诺贝利
切尔诺贝利是典型的核电站,主要原理是核裂变反应。那么什么是核裂变呢?
很多人脑子里通常会想到原子弹。
然而,这只是作为一种武器。其实核裂变也可以为人类的活动提供大量的能量。
我们以铀-235为例。如果我们用一个中子轰击铀-235的原子核,它会分裂钡和氪,释放出2-3个中子。
物质反应后的总质量小于反应前的总质量,所有损失的质量都转化为能量。根据质能方程E = MC ^ 2,我们可以计算出大约有200 mev的能量被释放出来。
释放出来的中子可以继续轰击其他的铀-235,引发一系列的核裂变反应,这就是所谓的链式反应。
核裂变反应有多剧烈?
这么说吧,只有一克的铀-235,如果完全裂变,会产生相当于20吨TNT炸药的能量,足以炸毁120米范围内的建筑。
核反应堆
切尔诺贝利实际上是一个依靠核裂变反应提供能量的核电站。主要设备是核反应堆。那么核反应堆是如何提供电力的呢?
我们都知道核裂变会释放出大量的能量。如果将冷水倒入其中,冷水的温度会升高,直到它形成蒸汽。蒸汽从出口排出后,会通过汽轮机变成液态水,并带动汽轮机转动,从而实现供电。
在整个过程中,核裂变释放的能量通过水和蒸汽的状态变化实现汽轮机的转动,进而提供电能。
但是必须控制反应堆的反应速率,科学家想到的办法其实就是控制中子数的含量。如果中子数减少,核裂变反应自然会减少。反应堆的控制棒可以吸收中子,也就是说我们通过控制插入控制棒的数量来控制反应速率,插入的反应棒越多,反应速率越慢。
那切尔诺贝利为什么会出事?
操作错误
切尔诺贝利事故与工程师的操作有很大关系。当时一直有做“停电试验”的计划,意思是停电时如何维持供电?
科学家想到的办法是使用柴油发电机,但是启动柴油发电机大约需要1分钟,所以需要保证停电后1分钟内能够继续提供电力。科学家发现核裂变反应仍有余热,可以依靠惯性继续驱动汽轮机运转,提供电力。
于是,他们从1982开始实验,前三次都失败了。1986年4月26日开始第四次测试。首先要模拟断电,所以要降低电抗器的输出功率。
结果在这个过程中,反应堆内产生了衍生物氙-135,它能不断吸收中子,进一步降低了核反应堆的反应速率。这种现象被称为“反应堆中毒”。
为了提高反应速度,工作人员想到了拔出控制杆。但根据安全规定,仍需要至少28根控制棒,以确保紧急情况下的安全。但是他们只保留了18。也就是说,这个时候,只要有一点点扰动,就可能发生爆炸。
不幸的是,由于一系列的误操作,最终发生了爆炸。应该说本来是一个小错误,却酿成了巨大的灾难。
真的能埋葬过去吗?
事故发生后,消防队第一时间赶来救援,却被告知这是一起普通火灾。结果有两人因为辐射超标当场死亡,其余28名消防员也因为辐射超标很快全部牺牲。
当时,1200吨燃料仍在受损的反应堆堆芯中燃烧,辐射粒子进入大气,随风飘散。这对周围的环境造成了很大的影响。
所以首先要控制火势。苏联政府派出300架直升机向反应堆投掷混有硼酸的沙袋,控制火势用了600吨。但其中27人几天后死于辐射过量。
虽然火势得到控制,但并没有遏制核污染和核威胁的蔓延。尤其是以前消防队灭火喷了很多水,都积在反应堆下面。如果熔化的铀和石墨遇到水,就会发生大爆炸。科学家估计,如果所有这些铀被炸毁,整个欧洲将被夷为平地。
于是,消防员冒着生命危险进入现场,将水抽干。最后这些消防员都死了。此外,苏联政府还出动直升机投掷了2400吨铅,以便灭火。但铅遇热会溶解,人吸入铅会中毒,所以这些飞行员都牺牲了。
这只能解决核威胁。至于核污染,最大的问题是它会渗透到地下,污染地下水。于是,政府转移了10000名矿工,挖了一条150米深的隧道,在炉中心周围又挖了30米,注入大量冷却剂,然后用一层水泥墙围起来。在未来,这些矿工中有1/4没有活到40岁。其他活下来的基本都是百病缠身。
接着,苏联在爆炸的反应堆周围建造了一个长170米、宽66米的钢制石棺,将整个反应堆封闭起来。
但这并没有解决空气中的污染物。苏联政府派直升机喷洒一种叫做“气泡”的液体,这种液体可以混合辐射,叫做“膏药”落到地面上,然后请人清理这些“膏药”,清理这些“膏药”的叫做654.38+万预备役军人和40万平民。最后这些人基本都是早死或者身体残疾。
经过这样惨烈的抢救,事故情况才得以稳定。因为挽救局势,苏联投入了大量的人力财力,最终导致了苏联的解体。
但是,当年的石棺只有30年的寿命,也就是说在2006年,这个石棺是没有办法封闭事故现场的。苏联已经解体,切尔诺贝利现在在乌克兰,乌克兰没有经济能力重建一个石棺。
铀的半衰期是24000年,也就是说辐射减半需要24000年。如果任其发展,这将是对整个世界的巨大威胁。
后来在世界多国的共同努力下,重建了一个新的石棺。
今日切尔诺贝利
几年前,科学家们回到了切尔诺贝利的隔离区。我以为这里会死,就算有动物,也是那种被辐照过的畸形动物。
没想到,隔离区成了野生动物的天堂。这里的动物虽然遭受辐射,但辐射与人类对它们造成的伤害相比不算什么,所以这次事故对它们来说成了好事。
在隔离区,再次出现或引入的动物有:
山猫、猫头鹰、白鹭、天鹅、棕熊、欧洲野牛、蒙古野马、獾、海狸、野猪、鹿、麋鹿、狐狸、野兔、水獭、浣熊、狼、水鸟、灰蓝色山雀、黑松鸡、黑鹳、鹤和白尾鹰。
可以说是生机勃勃。
你看,对于动物来说,人类可能比核武器更可怕。