【地震特辑】地震时,原子核能发电站怎么着阻

摘要:2011年3月,日本遭遇超强地震等一系列灾难。灾难场面震撼人心,福岛核泄漏控制面临极大挑战。对内,日本需要进行财政刺激来重建经济,尽管已经背负了高额的预算赤字和人口老龄化问题;对外,作为第三大原油消费国、第二大美国国债债权国的日本发生地震后,全...

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       2011年3月,日本遭遇超强地震等一系列灾难。灾难场面震撼人心,福岛核泄漏控制面临极大挑战。对内,日本需要进行财政刺激来重建经济,尽管已经背负了高额的预算赤字和人口老龄化问题;对外,作为第三大原油消费国、第二大美国国债债权国的日本发生地震后,全球股市和原油等大宗商品纷纷出现剧烈震荡。

地震是怎样影响核电站的?

由于资源贫乏,日本主要使用核能发电。在这个狭长的岛国各地分布着55个核电站,其中有15个分布在这次地震的影响区域。而日本又处于4个地质板块的交界处,是地震的多发重灾区。如果地震强烈到能够干扰反应堆芯的程度,就有可能引发核泄漏。

地震对核电站的影响主要有两个方面:一是用于保护核反应堆的厂房建筑结构完整性,二是反应堆芯的温度。当温度过高时,核反应堆堆芯就会开始熔毁。堆芯熔毁后,会向包裹它的外壳空间释放放射性的蒸汽和其他放射性物质。核泄漏——这一听上去就恐怖的名词就是接下来要发生的事情。所以,将反应堆芯温度维持在恒定范围内的冷却系统尤为重要。

当然,这些是核电站的设计建造人员所熟知的,他们为核电站集成了保护措施,用于保护强烈地震可能会造成的反应堆芯熔毁。

  日本大地震后,已有多家大型全球保险机构公布损失报告。全球再保险三巨头——慕尼黑再保险、瑞士再保险和汉诺威再保险3家公司的相关赔付额总计已达40亿美元,并且这一数字还可能进一步调整。根据路透社的报道,专家预计日本地震造成的经济损失将超过千亿美元,保险业的相关赔付额或将达到350亿美元。核泄漏的不确定性,让全球再保险三巨头的股价一度下跌超过4.55%。

具体有哪些防护措施?

第一道防线:震波感测器。震波感测器通过检测PGA(peak ground acceleration,峰值地面加速度)值来工作,PGA代表在地震时感测器所在地面受力的大小。它用来感应即将发生的地震,并即刻将核反应堆关闭,阻止其温度变得过高。

世界上的大部分电站是被设计为耐受0.2g以下PGA的。当检测到的PGA值超过这一数字,感应器就会向反应堆发出报警,将其强行关闭。一般来说,6级以上的地震就会产生超过0.2g的PGA,但是震级并不是决定PGA的唯一因素。

举例来说,阿拉斯加曾发生过9.2级地震,其震源深度为23km,产生的PGA是1.8g。而前不久的新西兰地震震级在6.3以下,震源深度却只有5km,就产生了2.2g的PGA。目前仙台地震的震级是9级,震源深度24km,它的PGA值是0.82g。

据《新科学家》报道,当震波感测器发出警告后,在核反应堆停止反应的同时,紧急制冷系统也开始启动,使核反应堆芯的温度尽快降低。

“当核电站关闭时,控制棒将插入堆芯,从而瞬间停止链式反应。但是核反应堆仍然处于高温状态中,冷却系统仍需工作。”

  再保险机构的投资者同样“在劫难逃”。据统计,日本地震将使面值共17亿美元的10只债券面临触发点挑战,其中与再保险有关的3只债券(面值共计6.75亿美元)被认为最可能给投资者、经纪商和信用评级公司带来损失。

引起恐慌的两座核电站到底发生了什么?

大多数受到影响的核电站都及时关闭,并以最小的影响得到了控制,而其中两个却遭受到了比较严重的打击。受地震影响最大的是福岛核电站,强烈的地震和随之而来的海啸危及了电力系统。当核电站关闭后,本该有标准和备份冷却系统来对反应堆芯进行冷却,但是海啸却吞没了一切,堆芯的温度依然很高。All Things Nuclear网站对此给出了详细解释:

当地时间3月11日下午3点41分,东京电力公司宣布: 由于故障原因, 3个发电机组完全丧失供电能力。这是一场出乎意料的大规模海啸,海水摧毁了所有的柴油发电机组。

电力系统崩溃给核电站造成的最坏结果是‘全厂断电’事故,意味着网电供应丧失以及现场应急电力故障。发电厂需要交流电来保证用于控制冷却系统的发动机、阀门和机械的运转。如果所有的交流电供应都中断了,用于冷却反应堆芯的手段就变得极为有限。

福岛核电站的反应堆属于沸水式反应堆,现在保护它的是反应堆芯隔离冷却系统(RCIC)。系统使用蒸汽作为动力,但是阀门和使系统生效所需要的控制器等仍要求电力供应。在‘全厂断电’的情况下,系统使用紧急电池供电。

如果电池在交流电源恢复之前衰竭,RCIC就会停止向反应堆芯注水,由于蒸发,核反应堆芯的水位便会下降。水位降至一定程度后,堆芯温度将不可避免地过高,最终堆芯将会熔毁:堆芯将会熔透钢材质的反应堆外壳,这将从反应堆外壳向包裹它的外部建筑发出大量放射性物质。”

宫城县女川核电站(很接近震中)的事故则是涡轮发电机组起火,这并没有对核反应堆造成直接威胁,但起火事件的确产生了更多的热量和蒸汽。这或许是引发险情的潜在风险。幸运的是,报道称火已被扑灭,目前核电站处于安全状态。

这次的核电站冷却系统故障仍然是一个棘手的问题。让我们共同为受灾的日本人民祈福。

来源: gizmodo

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