燒烤爐里的餘燼:切爾諾貝利核反應堆再次陰燃

據外媒報道,35年前,烏克蘭的切爾諾貝利核電站發生了世界上最嚴重的核事故。現在,裂變反應再次在深埋在損毀的反應堆大廳內的鈾燃料堆中陰燃。來自謝菲爾德大學的核材料化學家Neil Hyatt表示:“這就像燒烤爐里的餘燼。”

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資料圖

現在,烏克蘭科學家們正忙於確定,這些反應是會自行消失還是需要非同尋常的干預來避免另一場事故的發生。

位於烏克蘭基輔的核電站安全問題研究所(ISPNPP)的Anatolii Doroshenko上周在討論拆除反應堆時報告介紹稱,傳感器正在追蹤從一個無法進入的房間流出的不斷增加的中子–這是一種裂變的信號。ISPNPP的Maxim Saveliev表示,雖然存在很多不確定性,但他們不能排除事故的可能性。Saveliev稱,中子數量正在緩慢上升,這表明管理人員仍有幾年的時間來找出遏制威脅的方法。而他和他的同事們提出的任何補救措施都會引起日本的強烈興趣,因為日本正在應對10年前福島核災難的餘波,Hyatt指出:“危險程度差不多。”

核廢墟中自我維持的核裂變或者說臨界狀態長期以來一直困擾着切爾諾貝利。1986年4月26日,當4號反應堆的部分堆芯熔化時,鈾燃料棒、它們的鋯包層、石墨控制棒及傾倒在堆芯上試圖滅火的沙子一起熔化成熔岩。放射性物質流入反應堆大廳的地下室並硬化成所謂的含燃料材料(FCM),其中含有約170噸放射性鈾,這佔了原始燃料的95%。

這座名為“避難所(Shelter)”的鋼筋混凝土石棺是事故發生一年後豎起的,它被用來存放四號單元遺留下來的東西並讓雨水滲透進去。因為水會減慢或減緩中子的速度,從而提高它們撞擊和分裂鈾核的幾率,有時暴露則會使中子數飆升。1990年6月的一場大雨之後,一位“跟蹤者”–一位切爾諾貝利的科學家冒着暴露於輻射中的風險進入受損的反應堆廳並在FCM上噴洒了硝酸釓溶液–這種溶液可以吸收中子,他和他的同事們都擔心FCM可能會崩潰。幾年後,工廠在“避難所”的屋頂上安裝了硝酸釓洒水器。但噴霧無法有效地滲透到一些地下室。

切爾諾貝利的官員們認為,當2016年11月巨大的新安全隔離(NSC)滑過避難所時,任何臨界風險都會消失。這座耗資15億歐元的建築則是為了封閉避難所以便穩定並最終拆除而建造的。另外,NSC還可以阻擋雨水,而且自從它被安置以來,“避難所”大部分區域的中子計數一直處於穩定或正在下降。

但在一些地方,它們開始慢慢上升,在305/2號房間里的4年時間裡,它們的數量幾乎翻了一番。ISPNPP的模型表明,燃料的乾燥在某種程度上使得中子在裂變鈾核時更有效。“這是可信可信的數據,”Hyatt說道,“只是還不清楚這種機制是什麼。”

這一威脅不容忽視。Hyatt指出,隨着水的不斷退去,他們擔心裂變反應會呈指數級加速,而這會導致不受控制的核能釋放。1986年的爆炸和大火向歐洲上空發射了放射性雲,這種情況不可能重演。在FCM中,裂變產生的熱量使剩餘的水沸騰后,逃逸的裂變反應就會濺射出來。儘管如此,Saveliev指出,儘管任何爆炸反應都能得到控制,但它可能會威脅到搖搖欲墜的避難所的不穩定部分並讓國家安全委員會充滿放射性塵埃。

應對新暴露的威脅顯然成為了一項艱巨的挑戰。305/2的輻射水平使人們無法靠近並安裝傳感器。在核碎片上噴洒硝酸釓無法實現,因為它是被埋在混凝土下面的。現在的一種想法是開發一種機器人,它可以長時間承受強輻射以在FCM上鑽洞、插入硼柱,其功能就像控制棒,可以用來吸收中子。與此同時,ISPNPP打算加強對其他兩個領域的監控,其中FCM有可能成為關鍵。

復燃的核裂變反應並不是切爾諾貝利核電站的保衛者面臨的唯一挑戰。由於受到強烈的輻射和高濕度的包圍,FCM正在瓦解–產生更多的放射性塵埃,這使得拆除避難所的計劃複雜化。

烏克蘭則長期以來一直打算移除FCM並將其儲存在一個地質儲存庫中。等到9月,在歐洲復興開發銀行的幫助下,它計劃制定一個全面的計劃。但由於避難所里仍有生命在閃爍,要掩埋反應堆不安的殘骸可能比以往任何時候都要困難。

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