为什么一根燃料棒可以用手拿,一个反应堆却很难靠近?

2020-08-20国际533

有一个小笑话。物理课时,老师问:"11伏、30伏、220伏、1000伏和3500伏的电压,哪个可以摸哪个不可以摸?"学生:"都可以摸,但有的只能摸一次。"

接着这笑话的就是题主的问题,燃烧棒和反应堆哪个可以接触?答案是:都可以接触,只是后者只能接触一次。

物理有一句话叫:分析先看数量级。燃烧棒就算是烧到死,释放的光辐射顶多就是照亮一间屋子;但是核反应堆要是出了事故能叫一座城市瞬间成为死亡之城!二十世纪八十年代中叶,前苏联加盟成员国乌克兰境内的一座核电站——切尔诺贝利核电站发生严重核泄漏,这次核泄漏释放的辐射量是广岛核爆炸的四百倍。由于核泄漏,邻近的一座城市普里皮亚季成为无人区。很多人甚至认为前苏联的解体与这次核泄漏事故有一些关联。

核反应堆在当代核物理、核技术里泛指裂变堆、聚变堆、裂变聚变混合堆,在不做限定时仅仅指的是裂变堆。其中,核裂变反应堆是可控核裂变的一个重要组成部分,换言之也就是核电站的心脏。最早的核反应堆是由著名物理学家恩里克·费米领导的小组于1942年12月份在美国芝加哥大学建成的。一个正在工作的核反应堆和一枚引爆的原子弹的区别仅仅是一个是缓慢进行的核反应,一个是瞬间完成的核反应。这二者的产物是完全一致的(前提是参与核反应的底物一致),因此非专业人士是不能随意靠近核反应堆的。一来是容易被核辐射伤害,另外是容易引起核泄漏。

相比于核裂变堆,核聚变堆要安全一些,因为核聚变必须要在超高温或超高压下进行,一旦失去这些前提,核聚变很难发生(前段时间有人说发现了低温核聚变,不过一直没有被证实)。这个条件虽然限制了我们利用核聚变发电,但同时却保证了核聚变发电的安全性。现在国内利用大型托卡马克磁约束装置——也就是坐落在安徽省合肥市西郊科学岛由中国科学院等离子体物理研究所研发的EAST——作为核聚变反应堆,这一装置需要超导技术的参与,没有超导技术这一装置会有很大瓶颈。借助托卡马克磁约束装置,可以实现等离子体的磁加热,从而获得十分高的温度。此外,还有一种办法,就是利用激光的高功率密度特性来获得核聚变需要的超高压,这就是惯性约束核聚变。国内也有这方面的研究,与之相关的项目叫神光系列,目前服役的是中国工程物理研究院研发的神光iii。神光系列其实都是搞高功率激光的研发,但最终目的是要搞惯性约束核聚变。

综合来看,核反应堆基本上和高温高压、高危物质相联系,除非是技术专家,否则谁也不会无聊去接触反应堆的。

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