第四章 从核电站的安全说起一、核电站不是原子弹

核电站与原子弹有什么区别？它会不会像原子弹那样发生核爆炸？失控的链式反应会不会使整个电站变成一个大火球，然后冉冉上升，形成一朵硕大无比的蘑菇云？⋯⋯人们常常会把新闻电影中看到的核武器试验情景与核电站的意外事故联系在一起。

出现这样的问题并不意外，因为核能的利用一直沿着两条平行的轨道向前推进。它既可服从战争的需要，又可用于和平的目的。它们之间在技术上有很多相似之处，在工业体系上有密切的内在联系。在一个领域中取得的成就，总可以推动另一领域的进步。因此，普通居民常常将原子弹和核电站混同起来。在核能发展的早期，甚至在这方面极有修养的学者，也没有把两者区别开来。

德国著名的原子物理学家海森堡，在 1942 年初曾要德国政府相信，他们绝对有把握制造出原子弹来。然而法西斯纳粹直到灭亡也没搞清这种武器究竟是什么样的。

第二次世界大战结束以后，在德国海格洛赫村的地下实验室里，发现了德国物理学家建造的一座使用重水慢化的反应堆。这座反应堆没有达到临界，因为仅有一吨半天然铀和两吨重水，不足以实现持续的链式反应。这个发现使大家明白了，为什么德国人在理论上首先发现了裂变原因，但在运用方面却让美国人占了先。

德国学者的第一个错误，在于他们认为，只有借助重水才能建成以天然铀为燃料的反应堆，而没有想到采用高纯石墨。在那个年代里，纯粹的重水是以升来计算的。德军占领挪威以后，控制了那里的一家重水工厂，并规定该厂每月要向德国提供 120 升重水。这唯一的重水工厂于 1943 年 2 月被挪威

的游击队炸毁了。好不容易使它部分地恢复了生产后，同年 11 月，它又在盟军的大规模空袭中被毁坏。

德国学者的第二个失误在于他们认为，新的超级武器——原子弹，就是热中子反应堆或与其相类似的某种装置，却没有考虑到采用美国人那样的原子弹设计：利用高浓铀和快中子。他们一直以为，必须将整个反应堆作为原子弹来投掷。

那么反应堆和原子弹到底有什么区别呢？

原子弹是一种空军使用的炸弹。它的爆炸机理是利用重原子核的裂变。就外形、尺寸和重量来说，原子弹和空军所用的普通炸弹没有什么区别。它由装药、引爆装置和金属外壳组成。

原子弹的装药是高浓度的铀—235 或钚—239，其总量超过临界质量。它们全都放在一个反射层内。在爆炸前，原子炸药分隔成几个部分，每部分质量都小于临界值。

在给定的时刻，在普通炸药爆炸力的推动下，原子装药的各部分聚集到一起。由于超过临界质量，刹那间引起链式核反应而发生爆炸。从链式反应

开始到发生核爆炸时间极短，以百万分之一秒计算。因此原子装药各部分的相互聚集是在一瞬间发生的。略有差错就可能导致只有极少量的裂变物质参加反应，原子弹就发挥不出它应有的威力。

炸弹的外壳用高强度和难熔的物质制成，这种外壳在核反应的初期可以减少装药的飞散，从而提高它的利用率，增加爆炸的威力。

反应堆所用的材料，以及它的设计和运行，和原子弹有很大的差别。动力反应堆一般都采用低浓度的二氧化铀作燃料。它分散地布置在一个较大的容器内，与非裂变燃料、慢化剂、冷却剂，以及各种惰性的结构材料交织在一起。这里的中子要比原子弹内的中子寿命长得多，因此不具备核武器的那种能量在刹那间释放的特征。由于没有引爆装置，即使反应堆达到瞬发临界而使功率猛增，也会由于材料的膨胀和变形而使堆芯很快解体，核反应便骤然终止，只有少量铀核来得及发生裂变。这不是核爆炸，只不过是一般的热爆炸而已。

50 年代中期，美国在一座建在荒原上的热中子反应堆上进行过功率突升

试验。他们在 0.2 秒的时间内，把一根控制棒从反应堆中弹出来，相当于向堆芯引入 4％的反应性。这远远超过了瞬发临界的条件。反应堆果然发生了爆炸，但堆芯同时变形，限制了功率的上升。爆炸的结果只是把各种碎片， 包括几乎所有的核燃料，散布到反应堆周围 110 米半径的范围内，从效果上来看，这次爆炸和中等数量化学物质所发生的爆炸相差无几。这个试验证实， 热中子反应堆不可能发生类似原子弹那样的核爆炸。