田納西大學(xué)的Kurt Sickfus教授，目前正與一些研究人員致力于開發(fā)抗核事故的燃燒棒。

　　【eCorr中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)消息】亞特蘭大--日本受損導(dǎo)致核電站爆炸損壞引發(fā)了2011年福島的一場核災(zāi)難，迫使人群大規(guī)模疏散，這讓世人看到核燃料過熱時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

　　為了防止類似2011年福島核事故的發(fā)生，美國政府大幅增加對(duì)核電安全防衛(wèi)技術(shù)的研究經(jīng)費(fèi)，主要目的是研發(fā)一種能夠更有效抵御沖擊或損害的用于核燃料棒的保護(hù)性包層。希望激發(fā)科研人員在多年來都沒有太大改變的核燃料棒設(shè)計(jì)上有更多的創(chuàng)新。在福島核事故發(fā)生之前美國能源部只花費(fèi)200萬美元用于未來燃料設(shè)計(jì)，事故發(fā)生之后其投入資金資金達(dá)到3000萬美元。

　　現(xiàn)在，多家機(jī)構(gòu)的燃料棒設(shè)計(jì)研究已進(jìn)入中期，最早今年夏天就可能進(jìn)行反應(yīng)堆測(cè)試。

　　這些研究的目標(biāo)是為了使核燃料在極端條件下不會(huì)輕易損壞、熔毀以及發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)楹巳剂系幕瘜W(xué)反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致金屬包殼碎裂，產(chǎn)生爆炸性氣體--氫氣。如果研究人員在這方面取得成功，他們的設(shè)計(jì)就能夠讓核電站的工作人員在發(fā)生損壞事故時(shí)有更長時(shí)間來防止其演變成熔毀，以防止釋放出有害的輻射。防止事故發(fā)生不是靈丹妙藥，但是這是一個(gè)降低風(fēng)險(xiǎn)的方式。

　　“這從根本上來說是為核反應(yīng)堆購買時(shí)間，” 致力于燃料循環(huán)的研究和發(fā)展的能源部主任安德魯·格里菲斯說。“這本質(zhì)上是一個(gè)保險(xiǎn)政策。”

　　政府和資助的科學(xué)家們正努力嘗試多種解決方案以試圖找到可能適合的技術(shù)。

　　據(jù)報(bào)道，幾十年來，核燃料棒設(shè)計(jì)沒太大轉(zhuǎn)變，都是將二氧化鈾壓縮，然后放入4.5米長的棒芯，再由鋯合金表面包裹。鋯合金層能抵御腐蝕和高熱，并防止輻射物質(zhì)外泄，但福島核災(zāi)證明這個(gè)設(shè)計(jì)在冷卻系統(tǒng)停運(yùn)的最極端環(huán)境下，形同虛設(shè)。

　　這種金屬包殼可起到耐腐蝕、耐高溫、充當(dāng)屏障防止放射性元素外泄的作用。但福島第一核電站的災(zāi)難表明，在極端條件下它可能失靈。

　　地震發(fā)生后，海嘯撞擊核工廠的海堤并使運(yùn)行反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)所需的電氣裝置失效。冷卻系統(tǒng)和及其備用電氣裝置停止工作時(shí)，反應(yīng)堆過熱。

　　隨著水位下降，包覆燃料的金屬與蒸汽發(fā)生氧化還原，產(chǎn)生氫氣。科學(xué)家認(rèn)為這些逸出的氫氣是引起爆炸的原因，從而導(dǎo)致設(shè)備損壞。

　　同樣的，反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生熱量，進(jìn)一步導(dǎo)致了極端溫度，使得燃料融化和放射性產(chǎn)物逸出。反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)氧化反應(yīng)也時(shí)有發(fā)生，但遠(yuǎn)不及一個(gè)極端事故發(fā)生時(shí)的程度。

　　科研人員正考慮一系列改進(jìn)措施。

　　有些人提議作出根本改變。電力研究所正在對(duì)鉬包殼進(jìn)行試驗(yàn)。相比目前使用的鋯合金，鉬在高溫下仍能保持強(qiáng)度。強(qiáng)度大的金屬在極端事故中能更有效防止核燃料熔毀。

　　田納西大學(xué)的設(shè)計(jì)師嘗試給包殼涂上更耐高溫的陶瓷層，而西屋電氣公司則希望以金剛砂作為未來燃料包殼的基礎(chǔ)。

　　來自現(xiàn)有燃料的改進(jìn)設(shè)計(jì)可能會(huì)帶來更快的改變。伊利諾伊大學(xué)的設(shè)計(jì)師布倫特·霍伊澤爾在美國政府資助下開發(fā)可涂在現(xiàn)有包殼上的涂層，以防止能產(chǎn)生氫氣、熱量并削弱包殼的化學(xué)反應(yīng)。他的團(tuán)隊(duì)還對(duì)“自愈”型燃料感興趣。一旦發(fā)生事故，這種燃料中新添加的材料就可以移到燃料棒的表面，形成保護(hù)層。

　　然而，任何改變都會(huì)引起新的資金消耗。安全改進(jìn)會(huì)增加成本，這是毋庸置疑的。這對(duì)注重成本控制的企業(yè)來說并不具有多大的吸引力，尤其是現(xiàn)有的保護(hù)性包層已經(jīng)符合聯(lián)邦安全規(guī)則。

　　“這是企業(yè)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生沖突的地方，”霍伊澤爾說。（美聯(lián)社 RAY HENRY 報(bào)道）



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