核聚变电站如果失控,目前研究中的氘氚聚变站潜在的危害,最大的危害就是爆炸后的剩余辐射和氚泄露。
不过目前来说核聚变发电还在研究中,短时间内也不可能实现,主要是把聚变燃料加热到1亿度以上高温,让它产生核聚变,然后利用热能。核聚变发电的最终实现还需很长的时间。现在我们国家目前的发展趋势是:当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。
所以,现在核聚变发电还没彻底实现,至于核聚变电站如果失控的问题,也是在研究和探索中。
既然要讨论核聚变电站,我们就先要了解什么是核聚变?1932年澳洲科学家马克·欧力峰(MarkOliphant)率先发现两个较轻的原子核可以融合为一个较重的核,并且在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量。
按理说两个轻核在发生聚合时会因它们都带正电荷而彼此排斥,但当两个能量足够高的核迎面相遇时,它们之间核力就能够克服库仑斥力而彼此紧密地聚集在一起发生核反应。
上图为核聚变反应图解
其中最具有代表性的莫过于两种氢核聚合形成氦核的聚变反应,我们知道氢元素一共有三种同位素(氕H、氘D、氚T),他们仨最大的不同就是中子数的不同(分别是0、1、2),而后两者就是发生聚变反应的主要反应物,它们可以聚变产生一个氦核和一个中子,并且释放17.6MeV的能量。
按照这个数字我们可能不知道其能量到底有多大,1905年天才爱因斯坦发表了一篇论文,其中有这么一个公式——E=mc²,这里的E就是能量,m代表质量,c则是我们所了解光速(3.0乘10的8次方),也就是说反应中所释放的能量达到其亏损质量的c²倍,这就知道多厉害了吧!
我们的太阳内部就无时无刻的在发生着这种聚变反应。不过由于其反应之快,目前我们还不能加以控制,如果将其约束在一个装置或者区域中,根据人们的意图有控制地产生与进行则可以为人类提供取之不尽用之不竭的能量。
上图为太阳核聚变的三步链式反应
核裂变泄露有多可怕?
了解了什么是核聚变后,我们来看看核裂变,核裂变是目前人类唯一可以控制并利用的核能。我们都知道核电站泄露的危害很大,而核电站的主要原理就是根据核裂变产生的巨大能量发电的,与其相同的还有我们熟知的原子弹。1945年,美军“509小组”向广岛投下了一颗代号为“小男孩”的原子弹,七万平民瞬间死亡,另外还有七万人受伤,几天后,很多幸存者开始脱发、呕吐并伴有辐射导致的紫疮。对原子弹爆炸幸存者的医疗检测也持续至今,其威力我们可想而知。
但是还有比这更厉害的,1986年4月26日凌晨1点23分,苏联的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生了爆炸。这次灾难所释放出的辐射线剂量是广岛原子弹爆炸的400倍以上,上万人由于放射性物质的长期影响而致命或患上重病,至今仍有被放射影响而导致畸形胎儿的出生。一个绿色和平组织于2006年4月18日发表报告称,切尔诺贝利核事故导致27万人患癌,因此而死亡的人数更是达到9.3万。该事故也被认为是历史上最严重的核电事故,是首例被国际核事件分级表评为第七级事件的特大事故。
切尔诺贝利4号反应堆爆炸后
除此之外,在切尔诺贝利核事故之后的福岛核泄漏事件也造成了数以万计的损失。2011年3月11日14时46分,日本发生了9.0级大地震,地震造成东北海岸包括福岛第一、第二核电厂在内的四个核电厂共11个反应堆自动停堆,虽然当时应急柴油发电机已经按设计自动启动并处于运转状态,但是地震引发的海啸深入到电厂内部后,还是造成了除一台应急柴油发电机之外的其它应急柴油发电机电源丧失。最终由于机组在堆芯余热的作用下迅速升温,锆金属包壳在高温下与水作用产生了大量氢气,引发了一系列爆炸。
福岛第一核电站
该事故也是第二起在国际核事件分级表中被评为第7级(最严重等级)的核电站事故。
为什么核裂变危害这么大?
1896年2月24日,法国物理学家亨利·贝克勒尔通过对各种铀盐的观测,发现了元素的放射性现象——即某些元素的原子通过核衰变自发地放出α射线或β射线(有时还放出γ射线)的现象。
β衰变示意图
而这些射线可以破坏人体的DNA,引起基因突变或者染色体变异,导致人体不能正常运作,使一代甚至几代受害。实际上,所有拥有至少83个质子的原子都有放射性。而核裂变产生的核废料或者说产物一般都在这以上,所以说核裂变的危害是非常大的。
现在我们知道了核裂变的危害之大,那么核聚变和核裂变到底有什么区别呢?
顾名思义,核裂变就是由一个原子核分解为多个原子核的反应,最早由莉泽·迈特纳、奥托·哈恩、弗里茨·施特拉斯曼及奥托·罗伯特·弗里施等科学家在1938年发现。虽然这听上去很简单,但是真正想实现瞬间产生巨大的能量可不简单,因为这需要大量的原子核发生自发裂变即产生链式反应。
以铀235裂变为例,一个铀235原子受到中子轰击后会分裂为钡141和氪92,同时释放出2-3颗中子,要想实现大量铀核裂变就要利用这些释放的中子,使其继续轰击其他铀核,而只有将裂变的快中子用减速剂减速成慢中子,那样铀235才会持续裂变,并在极短的时间内产生巨大的质量亏损释放能量。
从控制角度来讲,铀235吸收中子裂变这一过程是不需要能量的,并且中子能量越低越容易发生裂变。而由氘(D)和氚(T)发生的聚变反应就不同了,因为这需要极高的能量,能量不够是没办法发生反应的。比如太阳内部的聚变反应就是因为其表面的高温及内部的超高压力起到重要作用。在我们地球表面无法达到太阳内部那样的压力,就只能提升温度来达到点火要求,一般这需要上亿摄氏度。
从环境角度讲,核裂变所需要的铀元素在地球上有限,而核聚变的主要原料氘和氚从海水中就可以提取,每1升海水提取的氘聚变产生的能量就相当于300升汽油,并且前者产生的放射性极强,安全隐患大,不过核聚变也不是一点缺点没有,后面会讲到。
核聚变电站如果失控,会发生什么样的灾难呢?
核聚变电站如果失控,目前研究中的氘氚聚变站潜在的危害,最大的危害就是爆炸后的剩余辐射和氚泄露。不过目前来说核聚变发电还在研究中,短时间内也不可能实现,主要是把聚变燃料加热到1亿度以上高温,让它产生核聚变,然后利用热能。核聚变发电的最终实现还需很长的时间。现在我们国家目前的发展趋势是:...
如果核聚变电站发生了失控,地球会发生什么样的灾难?
其中的情况有以下几点。一、地球会照射到严重的核辐射。首先,第一点就是如果核聚变发生了失控,那么其中核聚变电站所爆发的能量足以摧毁其中的一个小岛屿,例如中国的钓鱼岛,它可以轻而易举的摧毁,可想而知,其中的能量是有多么的强。而其中所爆发的核辐射可以从海洋一直蔓延到整个太平洋周围国家,而...
核泄漏污染环境、氢弹毁灭世界!假如聚变堆失控,会炸翻地球?
氘氚聚变也会产生难以控制的中子,它会导致元素嬗变,因此再核聚变堆内有一个第一壁就是防止中子乱窜的,同时第一壁接受的热辐射将会被散热管道引导出来,加热水形成高压蒸汽推动汽轮机发电! 再托卡马克超导腔内,狂暴的等离子体被一个超级变压器形成磁场控制,但等离子体控制难度极高,因此当前各国的实验都是以控制高温等...
如果核聚变变堆失控,会不会炸翻地球?
核聚变堆如果失控,不会像裂变堆那样形成失控的链式反应,或者衰变物质大量进入大气层,因为聚变堆需要超高温加热以及磁场约束下聚变的,一旦失去这个约束条件,那么最后的那团等离子体所包含的就是它所有的能量。因此,在这种状态下,它的破坏力是极其有限的。所以,各位还是可以放心,如果热核聚变堆失控了...
核电站如果失控,就和原子弹爆炸一样吗?
而其最大的危害主要是电站爆炸造成核原料随气流、水流在一定范围内的核物质扩散,从而产生放射性沾染,并不会产生光辐射等其它核爆炸的杀伤效能。原子弹是由高浓度的(大于93%)裂变物质铀-235或钚-239和复杂而精密的引爆系统所组成的。通过引爆系统把裂变物质压紧在一起,达到超临界体积,于是瞬时形成...
氢弹比原子弹厉害,核聚变电站炸了会有多恐怖?
产生的极高辐射压会把剩下的氢原子推向外部,氢原子也就不能相撞爆炸了,核聚变反应也就停止了,所以氢弹的爆炸只是一瞬间的事情。太阳的核聚变和氢弹实际上略有不同,它的核聚变是由于自身引发的,由于巨大的质量产生的强大引力,造成了太阳内部的温度和压力都非常高,从而让氢原子向内核压缩,形成了...
可控核聚变的难点在哪?
可控核聚变的难点:第一:安全,如果控制不住,发生猛烈反应,就是不可控,会给社会带来灾难!第二:反应需要超高温,几百万度的高温,所有容器都被熔化了,所以没有一个容器能装下反应物,现在的方法是运用磁约束,把反应的正负离子,又叫等离子体,约束在空中,不接触任何容器,我国的环流器一号就是...
核电站爆发会有什么后果
核电站是利用核裂变或核聚变过程中释放的能量来发电的设施。在核电站中,链式反应是人为控制和调节的,以保证反应既能够持续进行,又不会过快或失控,从而确保安全和效率。与原子弹不同,原子弹是核裂变不加控制,在极短的时间内释放出巨大的能量的武器。堆芯熔毁是核反应堆因无法及时冷却而熔化造成的...
核聚变发电真的安全吗?会不会像氢弹一样爆炸啊!!?
1、反应条件过高,大气压不比恒星内核的压力,氢燃料需要超过2亿度的温度才能发生核聚变。而目前没有任何物质能够承受这种温度不坏。科学家们正在研究利用超强磁场束缚聚变冲击波的可行性,目前进展还算顺利。2、成本过高,现行技术不成熟,聚变发电站的造价将超过普通核电站的十倍以上,而维护成本也很高,...
爆炸类型多种多样,哪一种爆炸最为危险?
核爆炸最危险,核爆炸是原子核反应的能量向机械能的转化;这时在短时间内会聚集大量的热量,使气体体积迅速膨胀,就会引起爆炸。核爆炸发生后,先是产生发光火球,继而产生蘑菇状烟云。这是核爆炸的典型征象。核武器在距地面一定高度的空中爆炸时,高温高压弹体迅猛向四周膨胀并以X射线辐射加热周围的冷空气...