這不是一張合成的圖片,也不是電影特效,而是切爾諾貝利核電站爆炸後記錄到的真實圖片。這個酷似“象腳”的東西,就是爐芯熔燬後聚集在最下層管道的物質,雖然已經冷卻了幾十年,但至今依然對人有致命的威脅。
據這張照片的拍攝者說,“象腳”所在空間的溫度明顯高於其他地方,冷卻了幾十年的“象腳”又復燃了嗎?
“象腳”有多危險,為何會復燃,復燃後會怎麼樣?既然這麼危險,為什麼不將它移除呢?
“象腳”是怎麼來的?
1986年4月26日,位於烏克蘭普里皮亞季鎮附近的切爾諾貝利核電站發生了災難性的事故。因操作不當,4號反應堆的功率在短時間內激增至最大設計負荷的10倍左右,導致蒸汽爆炸。爆炸瞬間撕裂了反應堆的頂部,堆芯直接衝出了核電站,暴露在大氣中,釋放出銫-137和鍶-90等大量放射性微粒和氣態殘骸。
爆炸後,反應堆中上千度的高溫熔化了堆芯燃料,95%的堆芯被高溫燃燒後,像“強酸”一樣腐蝕了地面、管道,並且不斷向下層蔓延,最終在最下層的217號走廊的管道中凝結,形成了這隻“象腳”。
“象腳”有多危險?
爆炸時,汽輪機房屋頂的輻照強度達到2萬倫琴,被炸開的反應堆內部輻照強度高達3萬倫琴,凝結在下方的“象腳”的輻照強度也達到了8000倫琴。
倫琴是德國物理學家威廉·倫琴提出的一個放射性物質產生的輻照量的單位。上萬倫琴的輻照量是什麼概念呢?倫琴測量儀的峰值僅為3.6,一旦超過這個數值,就會對人體產生危害。一個地方的輻照強度達到1萬倫琴以上,人待在這裡3分鐘就會死亡,1.5萬的倫琴輻照量,僅需2分鐘就可殺人於無形。8000倫琴的輻照強度,人也會在4分鐘內死亡。即便你只是到這裡站了幾秒鐘,也會對身體造成不可逆的傷害。
所以這個“象腳”,就是一坨巨大的放射源。它的主要成分是二氧化矽、還有微量的鈾、鈦、鋯、鎂和石墨。雖然含鈾粒子分佈不均勻,但質量的放射性卻是均勻分佈的。
拍攝這張照片的人阿圖爾·科涅夫(Artur·Korneyev)在退休前接受了《紐約時報》的採訪。1996年,他是檢測“象腳”的專案主副主任,他一個人進入這個房間後,用自動相機和手電筒拍下了這張他與“象腳”的合照。照片中展現出來了幽靈閃光是因為他使用了長曝光來拍攝。
科涅夫檢測象腳時,它已經冷卻了10年,輻照量也沒有這麼高了,但還是對科涅夫的身體造成了一些影響,記者在採訪他的時候,65歲的他看上去很虛弱,眼睛也患有白內障。
“象腳”復燃了會怎樣?
2021年5月,《科學(Science)》雜誌發表了一篇文章,讓人不得不擔憂。
文章中說道,深埋在反應堆下的“象腳”再次陰燃了,就像燒烤坑裡的餘燼。目前,烏克蘭科學家正在進行檢測,想要確定這個現象是否會自行消失,還是要採取人工手段來干預,才能避免它再次燃燒起來引起爆炸。
烏克蘭基輔核電站安全問題研究所的研究人員說,他們在做拆除反應堆報告時,感測器跟蹤到了很多的中子,中子數正在緩慢上升,這是核原料的裂變訊號,正是從“象腳”所在的那個房間流出的。而中子上升的原因,就是雨水滲入了這個房間。
所以“象腳”會重新燃起來,其實是雨水導致的。雖然工程師們把它比作燒烤坑裡的餘燼,但它並不能真正地像餘燼那樣,雨水一澆就熄滅了。相反,雨水越是靠近它,它就越容易被重新點燃。
原理大概是這樣,核裂變的過程,一般是由重的原子核分裂成兩個或多個質量較小的原子。以核電站中最常見的鈾裂變來舉例,熱中子轟擊核原料鈾-235原子後,會釋放出2~4箇中子,由這些中子再去撞擊其它鈾-235,便形成了鏈式反應。
核裂變釋放出的中子移動速度非常快,需要讓它減速,才能讓其撞擊原子的機會增加,從而引發更多的核裂變。所以,核電站都會採用慢化劑來減緩中子的移動速度,慢化劑有很多種,其中一種就是重水。
重水就是氧化氘,它的相對分子質量比水重11%。重水和普通水的化學性質很相似,電解速率比普通水小。輕水,也就是普通水,也可以作為慢化劑,但輕水會吸收中子,所以輕水式反應堆只能使用濃縮鈾,不能使用普通鈾。
而核電站使用的鈾-235就屬於濃縮鈾,所以能夠用輕水來做慢速劑。
反應堆爆炸後,慢速劑也不再繼續為核原料提供減速“服務”,所以“象腳”中的高速中子已經流失了很多,無法再激發新的鏈式反應。
而雨水的到來,約等於給“象腳”重新供應了慢速劑,再次啟用微弱的鏈式反應。鏈式反應啟用後核裂變就被重啟了,如果裂變反應失控,就會再次發生爆炸。
怎樣讓它再次熄滅?
如果裂變反應沒有失控,那麼在接近“象腳”的雨水乾掉後,核裂變就會逐漸停止。但如果裡面一直有水,或是一直下雨,威脅就會一直存在,就需要人工干預。
人工干預的方式,就是朝裡面噴灑硝酸釓溶液。硝酸釓是一種單斜系柱狀晶體,易溶於水和乙酸,它具有潮解性,不但能吸收水分中的水蒸氣,還能夠吸收空氣中的水分。簡單來說就是將它噴灑在反應堆中,就可以起到吸水的效果,每次下雨噴一些在上面,就可以減小裂變反應重啟的機率。
1990年6月,核電站下了一場大雨,一位切爾諾貝利的科學家冒著被輻射的危險進入反應堆大廳,噴灑硝酸釓溶液。幾年後,這裡安裝了自動的硝酸釓灑水器,但是由於噴下來的溶液不能有效地滲透到地下,所以“象腳”所在的地方,依然存在一些積水,而且裡面的水分無法快速地蒸發掉,積水主要是因為4號反應堆的上方,有一個巨大的石棺。
這個石棺建於事故發生後的幾個月,為了防止放射性物質進一步釋放,蘇聯匆忙建設了一座石棺來封閉4號反應堆中的200噸高放物質。但現在,由於輻射和其他因素影響,石棺老化已經很嚴重了,即便在2008年加固過一次,也只能用到2023年。
現在的這個石棺不但存在輻射洩露的風險,也擋不住雨水,每次下雨都會有雨水滲入,而且還影響著水分蒸發。所以烏克蘭切爾諾貝利核電廠公司已經準備將這個石棺拆除,安裝新的安全封閉體,鋼棺。
這個鋼棺是一個由鋼管組成的巨大網格結構,由兩個縱向的混凝土梁支撐著。鋼管已於2016年建成,2019年除錯完畢,預計在2023年拆除石棺,安裝鋼棺。
但目前,不穩定的“象腳”將成為烏克蘭安裝鋼棺時最難的挑戰。也許他們將會使用一些能夠撐住輻射的機器人到“象腳”處噴灑硝酸釓,或是直接吸收當中的中子,以減少它的威脅。
切爾諾貝利核事故是歷史上最嚴重的核電事故,35年前,這場事故已經葬送了很多人的生命和正常生活。現在,我們都不希望“象腳”再次活躍,引起新的爆炸事故,希望烏克蘭能順利地解決這場危機。