不小心掉進核電站輕水反應堆的大池子裡，還能保住小命嗎？

2020-10-18 星辰大海種花家

首先確定下各位對這個輕水反應堆的水池有沒有理解錯誤，準確的說，輕水反應堆或者重水反應堆都是沒法稱為池子的，或者將其稱為罐子更合適一些，因為輕水反應堆或者重水反應堆中的水和重水是重要的熱介質，它負責減速中子，也用來傳遞核反應堆的熱量，所以這是一個有趣的問題！

關於核反應堆的原理和種類

儘管現代核反應堆種類繁多，以減速劑區分的，以安全技術區分的，以核材料區分的等等，搞得大家雲裡霧裡，為避免引起大家理解上的困難，我們現代比較典型的減速劑分類方式來說明，早期的石墨堆我們就不說明了，畢竟車諾比電站的慘痛教訓使得石墨堆實在不太討人喜歡，現代主要有如下兩種：

  • 輕水反應堆

  • 重水反應堆

兩者的核燃料元素都是鈾-235，區別是輕水反應堆的的鈾燃料濃度比較高，重水反應堆的鈾燃料濃度比較低，而世界上大多數的核反應堆都是輕水反應堆！在這裡必須要解釋下輕水反應堆這個梗！

輕水反應堆的減速劑與原理

輕水反應堆使用的減速劑就是普通水，這個水的功能非常重要，除了傳遞熱量以外，它還負責減速裂變時多餘的中子！它有兩種結構，一種沸水堆，產生蒸汽直接推動汽輪機工作。另一種是壓水堆，區別是壓水堆有兩個迴路，一迴路的水壓力很高，主要是將堆芯的熱量轉移到二迴路的介質水，使其沸騰成為蒸汽，從而推動汽輪機工作！

沸水堆

在這裡大家可能會比較好奇，為什麼兩個迴路都是水，但第二個水能燒開成蒸汽，第一個迴路的水加了什麼特別的玩意兒嗎？其實並沒有，因為壓力很高，超臨界的水可以接近400度，所以各位就不要懷疑用水燒水的NB技能了！

壓水堆

輕水堆成本比較低，所以裝機量比較大，但輕水堆有一個致命弱點，就是對裂變產生的熱中子減速效率比較低，而鈾-235的鏈式反應需要慢中子才能持續裂變，所以導致了輕水反應堆的核燃料濃度要求比較高！

重水反應堆的減速劑與原理

重水反應堆使用的減速劑即為重水，也就是D2O，重水對生物都有不良影響，但卻是極好的中子減速劑，它的減速效率是水的300倍（輕水慢化比70，重水慢化比2000），所以重水堆的核燃料濃度可以低至3%，甚至直接使用鈾礦石，當然這沒法清理，所以還是會製成鈾燃料棒。

重水堆在發電原理上和輕水堆並沒有區別

重水堆必須有一迴路和二迴路，重水不可能直接蒸發去推動汽輪機，只能作為介質去加熱水，它的性質幾乎和水一樣，沸點約101.4攝氏度，密度大11%。由於它的減速效率極高，所有熱中子是有多餘的，為避免浪費，就會將U-238被中子轟擊後生產鈽-239！

大家都發現了，所以重水反應堆是被嚴格控制的，因為鈽-239的臨界質量比鈾-235要低得多，所以製造原子彈用鈽更簡單！因此國際原子能機構對大家投產輕水反應堆根本就不管，但只要是重水反應堆投產，那可就睜大了眼睛瞪著你，生怕你造出不受核不擴散協議控制的鈽彈來！

在那個池子裡遊泳會如何？

剛上文說了，無論是輕水反應堆中的沸水堆還是壓水堆，譴責是高溫+一般高壓，後者是高溫+高壓，完全進不去的，假如進去，那麼可以想像一下比高壓鍋壓力都大N倍的環境，而且超臨界水氧化能力極強，可能會連骨頭都不剩哦！當然重水堆也差不多，那個重水可是很貴的，不能浪費！

各位看到的大池子裡泡的核燃料棒，應該是核反應堆的乏燃料池，因為從核反應堆中取出的已經「燒盡」了的燃料棒溫度仍然很高，內部的剩餘的核燃料仍然可以衰變釋放大量的熱能，因此需要一個大水池供其散熱。

剛剛取出的乏燃料棒，功率大約是正常工作時的7%，一小時後變成1.5%，一天後0.4%，一周後0.2%，一般乏燃料棒需要在水池中泡上一年然後轉移到幹桶中保存！現代裂變電站中最麻煩的一個問題就是乏燃料棒如何處理，也就是所謂的核廢料，現在的辦法是挖一個超級深的坑，埋進去！

所以這個乏燃料棒的池，你是能看到的，而乏燃料棒的輻射在水中會被消弭於無形，循環的水保證水池溫度不超過30度，也就是說你如果不小心掉進去，應該會很舒服，只要你體力好，甚至能遊上幾個小時，當然不要靠近水底那乏燃料組！

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