日本发生的 8.9 级地震至少给其核反应堆舰队中的一座造成了问题——当局已关闭该国 55 座机组中的 10 座。东京电力公司证实，位于东北海岸的福岛第一核电站 1 号反应堆内部的压力一直在上升，该核电站是世界上最大的核电站之一。这意味着冷却水没有进入反应堆堆芯，导致安全壳内部蒸汽积聚。据日本媒体报道，问题在于用于运行冷却水泵的电网电力中断。日本原子能工业论坛称，本应在这种情况下提供应急电源的备用柴油发电机发生故障，但替代发电机正在被运往该电站。（类似的柴油发电机正在为该国的六所村再处理厂供电，该厂回收乏核燃料。）
作为一项预防措施，日本政府宣布进入核紧急状态，并要求居住在核设施三公里范围内的人员撤离，居住在十公里范围内的人员留在室内。东京电力公司计划从安全壳内部排放一些放射性蒸汽。
《大众科学》采访了美国核管理委员会 (NRC) 的公共事务官员斯科特·伯内尔，该委员会是负责监督美国 104 座核反应堆安全的政府机构，了解冷却反应堆所需采取的措施。
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[以下是采访的编辑稿。]
您通常如何冷却反应堆？
冷却方法非常简单：将水推过核堆芯，并将热量带到其他地方。实际运行反应堆的链式反应可以在几秒钟内关闭。堆芯中剩余的放射性物质将继续长时间释放热量。除非您有机制来消除这些热量，否则热量会积聚，并最终损坏放射性燃料或反应堆。
将水推过堆芯意味着使用通常由电力运行的水泵。当反应堆与电网断开连接时会发生什么？
有应急柴油发电机。您还有一个电池系统来保持仪表运行，但它也可以为安全系统提供电力[通过冷却反应堆堆芯来防止堆芯熔毁]。这一切都是为了提供纵深防御。首先，您依赖电网。如果电网不再可用，则使用柴油发电机。如果柴油发电机出现问题，您将有一个电池备用。电池通常能持续足够长的时间来启动柴油发电机。
在堆芯熔毁之前有多少时间？
这取决于电站。这取决于它是沸水反应堆还是压水反应堆。基本上，[两者]都受益于对流等自然力。无论如何都有一个冷却剂循环，因此您最终会在一定程度上冷却堆芯，因为受热的水会上升，而较冷的水会被吸入。但这不如水泵引入冷却水有效。概括地讲，您有几个小时的时间来恢复系统的电力，以使正常冷却开始运行。真的不可能比“几个小时”更具体。
但通常少于 24 小时。
这样说很公平。
最坏的情况是什么？
我们正在努力避免的情况是损坏堆芯。一旦您开始损坏堆芯，您就会将放射性物质释放到冷却剂中，从而增加一些物质传播到反应堆外部的几率。
在日本没有正确冷却的反应堆，福岛第一核电站 1 号反应堆，是一种沸水堆。在冷却方面，这些与压水堆有何不同？
对沸水堆特别有用的是一种蒸汽驱动的系统。它不需要外部电源。冷却反应堆产生的热量产生的蒸汽具有足够的力来运行涡轮机，然后涡轮机运行一个水泵，该水泵向堆芯提供冷却剂。这种系统应该能够承受地震，并且可以运行很长时间。这是一种自我限制的条件。该系统确实使用电池进行控制，但也可以手动操作。因此，即使在整个电站断电的情况下——您根本没有任何电力——也有使用蒸汽驱动泵来继续保持冷却的方法。
除了水以外，还有其他冷却剂吗？
基本上就是水。反应堆的储罐中包含的纯度和化学成分与堆芯中正常使用的水相同。如果遇到冷却剂来源耗尽的情况，可以引入，引用，普通的水。这将起到冷却的作用。
为什么核电站需要电力才能冷却？
在支持电网方面，核反应堆是净正值。它们产生的电力远多于运行其系统所需的电力。作为美国的基本设计特性，电站并非字面上自供电。这是经过设计的，因为您不希望出现电站问题切断其自身电源的情况。因此，为了运行电站，电站的主要电源是来自电网的电力。一般来说，对于美国电站，如果您无法使用电网的电力，您就会关闭电站。
哪些类型的事件可能会击毁柴油发电机？
您始终有可能发生普通的故障。这就是为什么您在电站有多个柴油发电机以实现冗余的原因。可能是柴油机本身运行正常，但配电系统、母线或电缆可能未对准，以至于柴油机检测到电站未接受其电力。如果它试图发电而电力无处可去，它就不会运行。当说柴油机发生故障时，并不总是柴油机[本身]的问题。
冷却反应堆需要多长时间？
那里有设计特定的变量。回答这个问题的最简单方法是，美国核管会对应急电源的监管要求是它们在 1 个月内可用。您可以在几个小时内将电站置于可接受的状态。但是，热量仍在产生。如果您必须在任何时候停止带走热量，它将再次开始积聚。应急冷却系统必须可以使用数周。