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恶心日本30年的文殊核反应堆事件,太平洋也洗不清它们的罪恶?

各位印象中的日本产品,民用与工业品比如汽车家电以及高精度机床质量相当不错,但在尖端产品上却又非常不靠谱,比如F2战机、90式主战坦克,以及宇航工业和核电工业等,经常发生低级事故,所以常有人说笑话,那是印度人在日本搞的!

文殊堆,看上去很美却让日本人想死

1986年5月10日,日本福井县敦贺市开工建设文殊快中子中子增殖反应堆,使用的是钠冷却、混合氧化物核燃料,带有三级主冷却回路,功率280MW的增殖反应堆!

文殊堆位置

燃料越烧越多的文殊堆

文殊堆用的是钠冷却,危险性和技术要求极高,之所以日本会去制造文殊堆是因为它巨大的吸引力,因为文殊堆是一种特殊的增殖堆!

一般的核反应堆有轻水堆和重水堆(沸水堆、压水堆则是反应堆煮开水的方式不一样,但重水堆不可能是沸水堆),它们的区分是以中子减速剂作为区分标准。

核裂变的原理是铀-235原子核遭遇热中子轰击产生裂变,会分裂成氪-92和钡-141,另外还有2-3颗中子,并且释放出能量,这几颗中子又会去撞击其它铀原子核产生裂变反应,但高能中子撞击原子核的概率偏低,因此要将其降速,才能增大反应截面。

低能区的两个峰值,坐标为对数坐标,差距几十倍

因此要将中子降速,而用来降低中子能级的介质就是减速剂,常用的有普通水(经过处理的水)和重水(氘水)以及其他能让中子减速的介质,但重水的减速效率明显要比轻水好得多,因此重水堆可以使用低浓度的铀,甚至直接烧铀矿石,但轻水堆就需比较高的浓度。

而另一个问题则是核反应堆不是核弹,需要慢慢释放能量,因此还要将容易引起反应堆失控、过多的中子给吸收掉,这就是中子吸收棒,也是控制反应堆功率的关键设备。

控制棒吸收中子

中子增殖,完美的反应堆

核反应堆中的燃料会随着裂变浓度降低,当它的浓度低于一定、热功率无法满足额定输出时核燃料就需要退役,此时烧过的核燃料就成为了乏燃料,需要更换燃料棒,保持高功率输出。

尽管铀矿不少,但其中的铀大多数都是铀-238,上能让核反应堆使用的铀-235含量只有0.72%,因此核燃料是越烧越少的,但有一种技术能让燃料越烧越多,这就是把中子吸收棒吸收的中子利用起来,它的原理如下:

铀-238(92个质子,146个中子,难以燃烧的大量铀同位素)吸收一个中子变成铀-239(92个质子,147个中子),再放出一个电子,变成镎-239(93个质子,146个中子),很快镎-239也放出一个电子,它会衰变成原子序更高的元素,这个94号元素名叫钚-239

快中子堆的核燃料用的是钚239(最初的钚-239可以用重水堆制造,但效率比较差),堆芯裂变释放的快中子可以将堆芯外围的铀238变成钚239,产生的新增钚燃料比消耗的还多,所以这种反应堆被称为快中子增殖反应堆。

钚-239是什么?大名鼎鼎的原子弹原料之一的钚弹核装药,而且它的临界质量很低,只有10千克(铀-235是52千克),它很容易就能被制成核弹,当然它也可以用来发电的核燃料。

所以文殊堆就是在这样的目的下被制造出来的!

同时文殊堆也是钠冷却反应堆,因为快中子增殖反应堆不能用水或者重水,因为快中子捕获反应需要的高能快中子,水和重水都会降低中子能级,因此用什么作为冷却剂就成了一个超级大的问题!

钠的中子吸收界面很小,因此它是快堆最好的冷却剂,钠冷却也可以低压甚至常压堆(更好的是铅,但难度更高),但大家都知道,钠这种金属遭遇氧气就会燃烧甚至爆炸,所以它的风险性极高,因此快中子增殖堆其实起步挺早,最早的快堆在1951年就被制造出来的,但由于难度太大,进展非常缓慢,当然核燃料价格便宜也是制约其发展的重要原因。

但日本的核燃料购买被严格控制,因为日本这个国家曾经发动过二战,没有人会信任一个在历史上劣迹斑斑的国家,因此日本想要买高浓度的武器级铀是不可能的,当然钚就更不可能了,鬼知道他们会不会拿去制造核弹。

因此文殊堆担任了一个重要角色,就是制造钚-239,知乎上有大神很肯定的确定日本没有二心制造武器级的钚-239,不要妖魔化日本,但问题是日本不妖魔化就不是日本了,日本右翼有多猖狂各位难道没有见识过吗?看看他们这几天干得好事,居然要把125万吨核污染废水倒入太平洋,这种丧心病狂、猪狗不如的事情只有日本人才能干得出来!

文殊反应堆:以菩萨名义干的坏事,是要遭天谴的!

文殊堆使用的是回路式快堆(另一种是池式),回路式体积小,有缓冲罐,可以排空回路中的钠,停堆非常换燃料非常方便,另一种是池式,其实安全性来说,池式没有那么多管道更安全,而且只是增殖堆的燃料如果不提取钚-239的话,可以一直循环燃烧很久,彻底利用完核燃料,所以文殊堆在设计上就已经考虑了钚-239的提取。

池式液态钠快中子增殖反应堆

1991年5月18日首次以临时堆芯状态启动,1994年4月首次达到临界状态,但文殊堆就基本没有正常过!

1991年11月的热功能试验中发现二级循环部分管线存在问题,管道波纹管硬度过大(提供膨胀变形空间)。

1993年4月,发现燃料芯块密度有问题,延迟一年

1995年3月,常规岛卸压箱中水与蒸汽动态平衡控制出问题而停运。

1995年5月,文殊堆恢复试运行,并于8月29日并网发电。

但正常运行不到4个月的12月8日19点47分,文殊堆二级冷却回路热电偶套管破损,640千克的钠蒸汽喷薄而出,接触氧气造成大火,21点20分,中子吸收棒全部插入,紧急停堆!

事故示意图

因为是二级回路,因此核泄漏风险并不大,但钠蒸汽的大火高温达1500℃,现场周围的管道吊顶内的管道以及钢制衬垫都被融化,到处都是高温白雾,现场连机器人都进不去。

泄漏现场,一天后的文殊反应堆

更可笑的是调查过程,调查团队伪造了现场视频,试图掩饰责任,但这个视频制作极其低劣,公开后全日本舆论铺天盖地的指责,直接导致事故调查团队负责人之一,动燃集团事务部副主任在东京酒店跳楼自杀!

泄漏现场照片

事后此事不了了之,所有的责任被自杀的那位给担下了,据说他的家人甚至没有获得足够的抚恤金,当然日本民众不是傻子,在当地民众强烈抗议下,日本名古屋高等法院金泽支院推翻福井地方法院对文殊堆继续运行判定,但再次被日本政府起诉到了最高法院,再次翻转:文殊堆可以继续运行,但必须解决钠冷却管道的缺陷的判定。

2006年,国际原子能机构(IAEA)对日本核电检查后发现,日本核工业过于自信,其设计规范与安全操作距离国际标准渐行渐远,因此给出了一个忠告:

“如果运营、管理者这种自满情绪继续下去,发生下一次事故只是个时间问题。”

但日本政府对于其核工业非常自信,根本没有采纳这个意见,但打脸事件很快再次到来!

2007年6月,文殊堆的前身常阳堆的工作人员在提取实验设备时,堆芯机械部件发生损坏,常阳堆进入停堆状态,一直到未能恢复正常。

实验堆只剩下了文殊堆,因此在2010年2月,文殊堆计划重启,开始了为期3年的试运行,但好景不长,3个月后的8月26日,重达3.3吨的中继设备在更换燃料操作时由于夹具错误打开,导致中继设备的抓取杆掉落2米。

这就尴尬了,百度贴吧“高达吧”楼主“squallgzy”大佬形容得非常到位,下面引用大佬“squallgzy”的文字,版权归squallgzy所有!

事故发生半年后的2011年2月14日,中继设备坠落事故责任人,文殊堆燃料环境科长在附近山上自杀身亡!最后无奈的文殊堆运营方用套筒的形式将其在高温液态钠中套住取了出来,但时间已经过去了十个月,文殊堆重启就此泡汤!

2012年11月,日本原子能管制委员会对文殊堆安全检查发现,这个由日本重工桂冠的日立、东芝、三菱、富士电机等厂商共同设计的反应堆,大约有20%的部件没有安全检查,2013年美国和管理委员会又发现13处泄漏,2013年5月13日,日本原子能管制委员会终于做出决定,不得重启文殊堆。

原因也很简单,三方设计规格不一,标准不同,检验没有统一协调,日本人执行力第一,但统筹能力却是渣渣,也是难为文殊菩萨了!

2016年12月21日,日本政府决定让文殊堆退役,从1970年开始筹备算起,总共耗资一万亿日元(据资料,按当时币值计算超过100亿美元),却只安全运行了250天,平均每天花4000万美元,这个代价不可谓不大!

预计在2022年将核燃料取出,2047年拆除核反应堆!文殊堆终于走完了它坎坷的一生,但它留给世人的考虑无疑是深刻的,这愣头青日本掌握了核技术,但却刚愎自用,油盐不进!

2011年311大地震,本来可以控制的福岛第一核电站核泄漏,弄到现在却要向大海倾倒125万吨核废水,而小小的日本国却有42座可以运行的核反应堆,更可怕的是整个日本都在地震高发带上,这掌握了潘多拉魔盒的开关的日本人,未来要将地球带向何方?