核危机的解剖学:福岛的年表

25年来,世界上最严重的核反应堆不幸是由巨大的自然灾害造成的,但由于日本工程师似乎令人惊讶的错误而变得更加复杂。结果是一场快速发展的灾难,使官员从一个紧急情况到另一个紧急情况。

3月11日,日本下方的地面摇摆了多达5分钟,这是一场9.0级地震,最终使日本更靠近美国。30分钟后,一堵墙大约250英里长撞到了岛国的东北海岸,砸碎了所有路径。188金宝搏亚洲体育搏彩在受害者中,至少有7,000人死亡和10,000人失踪 - 以及一家核电站:福岛 - 达吉(Fukushima-Daiichi)及其六个反应堆。

In the ensuing days, the world has watched as Japanese engineers and plant workers have struggled to keep the fuel rods inside the crippled Fukushima plant from melting down, lurching from one crisis to the next as four of the complex’s reactors have experienced explosions and releases of radioactive material. Amid the confusion, it was clear that some very basic mistakes — most noticeably将备用柴油发电机放置在海平面上的略高在海啸地区 - 在福岛造成的情况差得多。

即使是现在,危机开始十天后,福岛的局势仍未得到控制。这场灾难显然比1979年在宾夕法尼亚州三英里岛发生的部分崩溃还要严重,但不如1986年在切尔诺贝利核电站爆炸那么严重,后者在欧洲大部分地区散布放射性物质。福岛危机如何展开的时间顺序表明,即使是一个像日本一样前进的国家(以及在处理自然灾害方面的实践)也没有为这种范围的地震做准备,这是1200年来日本最大的地震。

3月11日

当地震在下午2:46袭击时,福岛 - 达维核电站以及至少三个核电站自动关闭,滑动控制棒(由硼酸等材料制成的滑动控制棒)将中子堵塞到了三个反应堆芯中,这些岩心将一直在运行。这立即停止了富集的铀燃料的裂变,从而使核反应堆产生蒸汽,从而旋转涡轮机以发电。

但是,即使停止裂变,核燃料棒也必须保持冷却,因为核反应的副产品继续分解并产生热量多年。冷却杆的关键很简单:将水流过它们。

反应堆中现已静止的水开始沸腾,威胁着内部铀的崩溃。

但是由于地震,无法将电力传递到福岛 - 达维核电站以运行冷却泵。电力损失时本应启动的备用柴油发电机没有在海啸中幸存下来,海啸很容易超过保护植物的海墙,只有电池才能运行所有系统。同时,海啸淹没了关键的电气设备。八个小时后,电池已经死了 - 这意味着核电厂没有电力,也无法自行冷却。

从本质上讲,反应堆内部现在蒸馏水开始沸腾,暴露了燃油棒,并威胁着内部铀燃料颗粒的崩溃。

到第一天晚上,日本政府警告了核电站的冷却问题,并宣布“核紧急状态”,尽管强调未发现辐射泄漏。然而,政府官员建议居住在工厂几公里之内的人们离开。同时,便携式柴油发电机带到福岛 - 达吉工厂将功率恢复到某些系统,尽管目前尚不清楚为什么更多的发电机没有用于冷却反应堆。到那天晚上晚些时候,日本政府指出,辐射水平似乎已经在福岛的至少一个反应堆中升高。

3月12日

In the early hours of Saturday, March 12, the nuclear power plant’s owner and operator, Tokyo Electric Power Co. (TEPCO), reported rising pressure inside reactor No. 1, a sure sign that not enough water was reaching the core, allowing steam to build up. In fact, pressure readings reached 840 kiloPascals at Fukushima-Daiichi reactor No. 1 — more than double normal operating pressures. By dawn, pressure was also rising at another nearby nuclear power plant disconnected from the grid by the quake and tsunami — Fukushima Daini, with four reactors. But backup power there seems to have prevented further trouble.

那天早上,TEPCO工人开始在Fukushima-daiichi 1号电反应堆上排放放射性蒸汽,以防止压力变得更高,并破坏持有核芯的厚钢制容器。从本质上讲,操作员将放射性气体从内部封闭区域移动到容纳反应堆的较大建筑物中。同时,政府开始撤离该地区约10,000人,距离受灾厂10公里。

福岛日本核反应堆
法新社/盖蒂图像
3月12日,在工人将高压蒸汽和氢排放到结构中后,爆炸撕裂了建筑物壳体反应堆的屋顶。

但是,如果没有泵故障引起的更多水,则无法冷却燃油棒。这种核燃料棒被包裹在坚硬的锆层中,将它们固定在一起,并允许裂变所需的中子通过。但是,当燃油杆不冷却时,覆层的膨胀和裂缝,从而允许裂变产生的放射性颗粒,例如剖腹产-137或碘131。更糟糕的是,随着温度高达1200摄氏度,覆层条带有周围蒸汽的氧气(例如高速,高温生锈),将氢气留在后面。

当工人将高压蒸汽和氢排放到1号建筑物壳体反应堆中时,它开始建立。在足够的浓度(大约4%或更高的浓度)下,如果发现氧或火花,氢就具有爆炸性。这正是1号反应堆发生的事情,那里的爆炸撕裂了建筑物的屋顶。四名工人受伤。

但是到了夜幕降临时,随着压力的继续膨胀,TEPCO工人开始通过停机的线将海水和硼酸泵入反应堆,以扑灭大火。这是一个拼命的竞标,可以冷却反应堆并确保裂变不会恢复。日本政府开始向附近的居民分发碘药,以确保任何放射性碘释放的任何放射性碘都不会在公民的甲状腺腺内。

3月13日

到3月13日上午,日本政府的撤离工作已经扩大,已在该工厂周围包括全20公里的半径,使超过100,000人搬家。福岛达维核电站的辐射水平已上升到安全限制之上。TEPCO扩大了其海水和硼酸泵送工作,以包括2号反应堆和第3号反应堆 - 这意味着现在在地震时在运行的所有三个核反应堆中,冷却都在失败。工人继续发泄放射性蒸汽。

3月14日

3月14日,星期一早上,当地时间上午11:01撕裂了3号氢爆炸反应堆,炸伤了七名工人和四名士兵。其中一名士兵可能会摄取放射性材料,并被运送到美国国家放射科学研究所。据NISA称,爆炸打开了3号建筑物反应堆,并导致其压力读数波动,从而使人们担心其钢遏制容器可能会破裂。但是,压力读数很快恢复了正常,尽管水位低至3.7米长的燃油棒的顶部低至2.3米,但减轻了这些恐惧。

到夜幕降临时,冷却在2号反应堆中完全失败了,可能会将该反应堆中的整个燃油棒暴露于空气和蒸汽中。为了防止另一种氢积聚和爆炸,TEPCO工人在建筑物住房单元2的侧面切一个洞。

3月15日

到3月15日星期二上午,从2号建筑物反应堆中听到了一次爆炸。蒸汽从损坏的建筑物和发电厂的辐射水平上升了四倍。更糟糕的是,这种爆炸可能损坏的核心遏制系统的部分 - 甜甜圈形的水管既可以在紧急情况下冷却反应器并捕获任何放射性颗粒。所谓的抑制池现在可能会泄漏,使放射性逃脱 - 美国原子能委员会在该反应堆的设计中已经发现了这一问题,早在1972年。爆炸后。在爆炸后,每小时升至965.5微米的辐射水平,表明某些放射性材料可能会从反应器中逃脱。

福岛日本核反应堆
法新社/盖蒂图像
东京电力公司(Tokyo Electric Power Co)的专家使用图表在3月15日解释了福岛 - 达吉工厂的结构。

那天早上,建筑物中爆发了一场大火,该大火装有4号反应堆,其中包含花费的燃油杆,甚至在地震发生之前就被关闭以进行维护。这些杆被浸入充满硼酸的混凝土和钢罐中,需要继续冷却,直到可以将其转移以重新处理或在大型混凝土和钢桶中储存为止。冷却系统失效时,用过的杆也开始加热。

由于放射性颗粒造成的危险被烟雾散落在空气中,总理纳托·坎(Naoto Kan)在电视转播的讲话中警告居住在核电厂30公里以内的居民继续前进。

在4号反应堆的外部建筑物中,另一场氢爆炸撕裂了两个孔,大约八米。美国核监管委员会主席格雷戈里·雅克科(Gregory Jaczko)于3月16日在对国会的证词中建议该游泳池实际上是干燥的 - 这意味着过热的燃油杆暴露在空中。

到夜幕降临时,辐射水平达到400毫米,在反应堆3号附近一个小时。由于这些辐射水平升高,Tepco撤离了所有非必需人员(约750名工人),留下了50名骨架船员,继续拼命努力,以手动泵送。海水和硼酸进入震惊的反应堆。甚至那些留下来的人也必须撤离控制室的4号反应堆,因为辐射水平升高。

3月16日

3月16日,星期三,从损坏的建筑物中汇出了厚厚的白色蒸汽滚滚,该建筑物容纳了3号反应堆,这表明该建筑物中的燃油池也在冷却水中沸腾。在大楼房屋反应堆4号爆炸中,另一场大火爆发了。


尽管如此,温度和压力开始在2号反应堆上下降,这表明工人的英勇努力在那里产生了影响。到了夜幕降临时,持续的辐射脉冲要求工人从这样的努力中退缩 - 计划的直升机飞行飞往发电厂上的海水。

工人像幽灵一样奔跑,穿过震惊的植物,努力将冷却水带到沸腾的反应堆上。

测试在当地供水中没有放射性剖宫产或碘。最后两个反应堆(第5和第6号反应堆,唯一没有麻烦迹象的反应堆)似乎保持凉爽。但是,反应堆旁边的辐射水平仍然很高,尽管震惊的核电站边界处的辐射水平相对较低,大约是一年的正常背景辐射的三倍。

据TEPCO称,日本军方开始将海水从两架直升机上掉到3号和第4号反应堆的裸露燃料池中,并将水炮拱顶冷却液体倒入了耗尽的燃料池中,以良好的效果。

但是,在地震时运行的所有三个反应堆中,压力也开始在3号反应堆3上再次上升。当所有燃料棒融化并流到围座建筑物的底部时,可能会导致蒸汽爆炸,从而释放放射性材料时。

3月17日至20日

在过去的几天中,福岛达吉(Fukushima-Daiichi)的工人继续他们的英勇努力,面临进一步的爆炸或无形的氢火和危险的辐射水平。鉴于无法掩盖自己或远离该放射性的来源,工人只能通过限制在高度放射性区域所花费的时间来保护自己。像幽灵一样在震惊的核电站上奔跑,并通过绑在背部的特殊坦克和过滤器中呼吸,工人的骨架船员努力将冷却水带到沸腾的反应堆和过热的燃油池中。

在周末,工程师继续战斗问题,例如3号反应堆的压力。此外,日本政府报告说,牛奶,低芥酸菜,菠菜和其他工厂附近地区的农产品含有较高的放射性水平元素,日本公众的恐惧进一步增加。政府禁止这些产品的货物从受影响的县造成。

现在,也许最大的希望可能是新的电力线的完成,这将带来急需的电源,从该地区以外的电厂重新启动电动泵以冷却反应堆。一般而言,从地震和海啸到电网的损害以及在反应堆建筑物的高辐射中,这一进步都使这种进展减慢了。泵和其他安全系统在地震,海啸或随后的预防崩溃工作中也可能受到损害。这些挑战在周一显而易见。即使将一英里长的高压传输线连接到2号反应堆之后,工程师表示,他们仍然没有成功地使反应堆的电气系统和水冷却泵进行工作。日本原子工业论坛估计,地震发生时在所有三个反应堆中仍处于暴露范围内。

福岛 - 达吉不太可能通过裂变返回发电。取而代之的是,它可能成为像切尔诺贝利这样的纪念馆,这是一个可怕的核事故的诱人象征。以及像剖宫产137年的放射性元素,半衰期为30年,将在未来几年中保留在该工厂的周围环境中,这提醒了该地区海啸居民及其对福岛的毁灭性打击。