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时隔多年,切尔诺贝利地下形似象脚的熔毁炉芯,为啥有可能复燃?

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你好科普菌

2021-11-08 14:44

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我们知道,在大自然的力量面前,人类的生命非常脆弱。在千百年来和大自然的斗争中,人类运用自己的智慧改造着自然,让我们能够得到更加安全、舒适的生活。工业革命之后的数百年里,人类的技术越来越强大,我们的城市和当初的自然环境已经完全不同,可以说是一个经过了充分改造的社会

尽管如今的我们已经远离了丛林、野兽等威胁,但我们就真的安全了吗?没有了那些大自然的危险,人类自己创造的一切同样能够毁灭我们的生活,甚至造成不亚于自然灾害的巨大灾难。

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人类的发展不只是为了让生活更好,战争的阴云依然笼罩在我们头顶,在战争中的人类同样会为了各种目的迸发出创造力。比如在发现了核能之后,人类很快将其应用在武器研究中,发明出了原子弹并投入使用,其威力震惊世界。

二战结束之后,人们才开始思考将这种能源用在造福人类上,终于将核裂变变为可控,建设起了不少核电站,为人类提供源源不断的能源。但,核电站终究使用的是一种威力强大的能源,在多年以来运用的过程中,也出现过一些触目惊心的事故,这些事故至今还在影响着人类社会,让我们忧心忡忡。

切尔诺贝利的悲剧

在人类经历过的核事故中,切尔诺贝利事故绝对算是影响最大、伤亡最重的一次。这场事故一是因为核电站的功率本来就极大,二是因为事故特别惨烈,让整个世界都为之震惊

这是一场完全由人类自己引起的悲剧,在1986年4月25日,切尔诺贝利核电站的四号反应堆进行定期维修和测试,但是测试人员在操作的时候并没有完全按照安全规章制度来操作,并且之后为了补救操作失误的部分,拔除了大部分的控制杆,只留下了六根,但是安全的数量起码是30根

工程师们很快为自己的的侥幸心理付出了代价。由于大量水蒸气在不当操作下爆发,燃料棒开始融化,并且在之后发生了爆炸,将反应堆表层重达2000吨的水泥盖子都掀了起来。众多的放射性物质通过爆炸蔓延到了外界,整个普里皮亚季镇都被笼罩在了强烈的核辐射中。

不管是后来马上赶到的消防队、救援队还是周围的普通民众都付出了巨大的代价,核辐射让上万人直接患上致命疾病。和其他的灾害不同的是,核辐射的影响是长期存在的,在切尔诺贝利事故发生之后到现在,普里皮亚季都是一座没有居民的“死城”。

什么是“象脚”?

事故发生之后,苏联很快用多达40万立方米的混凝土和7300吨钢材建设了一个“石棺”,完全将四号反应堆封闭起来。那么在这个完全封闭的“石棺”建成之后,辐射受到控制,变得安全了吗?

并不是这样,因为在切尔诺贝利中还有一种更加可怕的东西,那就是“象脚”。尽管叫“象脚”这个名字,但是它和动物没有关系,其实是熔毁的核燃料与炉芯的残骸。在事故发生之后,这些高温物质逐渐熔穿了建筑物,就像是火山喷发出的熔岩那样持续向下流去,最终停在了底部的217号走廊管道

这种物质被称为“克雷姆”,堪称是世界上辐射最强的物质,一般只有在严重的核事故发生之后才出现。在事故之后的调查中,研究人员冒着生命危险去到地下管道,用远程摄像机拍下了这一堆物质,当时它还处在高温当中,周围的辐射量高达每小时12000伦琴,足以在几天之内完全摧毁一个人的身体

因为这一堆物质看起来很像一只大象脚,所以人们将其称为“象脚”。在发现这堆高危物质之后,苏联当局决定去取回一些“象脚”的样品进行研究。

于是,救援小队试图用机器小车进行取样,但发现这一堆高温物质依旧十分坚硬,最后甚至还是用了步枪和穿甲弹才成功射下了一些“象脚”碎片

这些物质被送到了实验室中,人们发现至少它们已经开始冷却,暂时不会继续往下沉,来到地下水层当中,继续向外扩散了。这还要多亏切尔诺贝利事故发生之后,400多名矿工加班加点,在反应堆地下修建了一条冷却通道,让反应堆内的物质可以快速降温

后来的“象脚”

象脚在逐渐冷却,石棺也已经建成,那么切尔诺贝利是不是已经安全了?或许普通人会这样认为,但真正参与过切尔诺贝利救援和研究的学者不会这样觉得。1996年,一位名叫阿图尔·科涅夫的哈萨克核物理学家再一次来到了切尔诺贝利,他正是当年“石棺”的设计者之一。

尽管石棺在设计的时候预想的是能够使用数十年,但他还是认为在仅仅十年过去之后,石棺已经到了自己的极限。当时的人们并不知道科涅夫在石棺里面遇到了什么,只知道在两年之后,欧洲就帮助乌克兰再次对切尔诺贝利进行了加固,并修建了额外的防护罩

直到2013年,一张照片在网络上的出现才揭开当时那场探索的部分真相。照片上正是“象脚”所在的管道,还有一位工程师在象脚旁边进行探查。这个人是谁,又是谁进行了摄影?关于象脚的资料非常有限,这张充满了颗粒感的诡异照片是不是在后期合成的产物?

后来人们才从这张照片的来源和描述中得知,这正是1996年科涅夫进入石棺的时候拍摄的“象脚”照片这位物理学家竟然如此靠近这个巨大的辐射源,他如今在哪里,又是不是活下来了呢?

象脚辐射的衰减和新石棺的建设

后来,人们找到了科涅夫,发现这个如今已经年逾古稀的老人还活着。为什么他如此幸运?科涅夫本人表示,那是因为他去到象脚所在的房间时,象脚的辐射物质经过十年衰变之后已经比最初减少了太多,穿着防护服的自己并没有受到严重影响,因此也能够活下来。

一般来说,核辐射物质每经过7小时,辐射量就会减少大约10倍,所以经过了十年冷却和核衰变之后,象脚已经相对安全,他也是因此活下来。

科涅夫的研究成果带来了安全穹顶工程的动工,这是一个主要由钢材制作“拱门”,将会直接罩在四号反应堆和石棺之上,耗时20多年,才在2018年正式竣工

在这个过程中,也就是2009年的时候,有一位核工程师再次进入了象脚所在的房间,发现象脚的温度已经降低到了和室温接近的程度,几乎已经安全。但是,这并不代表在未来也会如此,因为我们随时会面临一个来自大自然的严峻考验,那就是雨水。

“象脚”为什么有可能复燃?

这并不是耸人听闻,在2021年5月的时候,象脚上方的房间中的中子量就在持续上升,这代表象脚很有可能又在逐渐苏醒,而罪魁祸首就是雨水。要弄清楚这个问题,先要明白水在核反应中扮演了什么样的角色。

为了让核裂变受控,那么就需要降低铀释放出的中子速度,以保证其能够进行链式反应,而水中氢原子的大小和中子相似,因此在可控核裂变反应中充当了“中子减速剂”的作用,能够将中子的速度降到原先的万分之一左右,因此在核电站中的作用举足轻重。

象脚在多年的冷却中温度逐渐变低,核反应自然也越来越低,辐射量也逐渐减少。在铀原料释放出的中子中,还有很大一部分因为速度太快而直接飞了出去,所以也就没办法产生链式反应。但是,如果象脚的房间里再次出现水,那么这些中子会再一次被氢原子减速,从而继续开始进行链式反应,也就是“象脚”的复燃

雨水在年复一年中逐渐渗入地下,而且能够吸收中子的硝酸钆溶液也无法进入这里,象脚再一次进入了十分危险的境地。未来究竟会怎样发展,科学家们充满了担忧,但相信没有任何一个人愿意看到切尔诺贝利再度“复活”,我们希望这里在数十年的苦难之后能够真正恢复平静。

结语

切尔诺贝利事故已经过去了三十五年,但它依然在影响着人类世界。在这场灾难之后,人们依旧在修建着核电站,并且类似的核电站事故也还在上演。核能确实是一种足够强大的能源,但正是因为它的强大,所以才会在各种情况下脱离人类的束缚,给我们造成伤害

在一次次的事故之后,除了让人们记住一定要严格按照操作规程来处理这些危险能源之外,也提醒着人们不应该只满足于研究这种材料,我们应该拥有更加安全、强大的能源。

近年来,科学家们一直致力于可控核聚变的研究,这种核能能够释放出比核裂变强大得多的能量,而且在操作中也比可控核裂变更加安全。如果我们真的能够完全掌握这种能源,那么就不再需要冒着风险修建如今的核电站,社会也会更快更好地向前发展。

希望各国科学家们能够尽快得到突破,让核电站的危险和事故彻底成为历史,不要再让无辜的人因此牺牲,无数个美满的家庭在灾难中破碎。

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