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就在日本当地时间周二凌晨 6 点刚过，在受损的福岛第一核电站 2 号反应堆的抑制池附近听到了类似爆炸的声音。此前，3 月 11 日的爆炸掀翻了 1 号反应堆的屋顶，3 月 14 日 3 号反应堆的爆炸造成 11 名工人受伤。所有三起事件的罪魁祸首很可能是爆炸性氢气积聚——正如 1979 年美国三里岛核电站因堆芯熔毁而发生的情况一样——这是由于核燃料棒经历极高温度，从电厂的蒸汽中剥离出氢气造成的。
麻省理工学院核工程师迈克尔·戈莱解释说：“氢气积聚在安全壳外部但在反应堆建筑物内部。当氢气足够多并遇到一些火花源时，就会发生爆炸。”“释放出的[放射性]铯和碘表明燃料已经损坏。”
福岛使用的 3.7 米长核燃料由包裹在锆合金包壳中的二氧化铀燃料芯块组成。尽管控制棒已经停止了驱动核反应堆正常运行的铀裂变过程，但裂变的副产品仍在继续分裂并产生热量。如果燃料棒不再被冷却——正如地震发生时正在运行的福岛第一核电站所有三个反应堆发生的情况一样——那么锆合金包壳会膨胀和破裂，释放出铀燃料芯块和裂变副产品，例如放射性铯和碘等。
燃料棒产生的高温会使水沸腾并不断将其转化为蒸汽。如果没有新鲜水引入以冷却燃料棒，那么它们会继续升温。一旦燃料棒达到 1200 摄氏度以上，锆合金将与蒸汽相互作用，并从水中分离出氢气。然后，氢气可以从反应堆堆芯和安全壳中释放出来，如果它积聚到足够的量——空气中浓度达到 4% 或更高——它就会爆炸，正如 1 号和 3 号反应堆以及可能还有 2 号反应堆显然发生的情况一样。1 号和 3 号反应堆的爆炸摧毁了周围的建筑物，但显然没有损坏巨大的钢制安全壳——厚达 20 厘米——它包围着每个反应堆的核堆芯。
但 2 号反应堆的爆炸可能更严重，因为它似乎影响了抑制池中的压力——抑制池是一个巨大的水池，储存在反应堆下方的环形腔室中，既能冷却又能捕获任何泄漏的放射性物质。如果抑制池损坏或破裂，无法再帮助冷却反应堆——并且根据东京电力公司的数据，该反应堆中有 2.7 米的燃料棒仍然暴露——放射性物质可能会泄漏。
而且，如果温度持续升高——锆和氧的反应会产生更多的热量——包壳本身会自燃。“如果温度足够高，那么就会发生自持反应和像焰火一样燃烧的火焰，”能源与环境研究所所长、物理学家阿琼·马基贾尼说。“如果它着火了，那就一切都完了。”
受损核电站的东京电力公司运营商——只有 50 名最少的工作人员，因为所有非必要人员都已疏散——现在面临着一个平衡，即排出反应堆中积聚的蒸汽（因为广泛释放放射性物质的主要危险是蒸汽冲破容纳反应堆的厚钢容器），同时将任何放射性物质留在电厂内部。“除非排出产生的蒸汽，否则无法带走热量来冷却堆芯，”马基贾尼指出。“那将是放射性蒸汽。”
卡内基科学研究所所长、美国核管理委员会前主席理查德·梅泽夫表示，过滤器应该可以捕获一些放射性物质。“释放蒸汽是他们为了保持冷却受损核燃料棒而消除能量的方式，”他解释说。
东京电力公司在其声明中表示，目前正在向三个反应堆中的两个注入海水和硼酸——硼吸收放射性物质释放的中子，以防止任何自持裂变。如果这种冷却没有持续下去，可能会发生完全堆芯熔毁，其中铀燃料芯块逸出包壳，并在反应堆堆芯中形成熔池——有可能熔穿厚钢安全壳。“我认为他们别无选择，只能做他们正在做的事情，”马基贾尼说。如果熔池熔穿钢制安全壳，大量辐射将释放到环境中。
日本原子能产业论坛是一个行业机构，估计福岛第一核电站所有三个运行中的反应堆的堆芯冷却系统均未运行，附近福岛第二核电站四个反应堆中的两个正在依靠备用冷却系统。
目前尚不清楚三个福岛第一核电站反应堆中有多少核燃料已经熔毁，尽管东京电力公司已宣布，地震发生时在那里运行的所有三个反应堆的燃料可能都已损坏。东京电力公司一位发言人在 3 月 15 日的新闻发布会上表示，该公司“不能否认燃料棒可能正在熔化的可能性”。真相可能需要数年才能水落石出。毕竟，美国核管理委员会花了数年时间才确定三里岛发生了堆芯熔毁——这项工作需要派遣带有摄像头的机器人进入。
据美国海军称，已在美国“罗纳德·里根”号航空母舰上检测到不明水平和不明形式的辐射，该航母于 3 月 14 日在日本海岸附近、受损核电站东北 100 英里处。“罗纳德·里根”号航空母舰本身检测到的辐射水平在一个短暂的脉冲中已高达每小时 8,217 微西弗，是典型 CT 扫描剂量的八倍，是一年中正常背景辐射剂量的四倍。“他们正在躲避羽流，”戈莱说。“如果他们不必待在那里，就没有理由待在那里。”
而且，福岛核电站的冷却需要在未来很长一段时间内持续进行。毕竟，可能因核电站爆炸而暴露的乏燃料池包含超过 200 吨已冷却数周、数月甚至数年的乏铀燃料棒——3 号反应堆暴露的乏燃料池仍在冒出烟雾或蒸汽。“他们的目标是保持一切稳定，并将辐射控制在反应堆容器内，”戈莱说。
东京电力公司继续向所有三个反应堆泵入海水和硼酸，特别是旨在覆盖 2 号反应堆中部分暴露的燃料棒，但这已被证明难以维持。“他们将不得不保持冷却数月，”梅泽夫补充道。但是，“如果他们能够在本周通过该系统而没有发生重大的环境释放，危险就会降低。”