斯坦福工程硕士与你分享：骇人听闻的“切尔诺贝利”核爆炸是如何发生的？

核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料（核燃料）进行裂变反应所释放的裂变能。

裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。

反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。

若这些中子除 去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。

实现链式反应是核能发电的前提。

核电站就是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电，或发电兼供热的动力设施。

反应堆是核电站的关键设备，链式裂变反应就在其中进行。

核电站用的燃料是铀。

用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来。

大家也知道原子弹弹的威力， 核裂变的链式反应一旦失控就会在非常短的时间内释放出大量的能量， 所以核电厂的安全措施是非常严格的。

那么为什么切尔诺贝利核电站的一个反应堆会在1986年突然爆炸， 导致大量强辐射物质泄露呢？

根据事故报告，简单地来说就是操作人员违反规章制度， 在一次演习中切断了冷却水却没有停止反应导致反应堆内温度过高最终引发爆炸。

然而这次事故也不能完全归罪于工作人员的误操作， 反应堆本身的设计缺陷也是重要原因。

在美国读本科时，我的一个教授很自豪地讲过， 在美国的核电站中就算发生这样的误操作也不会导致反应堆过热爆炸。

反应堆中的重元素需要一个速度较慢的中子撞击才能引发裂变， 并放出新的速度较快的中子， 那么要将反应维持下去并保持稳定的速率就必须把一定数量的中子的速度降下来。

这些减低中子速度的物质被称为中子慢化剂。

在核反应堆的设计中， 中子慢化剂一般是石墨片或者水。

如果中子慢化剂是水， 那么冷却水和作为中子慢化剂的水将会从同一个闸口进入反应堆， 也就是说只要冷却水被切断了， 中子就无法被减速， 反应也无法维持下去。

在切尔诺贝利核电站中， 中子慢化剂是石墨片， 就算在冷却水被切断的情况下， 反应还会继续发生， 最终导致了悲剧的发生。

这场灾难后， 有50万人以上直接受到严重的辐射影响， 收到不同程度的影响的人数据估计有20亿， 消除事故后遗症需要800年。

在A-Level物理的学习中， 核裂变也是知识点之一。

具体的反应式不要求掌握， 不过要会描述裂变是重元素分裂放出大量能量的过程， 也要知道裂变发电会产生很多放射性废料。

本 文 作 者

Xiao Du

A+学院优秀理科教师

教育背景

斯坦福大学 (Stanford University)

-机械工程硕士

伊利诺伊大学香槟分校 (UIUC)

-工程物理学士 （最高荣誉毕业）

教学风格

留学欧美七年

对美国高等教育系统有深刻理解

个性化辅导，注重实战效果

擅长科目

A-Level 物理， GRE阅读， 数学

托福，SAT，GRE高分

留学考试实战经验丰富

学生评价

“率性和认真的完美结合。”

-“理科艺术家的风范。”