关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。 通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
当夜幕降临在日本周五时，工人和士兵继续英勇地努力扑灭福岛第一核电站正在发生的潜在熔毁。笼罩的黑暗不是造成混乱的唯一原因：重要的系统监测器已断电，使得关键要素的状态（例如 2 号反应堆中核燃料棒的完整性或包含它们的钢制容器的完整性）无法获得。
但是，可用的测量结果令人担忧。截至东部时间下午 6 点，冷却水的电动泵系统仍然无法运行，尽管路透社报道东京电力公司在日本周六早上成功铺设了一条巨大的延长电缆到受损的核电站，这可以用来为该站的冷却水泵供电。这可能是冷却 1 号、2 号和 3 号反应堆中的燃料棒以及储存在 3 号和 4 号池中的乏燃料棒的最佳希望。
与此同时，地震、随后的海啸、氢气爆炸和海水淹没等最近发生的事件，可能损坏了这些泵运行所必需的电气设备。否则，运到现场的便携式柴油发电机应该已经能够恢复抽水。
1、2、3 和 4 号反应堆所在的建筑物都遭受了氢气爆炸的破坏，这是由于燃料棒和蒸汽的高温高速相互作用造成的。随着屋顶被炸开以及其他氢气逸出的路径（氢气是唯一能够逃脱地球引力的元素），遭受另一次此类爆炸的可能性已经降低，5 号和 6 号反应堆除外。但根据世界核新闻的报道，这些反应堆的乏燃料池正在受益于一台仍在运行以保持冷却水就位的柴油发电机，尽管这些池中的温度也开始升高。
蒸汽继续在 3 号反应堆的乏燃料池中上升，表明至少有一些水到达了热燃料棒。工人们喷洒，让放射性蒸汽消散，然后再次喷洒——3 号反应堆附近的辐射水平是该工厂最高的，大约每小时 400 毫西弗。更糟糕的是，3 号反应堆还使用了所谓的混合氧化物燃料——或由包括钚在内的回收材料制成的铀燃料棒——这引起了人们对核裂变重新启动的额外担忧。使用混合氧化物燃料的反应堆可能需要额外的控制棒，由硼或其他中子吸收材料制成，以减缓更多裂变钚的裂变速度。
4 号反应堆的乏燃料池的水位也很低。福岛第一核电站总共有约 11,000 根这样的燃料棒在七个乏燃料池中——其中 500 根或更多的燃料棒在 4 号反应堆的乏燃料池中仍然很热，因为它们是 12 月才从该反应堆中移除的，据《纽约时报》报道。据一些专家称，东京电力公司可能通过在一些池中储存比它们能够安全冷却的更多的乏燃料，使问题变得更糟。由于缺乏异地储存乏核燃料棒的解决方案，这种“重新安装”是美国核工业中的常见做法，受到美国核管理委员会的监管。根据美国国家科学院的2006 年的一项研究，如果发生失水事件，这种重新安装会使防止乏燃料棒过热更加困难。
日本原子工业论坛还估计，实际上在 1 号、2 号和 3 号反应堆中的燃料棒，甚至连工人们通过穿过密封的混凝土和钢制安全壳结构的管道注入的海水和硼酸都沸腾了，以扑灭大火。这些燃料棒现在很可能暴露在外并产生热量，正在走向潜在的熔毁。
这种沸腾表明，包含这些核反应堆的钢和混凝土结构内部的压力应该会上升。事实上，在 3 月 12 日 1 号反应堆发生爆炸之前，大气压力迅速增加了八倍（核电站通常在约 4 个大气压的压力下运行）。但是 2 号和 3 号反应堆的压力读数很低（而且没有 1 号反应堆的压力读数，它是第一个熔毁的），表明安全壳可能形成了裂缝或其他孔洞。
这意味着可能有两条放射性核裂变副产物（例如铯 137 和碘 131）逃逸和传播辐射的直接途径——安全壳中的裂缝以及现在向空气敞开的乏燃料池。
更糟糕的是：在没有冷却的情况下，燃料棒继续熔毁，并且可能会完全破裂包裹着它们的锆包层（一种陶瓷材料）。那时，铀球将落到安全壳容器的底部并继续过热，最终可能会融化穿过钢制容器本身。
这本身不会引起爆炸。危险在于，热熔化的燃料会落入水中，立即将其汽化并引起蒸汽爆炸。这种爆炸会将铀和其他放射性粒子吹到空气中。
日本首相菅直人在周一上午向全国发表的电视讲话中说：“我们正在尽最大努力防止进一步的爆炸或放射性物质的释放”，这些努力仍在继续。
但即使以某种方式发生了这样的蒸汽或氢气爆炸，产生的放射性羽流也可能不会上升到大气层中足够高的高度，从而使危险物质传播得很远。
“如果日本人未能保持反应堆冷却并且未能将安全壳容器中的压力保持在适当的水平，你就会得到这个，你知道，用戏剧性的词‘熔毁’。但那实际上意味着什么？” 英国政府首席科学顾问约翰·贝丁顿爵士在 3 月 16 日告诉英国大使馆工作人员说。“在最坏的情况下，你会发生爆炸。你会得到一些放射性物质上升到大约 500 米的空中。”
他继续说：“如果你再将它与最糟糕的天气情况结合起来，即盛行天气将放射性物质带到大东京的方向，并且你可能有降雨会将放射性物质带下来，我们有问题吗？答案是明确的否定。绝对没有问题。问题出在离反应堆 30 公里的范围内。”毕竟，即使在切尔诺贝利，危险放射性物质的传播范围也只有 30 公里，这是一场更严重的核事故，其中包括一场将放射性粒子吹到空中 9,000 多米的猛烈火灾。
由于这些持续存在的问题，日本核能和工业安全局已将福岛灾难的国际核事件等级从 4 级提高到 5 级，与三里岛的级别相同，这意味着事故具有“更广泛的后果”，可能包括因辐射造成的“数人死亡”。当然，即使在最坏的情况下，福岛核危机也无法与 3 月 11 日地震和随后的海啸造成的 7,000 人死亡和 10,000 人失踪相比——迄今为止，还没有人死于日本的核事故。
时间对我们有利。蒸汽表明至少正在进行一些冷却，并且这些燃料棒的热量会在几天或几周的时间内急剧下降。虽然冷却需要持续数月，但灾难性熔毁的风险会随着时间的推移而减少。
距离也有帮助，辐射会随着距离源的距离呈指数下降。虽然 3 号反应堆附近的辐射水平非常高（每小时 400 毫西弗），但电厂边界的辐射水平仅降至每小时 0.6 毫西弗。但是，任何逃逸的放射性粒子都会随风携带它们自己的辐射，直到雨水将它们从空中冲走。因此，向日本当地居民分发碘片是为了阻止任何对放射性碘的吸收。日本的饮食也可能在这里有所帮助：海鲜和海带含有高浓度的安全碘。
最终，福岛可能会和切尔诺贝利一样，被埋在混凝土和沙子中，同时放射性衰变和热量产生仍在继续。这种屏蔽是辐射防御的最后一道防线。