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日本决定排放核废水的事,一直是大家关注的焦点。该如何处理核废水是见仁见智,但总之不应该排放,这是对全世界不负责任。人马君看到一些报道提到,有俄罗斯专家给日本支招:“核废水一直在产生,是因为地底下还存在泄漏的堆芯物质,一直在发生核反应,如果在福岛爆炸一颗氢弹,可以加速核反应,彻底消除放射性的根源,从此就没有后顾之忧了。”
在人马君看来,如果这位专家能给出这样的建议,只存在两种可能性:要么他是出于对日本的义愤,在开玩笑吐槽。如果不是这种情况,那他一定不能算作核物理或反应堆方面的专家!理由如下:
福岛核废水的罪魁祸首是2011年核事故中熔毁的堆芯。这些熔融的堆芯物质熔穿了压力容器底部封头而流出堆外,接着很可能又烧穿了安全壳的混凝土底板,进入了地下,持续不断的污染着地下水。当年的切尔诺贝利事故,苏联花费巨大代价将反应堆的下方封了起来,避免了堆芯物质向地下蔓延扩散,这一点上日本的表现远不如苏联。
这些堆芯熔融物现在还在发生核裂变反应吗?大概率已经停止了,因为反应堆在海啸前已经插入控制棒停堆。堆芯熔化是由于剩余的衰变热。但熔化后堆芯便失去了正常几何形状,熔融物聚集成一团时仍有可能重新临界发生裂变,但这种情况更可能发生在事故后的较短时期。
由于民用核电站使用的是低浓铀,靠的是低速的慢中子引发裂变,需要水作为中子减速剂,聚成一团的熔融物不利于中子减速,而控制棒中的中子吸收体在熔化时也很有可能进入了熔融物中。况且进入地下的熔融物由于不断下沉,体积会越来越小,这些都会使其无法临界。现在核事故已过去10年,如果堆芯物质还在裂变,会产生大量中子和具有极强放射性的裂变气体,这些气体会逸出地表,造成严重后果。从福岛的现状来看,并没有明显地观测到这种现象。
因此,那些融化的反应堆物质还在发生裂变反应的概率极低,但这并不代表它没有危险,堆芯物质主要是经历过长期运行的旧燃料,即便现在不裂变了,仍然包含大量裂变产物,辐射剂量超强,如果人过于靠近,会在短时间内致死。在经历了10年的冷却后,这些物质的衰变热已经比较低,但仍需继续冷却,并且还在污染地下水。那么疏散附近人口后,在福岛核电站厂区引爆一颗大当量氢弹,能否处理掉这些堆芯物质呢?
那位俄罗斯专家说氢弹可以加快核反应,消除堆芯物质的放射性。前面已经分析过,反应堆现在还在发生核裂变反应的概率极小。即便它真的还在反应,用氢弹来加快它也是天方夜谭,因为氢弹发出的中子全都是高能的快中子,而商用反应堆的铀235富集度不高,需要有慢中子才能有效的裂变。氢弹爆炸产生的快中子不仅不能加快铀235的裂变,还会将其中大量的铀238转化为钚239,这样裂变物质的量还会增加。
再说了,即使咱们打破物理规律,假设快中子真能加快核裂变反应,那又有什么用呢?真正具有强放射性并不是铀235、铀238或钚239,而是它们裂变的产物,例如堆芯和核废水中的铯137、钴60、碘129、氚等等。如果氢弹真的加快了裂变,这些裂变产物的释放量将大大增加,更加剧了核事故的灾难。
也有网友会说,这些强放射性的裂变产物也可以与氢弹释放出的中子反应,变成没有放射性的物质。这些读者大约是看过“嬗变堆”的报道,知道可以用嬗变的方法处理核废料。但嬗变可不是简单的消除放射性,而是只能将长寿命的次锕系核素转化成短寿命的核素,这样原本需要储存上万年的核废料,只需储存几十上百年就可以了。
然而福岛熔毁堆芯和核废水中放射性最强的恰恰就是短寿命核素,这些核素经中子照射后反而有可能变成长寿命核素。本来储存几十年就解决的事,反而被搞成万年的祸患了。况且嬗变也需要慢中子和长期运行,氢弹发出的高能快中子与这些核素也不容易反应。
还有更搞笑的,说氢弹产生的高温会把物质等离子化,放射性就没了!这是完全没理解什么是放射性。除非通过核反应变成另外一种同位素,否则放射性核素的辐射和半衰期雷打不动,不管是变成气态还是等离子态,都会按照固定的半衰期衰变,高温并不能加快这一进程!
既然氢弹处理不了堆芯以及核废水中的裂变产物,那我们退而求其次,处理掉核废水中的氚可不可以呢?毕竟氚可以聚变嘛,把它聚变掉也是大功一件!事实真的如此吗?
氢弹能去除核废水中的氚吗?
如果专门挑一个地方,比如地下的岩洞,并把核废水装进一个大水箱里,将氢弹放置在中央并引爆,能否将核废水中的氚一股脑清除呢?并不能!核废水的总氚含量不到3克,它确实可以聚变。用氢弹产生的高温高压来使氚和水中的氘发生聚变,貌似可以大功告成,但这3克氚里有多少能够发生聚变并不好说。
然而主要问题还不在这,因为氢弹本身也会产生氚,作为氢弹引信的原子弹会发生裂变,从而生成氚。而氢弹的聚变材料是氘化锂,本身就是靠中子轰击锂6来制造氚,这些氚也未必会全部被聚变消耗。一枚氢弹一般装有几十公斤的氘化锂,只要有一小部分生成的氚没参与聚变,本身残留的氚就很可能超过核废水所含的量。
事实上地球上的氚有很大一部分就是人类核试验产生的。在上世纪50到60年代,美苏大肆进行核试验,大量氚进入大气层,氚可不是惰性气体,不像氦气那样不和别的物质反应,它很快就会转化为氚水,并随着降雨落回地面,导致海洋和陆地水体中的氚含量急剧增加。为了清除氚,反而生成更多的氚,何苦呢?
如果真的用氢弹来处理,则将是一场史无前例的灾难
用氢弹处理的理论还忽略了一个根本因素:如果想处理堆芯,就需要在福岛厂区引爆,而放射性又没处理掉,大量核物质会被炸到高空,放射性烟云会扩散到全世界,而首当其冲受害的就是东亚各国。当年切尔诺贝利事故的爆炸威力远没有这么大,还造成了欧洲大片地区的沾染,如果真的用氢弹来炸堆芯,那全世界将无人能够幸免。讲到这里,您还相信用氢弹能解决核废水问题吗?