基本介紹
- 中文名：核熔毀
- 類別：核反應堆事故
- 起因：燃料集合在核心等
- 例子：車諾比事故
- 後果：十分嚴重
- 防禦：為水冷卻
簡介,起因,事件順序,對損失的三最後的防禦冷卻,作用,發生了的熔毀,核熔毀的其他理論後果,反應器設計,
簡介
A 核熔毀 是一種嚴重的核反應堆事故。 當核電站系統或其組成部分聚合失敗導致反應加劇時，可能發生 核心 被不適當地控制和冷卻，在某種程度上包含的被密封的核燃料鈾或鈽以及高度放射性核裂產物開始過度加熱和熔化。熔毀被認為是一種非常嚴重的問題，因為監控的反應器遏制機制將失控，從而帶來高度放射性和有毒性放射性元素微粒釋放到大氣和周圍環境中。 從工程學角度講，熔毀可造成反應器的嚴重損壞和綜合性破壞。
同樣，若核熔毀的控制器完全損壞，甚至出現反應堆核心損傷。 這種情況下一個核反應堆需要大面積整修以致廢棄。 例如 車諾比事故發生時，在其周圍形成了一個大面積的永久性無人區。
A 核爆炸 因為，故意，反應器核心的幾何和構成不要允許特殊條件必要為核爆炸，不起因於核熔毀。 然而，導致熔毀的條件也許導致非核爆炸。 例如，數供給遊覽事故動力造成蓄冷劑迅速地受超壓，造成a 蒸汽爆炸.
起因
在許多情況下，由於a，燃料集合在核心可能熔化 壓力控制事故損失 a 蓄冷劑事故損失 (所在地)，未管制的力量遊覽或者火在燃料集合附近。
在壓力控制事故損失，局限的蓄冷劑的壓力在規格之下下跌，不用手段恢復它。 這也許在某些情況下減少 熱傳遞 效率(當曾經時 惰性氣體 作為蓄冷劑)和在其他願形成’蒸汽圍攏燃料集合的絕緣的‘泡影(為 被加壓的水反應器). 在後一種情況下，由於蒸汽‘泡影的’地方化的熱化由於 朽爛熱要求的壓力崩潰蒸汽‘泡影’也許超出反應器設計規格，直到反應器有時間變冷靜。 (這個事件不發生 沸水反應器.) 在蓄冷劑事故損失，蓄冷劑(是的典型地被去離子的水，惰性氣體或者液體鈉)物理損失或保證蓄冷劑的充足的流速的方法的損失發生。 蓄冷劑事故損失和壓力控制事故損失在有些反應器緊密地相關。 在一台被加壓的水反應器，蓄冷劑事故損失可能也導致蒸汽‘泡影’對形式在核心由於失去作用的蓄冷劑過熱或由蓄冷劑迅速損失造成的壓力控制事故隨後損失。 在一次未管制的力量遊覽事故，一個突然的力量釘在反應器超出反應器設計規格由於在反應器的突然的增量 反應性. 未管制的力量遊覽發生由於重大修改影響一個核鏈式反應的指數率的參量(例子包括拋出控制桿或重大修改調解人的核特徵，例如由急流冷卻)。 在特殊情況下反應器也許進行情況以著名 瞬發臨界. 結構和基於核心的火也許嚴厲地也危及核心和潛在地造成燃料集合熔化。 結構火在管道系統絕熱材料也許直接地加熱燃料集合(例如在火期間在核心附近)或它在某些情況下可以防止操作員的損失控制電子或接線快反應傷亡(例如在期間 褐色輪渡火 在哪控制丟失了在幾個小時，但在哪些核心未被損壞)。 在某些反應器設計它是可能的為了氫或石墨能點燃在反應器核心裏面。 火在反應器裡面在蓄冷劑也許由疏忽仔細地控制相當數量氫，空氣加法對核反應堆的某些類型，蓄冷劑的未管制的反應器的熱化或調解人造成由反應器事故的種類被列出的以上，或者由一個外部來源。 火可以是更多嚴厲傷亡為減輕與石墨，因為，無需採取適當的防備措施的核反應堆 Wigner能量 可以積累例如很大地將增加火的嚴肅(在期間 高空測風儀火).
總計，當燃料集合在他們的熔點之外，是激昂這些案件，反應器熔毀發生。 在某些情況下(例如 車諾比事故)這也許是幾乎瞬間的，並且在其他它可能採取幾小時或更多(和在 三英哩海島事故). 一個核反應堆不必須保持重要為了核熔毀能從那以後發生 朽爛熱 在反應器關閉了之後，或火可能繼續長期加熱反應器燃料集合。
事件順序
什麼發生，當反應器燃料融解取決於反應器設計，並且是臆想和一些實際經驗主題(如下所示)。
在一個核反應堆的核心可能熔化之前，一定數量的事件或失敗一定已經發生了。 一旦核心熔化，它幾乎一定將毀壞反應堆壓力殼的燃料捆綁和內部結構(雖然它可能不擊穿反應堆壓力殼)。 (筆記那核心在 三英哩海島 幾乎完全地熔化了，但在反應堆壓力殼之內停留。)，如果融解下降入池水(例如，蓄冷劑或調解人)，稱燃料蓄冷劑互作用的蒸汽爆炸(FCI)是可能的。 如果空氣是可利用的，所有被暴露的易燃的物質將劇烈地大概燒，但溶解的核心的液體本質提出特別問題。
在最壞的情景，公開 遏制 無法在早期， (由於說FCI在反應堆壓力殼之內，拋出一部分的船作為飛彈-這是1975年Rasmussen的‘阿爾法方式’失敗(WASH-1400)研究)，或者那裡能是大氫爆炸或其他超壓力事件。 這樣事件能驅散繆斯女神濕劑和揮發性分裂產品直接地入大氣。 然而，這些事件根本上被認為難以置信在現代‘大幹燥’遏制。 (WASH-1400報告在1991年以前代替了 NUREG-1150 研究。)
它似乎是一個未解決的問題在何種程度上溶解的大量可能通過結構熔化。 溶解的反應器核心可能擊穿反應堆壓力殼和遏制結構和燒毀(核心具體互作用) 地水 (這迄今未發生在任何熔毀： 看見中國綜合症狀). 用一個快中子反應堆它是可能的它熔化的溶解的大量也許與所有材料混合，稀釋下來對一個不重要的狀態。 當水煮沸了，水被減輕的反應器將是不重要。 在 車諾比事故當它從石墨調解人，熔化了並且流動了，燃料變得不重要。 如果熱 鈾二氧化物 結合與 鐵(II)氧化物 a 共晶 被形成比它否則也許造成的燃料變得流動。
注意車諾比的溶解的核心在核心具體互作用之前創造由它的反應器大廈，即，樓梯結構和到位結凍的渠道流動了。 在反應器的地下室在車諾比，一頭大“大象的腳”被凝結的核心材料被發現了。 此外，時延和缺乏一個直接方式向大氣將運作極大改良放射學發行。 發生的所有蒸汽explosions/FCI主要大概將運作增加冷卻核心殘骸。 然而，地水可能嚴厲地是 沾染和它的流程能在遠處運載污穢。
在最佳的案件情景，反應堆壓力殼將拿著溶解的材料(和在 三英哩海島)，限制大多數對反應器的損傷。 美國核社會 儘管熔化燃料的大約三分之一說“反應堆壓力殼維護了它的正直並且包含了損壞的燃料”。 然而三英哩海島例子在預言這樣行為也說明困難： 它體驗的反應堆壓力殼未被修造和未預計，承受溫度當它接受了它的熔毀時，但，因為收集在船的底部和在初期冷卻的某些熔化材料在事故，它創造了抗性殼反對進一步壓力和熱。 這樣可能性未由設計反應器，並且不會在複製情況下必要發生的工程師在船正直的保存預言，但主要看了作為儀器。 (然而，值得注意的是，反應堆壓力殼是在a裡面 遏制大廈和在所有美國核工廠，因此反應堆壓力殼的失敗不會意味放射性材料被釋放入環境。)
CANDU 反應器用一個設計和一般二，至少大低溫和低壓水水庫在它的燃料或蓄冷劑渠道附近。 一個是大塊重水調解人(一個分開的系統從蓄冷劑)，並且秒鐘是光水被填裝的盾坦克。 它顯示甚而在嚴厲損失蓄冷劑情況下這些備用吸熱器是充足防止燃料熔毀在冠軍(使用調解人吸熱器)，或者破壞核心船如果調解人最終煮沸(使用盾坦克吸熱器)。 [亞倫等]
對損失的三最後的防禦冷卻
很多工作進入一個嚴肅的核心損傷事件的預防。 如果這樣事件是發生，三個不同物理過程預計增加事故的開始的之間時間和時候，當大放射性釋放可能發生。 了解也是重要的那保留核裂產物在核心之內有一段時間了將減少放射性發行的大小。 這是，因為最壞的同位素在核裂產物混合物短小居住。 例如，如果在核心發布了所有碘一個星期，在重要性由a之後終止 逃走 然後 甲狀腺 藥量由人口遭受了低比，如果 碘 一個小時，在反應器逃走了之後，逃脫了植物。 當時 車諾比 事故有 可怕現場之外 影響許多放射線在大廈之內保持，如果大廈是出故障，並且塵土將被釋放入環境然後的核裂產物特定大量的發行比的核裂產物同一大量發行變老了二十年將有一個更小的作用只接受了一個短冷卻時間(以同一化學製品和外形) (例如一個小時)，在核反應被終止了之後。 然而，如果一個核反應是再發生在車諾比工廠內(例如，如果雨水是收集和作為調解人)然後新的核裂產物將有一個更高的專性活動和因而造成更加巨大的威脅，如果發布了他們。 N.B. 要防止崗位事故核反應步驟採取(例如增加中子毒物到地下室的關鍵部分)。
這三個因素將提供另外的時間給設備操作員為了緩和事件的結果：
為水的需時煮沸(蓄冷劑，調解人). 假設那事故發生反應器當時將逃走(所有控制桿的直接和充分的插入)，如此減少輸入的熱力和促進延遲煮沸。 為燃料的需時熔化. 在水煮沸了之後，然後為燃料的需時到達它的熔點將由供熱口授由於核裂產物朽爛，燃料的熱容量和燃料的熔點。 為溶解的燃料的需時破壞主要壓力界限. 為核心的熔融金屬的需時破壞主要壓力界限(在 淡水反應堆 這是壓力容器; 在 CANDU 並且 RBMK 反應器這是的一些被加壓的燃料渠道)將取決於溫度和界限材料。 是否燃料遺骸的重要在條件在損壞的核心裏面或以遠將扮演一個重大角色。
作用
核熔毀的作用依靠 安全特點 設計入反應器。 如果它發生，一台現代反應器被設計使熔毀高度不太可能和包含一。 在將來 被動地安全 或 固有地安全 設計將使可能性極為不太可能。
在一台現代反應器，是否應該包含核熔毀，部份或總，在反應器的裡面 遏制結構. 因而(假設，其他大災害不發生)，當熔毀將嚴厲地損壞反應器時，可能沾染整體結構與高度放射性材料，單獨熔毀一般不會導致重大輻射發行或危險公眾。 因此作用主要經濟.
實踐上，然而，核熔毀經常作為災害一個更大的鏈子的部分(雖然有那么少量熔毀在核能的歷史上沒有總結一個可信結論至於統計信息的一個大水池什麼“經常”在這些情況下發生)。 例如，在車諾比事故，當核心熔化了的時候，已經有大蒸汽爆炸和石墨火和放射性污穢主要發行(和與幾乎所有 蘇維埃 反應器，那裡是沒有 遏制結構 在車諾比)。
發生了的熔毀
NRX安大略，加拿大， 1952年 EBR-I愛達荷，美國， 1955年 高空測風儀, Sellafield, 英國 1957年(參見 高空測風儀火) 聖誕老人Susana工地試驗室Simi小山，加利福尼亞， 1959年 SL-1愛達荷， 1961年美國。 (美國軍事) 恩里科費密核引起的駐地密執安，美國， 1966年 Chapelcross, Dumfries和Galloway蘇格蘭， 1967年 A1植物 在 Jaslovské Bohunice, 捷克斯洛伐克 1977年。 25%燃料元件在a 重水 減輕 二氧化碳 冷卻的100兆瓦(e)動力反應堆損壞的歸結於操作員錯誤。 操作員沒有去除 矽土凝膠 組裝從一套新的燃料元件。 矽土凝膠用於保持未使用的燃料乾燥在存貯和運輸期間。 矽土凝膠組裝阻攔了蓄冷劑的流程造成過度加熱燃料和壓力渠道藏品它。 由於過度加熱重水漏入反應器的零件是燃料元件是，金屬是受腐蝕和一個相當數量放射線支配漏入主要冷卻的電路。 通過泄漏在蒸汽鍋爐(相似的基本設計對a MAGNOX 或 AGR 植物)次要電路的有些零件變得沾染。
不是所有這些是由a造成的 蓄冷劑損失 並且在幾個案件(例如車諾比災害和高空測風儀火)熔毀不是最嚴厲的問題。
核熔毀的其他理論後果
如果反應器核心變得太熱，它也許通過反應堆壓力殼熔化(雖然這迄今未發生)和反應器房間的地板和下降，直到它變得由周圍的材料稀釋和冷卻在底下不再熔化的足夠通過材料，或者，直到它擊中 地水. 核熔毀的這個類型知道作為a 中國綜合症狀. 注意a 核爆炸 在核熔毀不發生由於放射性組分的低fissility。 然而， a 蒸汽爆炸 如果它擊中水，可以發生。
蓄冷劑的幾何和出現有雙胞胎角色，並且兩個冷卻反應器以及散發的減速 中子. 後者角色對維護鏈子反應是關鍵的，和，很，不用蓄冷劑溶解的核心被設計無法形成未管制 臨界質量 (recriticality)。 然而，溶解 反應器核心 將持續通過引起足夠的熱 unmoderated 放射性衰變(‘朽爛熱‘)維護甚至增加它的溫度。
反應器設計
雖然被加壓的水反應器是易受核熔毀在沒有活躍安全措施時，這不是平民核反應堆一個普遍特點。 許多對平民核反應堆的研究是為設計與 被動安全特點 那是較不易受熔毀，即使所有備用系統發生了故障。 例如， 卵石層反應器 被設計，以便蓄冷劑完全損失無限期地不導致反應器過度加熱。 通用電器ESBWR 並且 西屋電器AP1000 被動激活了安全系統。 CANDU 反應器有二低溫和圍攏燃料的低壓供水系統(即。 調解人和盾坦克)那次作為備用吸熱器和阻止熔毀和核心破壞情景[亞倫・等]。
快速增殖反應堆 反應器比其他反應器類型是易受熔毀，由於大量的分裂性材料和高 中子通量 在反應器核心裏面，使它更難控制反應。
偶然火廣泛被承認是可能對核熔毀貢獻的風險因素。 它為此是那 電路正直 措施為運行在控制室和反應器之間的電子接線使用。 理想地，反應器裝備以二“停工訓練”或二套導線，以便，如果你應該發生故障，其他可以用於關閉反應器。 在期間，這個共同的做法成為了爭論主題 熱滯後醜聞，當 告密者傑拉爾德W。 布朗 通知了 全國諮詢中心火測試 曾經合格熱滯後是不充分的，意味 耐火性規定值 存在的想法實際上是更低的，意味多數全國諮詢中心持牌人沒有它的安全停機接線的可行的保護。 相似的批評由美國議員成水平 愛德Markey 在對可燃燒物的用途 矽樹脂 泡沫 firestops. 問題沒有發生 德語 植物作為操作員必須跟隨他們的聯邦管理者不僅方針，但也要求跟隨本機 建築條例做 產品認證 必須。 跳起 在美國和加拿大植物中沒有根據產品認證。 加拿大透露由傑拉爾德W。 布朗顯露加拿大植物也使用了無邊際的根據無法防禦的實驗報告的矽樹脂泡沫和Elastaseal。 安全停機訓練，典型地包括接線裡面 纜繩盤子 使用 單邊 "耐火“包括金屬板和業主 膨脹 板料，為三個尺寸纜繩盤子。 透露由公開 canadian Broadcasting Corporation‘s “全國”節目，導致行動 選擇委員會在安大略與氫結合的核事理 發生。 但是，對這個日期，全國諮詢中心，和 加拿大核能安全委員會 要求 產品認證對平民是必須的 建築.
