切爾諾貝利核電站為什麼不用小型核彈將剩餘核燃料一塊爆炸,將核燃料消耗掉?

柚子和桃子


切爾諾貝利是人類歷史上最嚴重的兩次核事故之一(另一個是日本福島事故),這起事故是由於當時核反應堆烘烤試驗操作失誤造成的的,最終導致發生兩次蒸汽和氫氣爆炸,將大量輻射物質外洩,而反應堆堆芯融化又持續將輻射物質向外散發。據估計,切爾諾貝利核事故所釋放的核輻射物質相當於十枚廣島原子彈,其後果至今仍在影響歐洲許多地區!


(切爾諾貝利核洩漏事件汙染區域)

蘇聯當年搶救切爾諾貝利動員了30萬軍隊和無數重型裝備,花費超過160億美元,間接導致了蘇聯解體。那麼有人異想天開的問,幹嘛不直接扔一顆核彈將核燃料引爆消耗掉,那不是一勞永逸的簡單方法?真是圖樣圖森破,年輕人你的想法雖然比戰鬥民族更簡單粗暴,但是然並卵!核電站與核武器是兩個完全不同的概念,指望著用小型核彈(這裡理解為原子彈)去解決切爾諾貝利的核事故,那隻能是火上澆油!
(切爾諾貝利救援中被遺棄的大量輻射沾染裝備)

核電站與原子彈爆炸二者的共同點都是利用核材料鏈式核裂變反應釋放能量,但是它們所需要的條件是完全不同的。核材料自發鏈式反應所要求的最低質量為臨界質量,核電站的核燃料棒就是通過特殊設計和組合而達到這個臨界質量,從而發生自發鏈式反應而釋放熱量。
(鏈式核裂變反應)

核電站就是通過這些熱量燒鍋爐發電,而切爾諾貝利核事故就是因為反應堆產生的熱量遲遲無法由冷卻劑帶至二回路,因而導致堆芯過熱而融化,最後發生一系列連鎖反應。


(核電站原理)

而原子彈爆炸追求的則是比臨界質量更深層次的超臨界質量,這一質量比核電站所需要的臨界質量和密度要大的多,因此能夠加劇鏈式裂變反應的速度和大量中子的產生。不管是槍式原子彈和內爆式原子彈,都是通過擠壓增加核材料的密度和重量從而使其達到超臨界狀態,最終在一瞬間將核材料的能量全部釋放出去,從而產生巨大的爆炸!(內爆式原子彈原理)

而要達到核爆炸所需要的超臨界質量,第一個要求就是必須採用丰度在90%以上的武器級鈾,而切爾諾貝利核電站所使用的民用核燃料棒丰度僅僅為3%。而丰度越低,相對應的臨界質量就越大,核燃料棒要達到超臨界狀態只靠反應堆堆芯那幾百公斤低丰度材料是完全不能實現的。
(核燃料棒由二氧化鈾粉末燒製而成的陶瓷芯塊)

超臨界狀態的第二個要求則是需要核材料呆在特殊設計的穩定密閉空間內,只有這樣鏈式反應所產生的中子才可以充分撞擊原子核而不容易外溢逃跑,核裂變反應才能夠持續穩定的進行,而切爾諾貝利核電站四號反應堆經過兩次爆炸後,早已成為一個敞開空間,如果再使用原子彈進行二次爆炸,只會將這些核燃料棒炸散,更加難以達到超臨界狀態。


(發生爆炸的四號堆,建築物頂部直接被炸開)

因此總結來看,使用核武器轟炸切爾諾貝利核電站反應堆,不僅無法將剩餘的核燃料棒快速引爆消耗,而且會將帶有核輻射的各類物質炸開,他們會全部滲透至空氣、土壤中,造成更大的危害。而核武器爆炸所帶來的二次核輻射又會將這種危害加劇,本來就一發不可收拾的局面只會越來越糟糕,所以還是放棄這個念頭吧!
(切爾諾貝利目前已經被石棺重重包裹,但是核輻射依舊在持續影響)


軍武吐槽君


有三點問題:


第一,核彈爆炸所蒸發掉的核材料會擴散到大氣中,一枚核彈中的核材料只有幾十公斤,擴散到大氣中可以讓核材料從數據上看是顯得屬於一個痕量低水平。但整個切爾諾貝利核電站反應堆中有190多噸的核材料,如果全部蒸發到大氣中將是一個全球化的災難。


第二,即便利用核彈爆炸蒸發核材料這件事可行,但達到核彈材料蒸發汽化的溫度也只有在核爆炸的火球內部可以完成。核爆炸的火球雖然大,但還沒有大到覆蓋整個汙染區的程度,因此這樣做得引爆數十萬枚核彈。這樣就得考慮是讓這篇土地繼續殘留著相對溫和的核輻射,還是經歷一場鋪天蓋地的核爆炸直接將地球炸掉一層。理智點的話誰也不會想引爆數十萬枚核彈吧?


第三、還有很多人想的是一同引爆切爾諾貝利核電站的核材使之完全裂變。這個想法就更危險了。

要知道,5000萬噸級的沙皇炸彈才只有27噸,其中的核材也只有不到2噸的重量。即便反應堆裡面都是武器化的鈾,那麼爆炸起來的威力也得達到沙皇炸彈的近100倍。這事想想就肝顫吧?


最後,大家知道核電站中的核材不僅僅是鈾-235,其中更多的是鈾-238。鈾-238在核爆炸的中子射流中會捕獲中子,在很短時間內捕獲中子的鈾-239會一步步的轉化為鈈-239,這時不僅僅輻射強度增大了,而且還帶有毒性。


軍武數據庫


提問者的思路是這樣的:為了清除核電站核燃料的汙染,用一顆原子彈爆炸來點燃核廢料。

這個絕對是拍腦袋想出來的解決方案,原子彈爆炸只能是將堆芯中的遺留的核燃料再次被炸得四分五裂,放射性物質將更大規模的擴散。

首先,核燃料並不是那麼容易被“點燃”的

核燃料的“燃燒”並不是通常意義所提到的燃燒,而是在燃料內部發生了鏈式裂變反應,核燃料裝料時進入堆芯是完整的,壽期末換料倒出來是依然是原來的樣子,外型一般不會發生髮的變化。

圖釋:核燃料組件

這些燃料組件只有經過嚴格核物理計算後,不同濃縮度的燃料組件有序擺放在一起才有可能達到臨界狀態,鏈式裂變反應才能進行下去,切爾諾貝利核電站的堆芯經過爆炸後,裡面的燃料結構已經被完全破壞掉了,是無法再次達到臨界狀態的,更別說用原子彈來啟動核反應。圖釋:轉料後的堆芯,可以看到燃料組件是有序的

再次,如果再次啟動核反應,堆芯的餘熱將無法導出

假設堆芯中核反應被核彈啟動了(科幻片都不敢這麼演),目前堆型中一回路冷卻劑的循環已經完全被阻斷,核反應放出的熱量將無法導出,堆芯溫度達到2840攝氏度左右時,燃料芯塊就開始融化,如果堆芯下部沒有冷卻裝置,這些高溫熔融物質有可能繼續融穿地面混凝土,進入地下水。

圖釋:某核電站轉料方案,可以看出各個燃料組件都是編號的,濃縮度也不相同

最後,用核彈是無法將這些乏燃料去除的,但是用中子誘發嬗變倒是去除這麼放射性物質一個方法。

這也中科院近代物理研究生的一個重大科研項目,ADS項目,首先利用加速器產生的高能質子(質子帶電,容易加速)轟擊重靶核(如鉛),發生散裂反應,一個質子引起的散裂反應可產生幾十個中子,用散裂產生的中子作為中子源來驅動次臨界包層系統,就可以嬗變核廢物。

今天的科普就到這裡了,更多科普歡迎關注本號!


核先生科普


首先我想屏住笑,想問提問者三個嚴肅的問題:

你是想要核汙染呢?

還是想要和汙染呢?

還是想要核汙染?

我也琢磨透了,很明顯:“你是真的想要核汙染!”

首先呢,原子彈相對於,它將要處理掉的那些反應堆裡的核廢料,它們是什麼關係呢。它們是炸彈與被炸物的關係。當原子彈爆炸時在原核心區的核原料也會被汽化或炸成粉。你沒看錯,這是基礎知識。別拿原子彈不當炸彈!



為什麼會這樣?為什麼不會像提問者所暢想的,原子彈會把它周圍的核廢料一併反應掉。

可以斬釘截鐵的說:“這是不可能的!”

道理其實很簡單,原子彈之所以能被稱作是原子彈,要滿足兩個爆炸條件。

第一,原子彈裡的核物質要達到一個臨界值(當然了,分量一定要夠)。

第二,原子彈的核物質要有一個密封的空間。



我們回過頭來再看一看最初的問題。

剩餘的核燃料在哪裡呢?它們在原子彈外部,而不是在原子彈內部。

那原子彈爆炸後會怎麼樣呢?剩餘的核燃料基本上不會參與核反應(達不到爆炸的臨界值)。它們會被炸得粉身碎骨,隨風飄逸。


所以呢,最後要下個結論就是:為什麼切爾諾貝利核電站沒有用一顆小型核彈,將核汙染一發爆掉。而是糾集了前前後後幾十萬人,用生命去封印這座地獄之門?用核彈去炸,這樣的處理辦法只會讓核汙染更嚴重!哪怕是毛子,也不會這麼胡來的。


星光之霖


原子彈,和發電廠,中各使用的鈾濃縮成度不一樣,發電廠用的是輕鈾,原子彈使用的是重鈾,輕油,不容易發生核聚變,但核材料,會慢慢的汙染地區,既使在用原子彈引爆核材料,只能會把核材料更多的洩露,而不會因為核聚變,也就是原子彈,從而一起核聚變爆炸。只會一直洩露核材料。


心中有你helong


切爾諾貝利核電站的核燃料你知道多少噸嗎?他是當時世界上最大的核反應堆沒有之一。

所有核反應堆都具備抗擊核武器攻擊的設計理念在裡面。這是國際通用做法。另外,核燃料不怕原子彈。如果核爆炸僅僅是吧核電站部分核材料和汙染的土壤,塵埃炸到平流層飄蕩到其他地方。那蘇聯不知道要死多少人。

總結一下 核反應堆是可控核裂變,原子彈是不可控核裂變。核洩漏的反應堆。是一種處在衰變過程種的核材料。因為已經停止反應了。但是這種衰變是向周圍放射高穿透性射流的塵埃 。核燃料爆炸落到哪裡輻射到哪裡。你用原子彈炸,等於將放射中的核燃料從天上往下撒。


紅豬的翅膀


已經有很多人回答這個問題了。我來做個簡單總結吧。

提問非常業餘,提問者基本搞不明白可控核裂變和原子彈的區別。

首先,排除掉核電站原料的因素。單純就說原子彈,目前還沒有哪個國家的核武器能爆炸後能實現核原料的充分反應,核武器的爆炸本身就會造成核汙染,用這種方式只會加重切爾諾貝利核汙染問題。

其次,臨界反應不等於火藥燃燒,完全不在一個概念上。通過核爆去引發核燃料的臨界反應難以起到理想的效果,反而會把本來集中存放的核燃料炸得到處都是,擴大汙染面積。

局部的臨界反應也對清理核燃料毫無幫助,核反應不是燒天然氣,或者木頭什麼的,提問者應該補充一下知識,而不是靠幻想去理解核汙染問題。


長飛8


這多浪費錢??

蘇聯最不缺啥?

地!

缺啥?

錢!

把核電站周邊,劃幾百公里的禁區,損失遠小於派人去處理,何況再費一個核彈呢?


用戶6109995648431


這問題太逗了,核輻射是啥


魔龍


我比專家聰明系列問題,自己去查一下多瞭解點背景知識就不會提出這種問題了,一句兩句科普講不明白你也看不明白,九年義務教育任重道遠。


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