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切尔诺贝利被封闭起来的反应堆,再次出现了裂变反应

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  切尔诺贝利核事故35年后,一处封闭的核反应室内发生了聚变裂变反应。谢菲尔德大学的核材料化学家Neil Hyatt说:"这就像烧烤坑里的余烬。”现在,乌克兰的科学家们正日以继夜地推算,余烬反应是否会自行熄灭,或者是否需要干预措施来避免另一起事故。

  乌克兰基辅核电站安全问题研究所(ISPNPP)的Anatolii Doroshenko上周在讨论拆除反应堆的报告里说,传感器跟踪到不断增加的中子,这是裂变的信号,从一个无法进入的房间放射而出。"有许多不确定因素。"ISPNPP的Maxim Saveliev说。"但我们不能排除[发生]事故的可能性。"

  中子数量还在缓慢上升,这表明管理人员仍有几年时间来想办法遏制这种威胁。Hyatt指出,他和同事们想出的任何补救措施都可给日本福岛提供参考。"它们具有类似规模的危险。"

  核废墟中自我维持的裂变或临界反应的幽灵长期困扰着切尔诺贝利。1986年4月26日,当四号机组反应堆的部分堆芯融化时,铀燃料棒、其锆包层、石墨控制棒和倾倒在堆芯上试图灭火的沙子一起融化成熔岩。它流入反应堆大厅的地下室房间,并硬化成被称为含燃料材料(FCMs)的构造,其中充满了约170吨的辐照铀——95%的核原料。

  被称为 "避难所" 的混凝土和钢制石棺在事故发生一年后竖立起来,用于存放四号机组的遗骸。但雨水也会因此集中渗入到那里。由于水可以减缓中子的速度,从而提高它们撞击和分裂铀核的几率,所以大雨有时会使中子数飙升。

  1990年6月的一场大雨过后,一名 "监控者"——切尔诺贝利的科学家冒着被辐射的危险进入受损的反应堆大厅——冲进去,向可能出现问题的FCM喷洒了吸收中子的硝酸钆溶液。几年后,该厂在避难所的屋顶上安装了硝酸钆喷洒器。但喷淋不能有效地穿透地下室。

  切尔诺贝利官员推测,当巨大的新安全隔离区(NSC)于2016年11月覆盖到避难所上方时,任何临界风险都会消失。这个耗资15亿欧元的结构是为了封闭掩体,以便它能够被稳定并最终被拆除。NSC还能挡住雨水,自从它被放置以来,掩蔽所大多数区域的中子数一直保持稳定或正在下降。

  但是现在,几个地方的中子数开始上升,305/2室4年里辐射出的中子数翻了一番,那里有数吨埋在碎片下的FCM。ISPNPP的建模表明,干燥在某种程度上也使中子更有可能击中铀原子核。"这是可信的、合理的数据,"Hyatt说。"只是不清楚可能的机制是什么。"

  这种威胁是不能忽视的。人们担心的是 "裂变反应成倍加速,"凯特说,导致 "不受控制的核能量释放"。1986年的情况不可能重演,当时的爆炸和大火让欧洲上空出现了放射性云。FCM失控的裂变反应会在自身热量蒸发掉剩余的水后爆发殆尽。然而,Saveliev指出,尽管任何爆炸反应都会被控制住,但它可能威胁到摇摇欲坠的避难所的不稳定部分,使NSC充满放射性尘埃。

  应对新近揭开的威胁是一项艰巨的挑战。305/2的辐射水平使人无法靠近,无法安装传感器。向那里喷洒硝酸钆也不是有效的选项,因为它被埋在混凝土下。一个想法是开发一台机器人,能够在足够长时间里承受强辐射,在FCM上钻孔并插入硼圆筒——将像控制棒一样发挥作用并吸收中子。同时,ISPNPP打算加强对其他两个领域的监测,在这两个领域中,FCMs有可能会出现危急情况。

  https://www.sciencemag.org/news/2021/05/nuclear-reactions-reawaken-chernobyl-reactor

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