• Wednesday June 26,2019

Aliran Lava Paling Berbahaya (Buatan Manusia)

Anonim

Salah satu perkara yang paling saya nikmati adalah menjalankan maklumat menarik apabila saya tidak mencarinya. Kes mata, subjek hari ini. Saya melakukan penyelidikan untuk kelas saya di Fukushima Dai 'ichi dan Chernobyl apabila saya berlari ke beberapa rujukan kepada lava. "Lava?" Saya fikir, "Kenapa mereka bercakap tentang lava ketika saya fikir saya cuba mengetahui tentang kemalangan nuklear?" Lihatlah, apa yang saya dapati tetapi bidang penyelidikan yang telah membuat lava buatan manusia selama beberapa dekad. Pasti, kita telah melihat beberapa aliran lava buatan manusia yang dibuat di Syracuse University dan lava berskala kecil dalam eksperimen untuk beberapa waktu, tetapi di sini saya mencari penyelidikan yang melibatkan satu tan (secara harfiah) lava buatan manusia.

dan lebih-lebih lagi, lava ini telah dibuat secara tidak sengaja pada beberapa kesempatan dengan akibat tragis.

Mari buat sedikit kembali. Apa yang saya bicarakan di sini adalah hasil daripada krisis dalam teras reaktor nuklear. Ini adalah apabila tindak balas pembelahan nuklear yang berlaku di dalam reaktor nuklear tidak lagi disejukkan dan mengandungi cukup untuk mencegah pemanasan rod, kes, kapal penahan teras dan lain-lain berdekatan, termasuk lantai konkrit bangunan reaktor. Apabila terjadi kemerosotan, seperti yang berlaku di Chernobyl pada tahun 1986 atau Fukushima Dai 'ichi pada tahun 2011, keupayaan untuk menyejukkan reaktor tidak mencukupi untuk memastikan rod bahan api sejuk, sehingga panas mula membina - dan membina dengan cepat. Dua isotop utama yang paling penting yang digunakan dalam tindak balas pembelahan nuklear ialah uranium-235 dan plutonium-239, oleh itu ia adalah pembelahan yang disebabkan oleh penyerapan neutron ke dalam isotop dengan separuh hayat yang lebih pendek (seperti cesium dan strontium) yang menghasilkan haba dalam teras reaktor nuklear. Reaksi rantai pembelahan, pemecahan dan penyerapan zarah alpha yang dilepaskan oleh atom-atom lain dibenarkan untuk pergi tidak terkikis, haba akan membina ke titik di mana batang bahan bakar (kebanyakannya diperbuat daripada U, yang bermakna ia mempunyai lebih banyak 235 U daripada alam semula jadi pengedaran 235 U) akan mula membengkok dan, jika pemanasan dibenarkan berterusan, mencairkan. Ini biasanya dikawal oleh air penyejuk dan rod kawalan yang boleh menyerap beberapa neutron yang dicipta oleh pembelahan dan kerosakan. Bagaimanapun, jika terdapat masalah, haba boleh terus meningkat dan rod bahan api dapat menjadi lebur sepenuhnya, iaitu "melejuhkan". Jadi, dalam erti kata lain, keruntuhan dalam reaktor nuklear adalah penghasilan lava yang tidak disengajakan.

Kini, lava ini, tentu saja, sangat berbeza daripada lava yang meletus dari gunung berapi, secara komposisi. Pelet bahan bakar di dalam rod bahan api hampir keseluruhannya UO 2 manakala batang bahan bakar di mana pelet ditempatkan diperbuat daripada aloi zirkonium. Kerana rod bahan api panas dalam kemalangan, mereka boleh mendapatkan cukup panas untuk memulakan lenturan (hampir 700 ° C) dan jika pelet di dalam sentuhan selongsong, mereka boleh mula mencairkan jika suhu mencapai ~ 1200ºC *. Haba boleh terus membina sebagai batang bahan bakar mencairkan, akhirnya membentuk satu badan yang sepenuhnya lebur yang merupakan gabungan dari UO 2 dari pelet bahan bakar dan aloi zirkonium dari selongsong.

Sekiranya anda akan merekabentuk reaktor nuklear yang lebih selamat, ini adalah di mana anda perlu mula mendapat kotor tangan anda (baik, bukan harfiah). Bagaimana ini "corium" (seperti yang dipanggil) berkelakuan - dan yang lebih penting lagi, apa yang berlaku apabila lebih daripada komponen dalam reaktor datang dengannya? Nah, penyelidik di Makmal Kebangsaan Argonne telah mencipta corium di makmal untuk melihatnya hanya (lihat di bawah). Anda boleh menyemak beberapa video hebat lava corium yang mengalir seperti pahoehoe (ia mempunyai kelikatan yang lebih rendah, yang tidak mengejutkan kerana ia adalah pada 2000ºC, berbanding 1100-1200ºC untuk basalt purata anda) atau berkerut apabila mereka mencurahkan air ia. Makmal ini menggunakan ke atas 1 tan ** lava UO 2 dalam sesetengah eksperimen mereka untuk melihat betapa cepatnya corium dapat melebur melalui konkrit pembendungan reaktor nuklear (atau bangunan). Mereka mendapati bahawa lava corium boleh mencairkan lebih daripada 30 cm (12 ") daripada konkrit dalam masa 1 jam! Inilah sebabnya mengapa sangat penting untuk mengetahui sama ada kemalangan reaktor nuklear telah menjadi" melejal "benar kerana lava corium akan mencairkan dengan cepat Namun, hasil daripada eksperimen CCI (interaksi inti konkrit) ini menunjukkan bahawa penyejukan dengan air mungkin tidak mencukupi untuk menghentikan corium daripada mencairkan konkrit. Satu perkara yang perlu diingati - kebanyakan lebur konkrit semasa runtuh berlaku dalam beberapa minit hingga berjam-jam, jadi mengekalkan teras teras adalah penting untuk menghentikan corium kerana melanggar pelupusan.

Lava corium dihasilkan semasa kemalangan Chernobyl dan Fukushima Dai 'ichi (bersama-sama dengan jumlah kecil di Pulau Tiga Mile). Bagi yang terakhir, TEPCO, syarikat tenaga Jepang yang menjalankan Fukushima Dai 'ichi, mendakwa bahawa corium tidak melanggar tembok luar kapal pembendung (walaupun ada perdebatan yang sihat tentang hal ini). Di Chernobyl, terdapat gambar-gambar lavas corium yang menakjubkan yang meleleh sepanjang jalan keluar dari kapal penahanan (ke atas 3 meter / 9 kaki, lihat di bawah) - jadi lavas ini telah diasimilasi konkrit dan apa sahaja yang mereka boleh mencairkan di jalan keluar kapal pembendung itu. Asimilasi ini sebenarnya dapat membantu dalam menguatkan lava corium sebagai konkrit (yang kebanyakannya batu kapur) mempunyai titik lebur yang jauh lebih rendah daripada corium. Asimilasi cukup konkrit, dan corium perlu mengukuhkan dengan penyejukan yang mencukupi - walaupun penyelidikan sedang dijalankan mengenai apa yang mungkin komposisi terbaik bagi konkrit untuk reaktor.

Jadi, mengapa corium sangat berbahaya? Nah, lama lagi selepas aliran itu berhenti, lava itu akan menjadi sangat radioaktif selama beberapa dekad hingga berabad-abad (bersama-sama dengan kawasan luar bandar jika bahan radioaktif membuatnya keluar dari kapal pembendungan) sebagai bahan radioaktif yang berlainan dalam pereputan lava. Malah, kami tidak mempunyai gambar lava corium dari Fukushima Dai 'ichi kerana tahap radioaktif yang tinggi berhampiran reaktor. Sebaliknya, langkah-langkah radioaktiviti dan gas yang dikeluarkan dari reaktor yang disejukkan telah digunakan untuk memodel sejauh mana pencairan konkrit itu dapat diteruskan. Dalam sesetengah model, corium dibuat melalui 0.6 meter (2 kaki) daripada konkrit kapal penahanan. Sekali lagi, penyejukan lava dengan membuang air ke dalam reaktor bersama dengan asimilasi konkrit mungkin menghentikan aliran lava corium ini.

Corium jelas satu perkara yang jarang berlaku - dihasilkan hanya apabila manusia meletakkan sejumlah besar isotop radioaktif bersama-sama untuk memulakan tindak balas rantai. Terdapat kajian yang mendakwa bahawa reaktor nuklear "semulajadi" (berpotensi berbilang kali) telah wujud di masa lalu Bumi - dan heck, sumber haba yang dominan di dalam Bumi berasal dari pereputan U, thorium dan kalium. Walau bagaimanapun, saya dapati ia menarik bahawa lavas buatan manusia telah menimbulkan malapetaka sekurang-kurangnya 3 kali pada abad lalu ketika kita bergulat dengan cara menghasilkan tenaga yang cukup untuk tuntutan yang semakin meningkat di planet ini. Sama-sama menarik ialah eksperimen terkawal yang telah cuba untuk menghasilkan cara yang kita dapat memanfaatkan kuasa nuklear dengan lebih selamat, semuanya dengan lava yang dibuat buatan manusia.

* Ini adalah contoh yang baik dari lebur eutektik, di mana lebur bermula di tempat-tempat di mana kedua-dua bahan menyentuh. Perkara yang sama berlaku apabila anda mencairkan batu.
** Jika anda melakukan matematik, 1 tan UO 2 sebenarnya hanya kira-kira 0.08 m 3 UO 2 . Namun, saya tidak mahu di pejabat saya.


Artikel Yang Menarik

Art DNA, dari Farscape hingga Realiti

Art DNA, dari Farscape hingga Realiti

Suatu perjalanan kembali, pada tahun 1999, saluran SyFy (kemudian dipanggil SciFi) menunjukkan Farscape menampilkan episod di mana genius gila Nam Tar ditawarkan untuk mengambil sampel DNA membentuk kru buruan kami dan menggunakannya untuk menyediakan pelan hala tuju ke setiap planet rumah mereka . Secara kebetulan, NamTar dapat mengesan mutasi dalam DNA mereka kembali ke asal-usul planet mereka, dan, dengan menggunakan data itu, memberikan peta jalan kembali ke planet rumah mereka

66. Makan Kurang, Hidup ... Sama Sama?

66. Makan Kurang, Hidup ... Sama Sama?

stevenku / Shutterstock Penyelidikan baru mencabar idea yang sangat terkenal bahawa makan diet kalori rendah boleh memanjangkan jangka hayat anda. Pada bulan September, kajian 25 tahun yang dijalankan oleh National Institute of Aging, di Baltimore, mendapati bahawa monyet rhesus memberi makan diet sederhana selagi mereka yang menerima 25 hingga 30 peratus lebih sedikit kalori

Pusat Data Paling Ajaib / Pulau Pengembaraan Pulau Palsu Anda Akan Pernah Baca

Pusat Data Paling Ajaib / Pulau Pengembaraan Pulau Palsu Anda Akan Pernah Baca

Principality of Sealand dan data data? Sepuluh batu dari pantai Inggeris dan hanya 24 kaki di atas gelombang bergelombang Laut Utara adalah Principality of Sealand. Jumlah kawasan negara berjumlah hanya 120 x 50 kaki, tetapi penduduknya dan "penguasa" sejak 1966, Major Paddy Royal Bates, telah mengagak-agihkan impian untuk platform bekas tenteranya di laut

Malah Kindergarteners Boleh Menilai Keyakinan Sendiri

Malah Kindergarteners Boleh Menilai Keyakinan Sendiri

Adakah anda masih ingat pada Siapa yang Ingin Menjadi Jutawan- nampaknya rancangan ini masih berlangsung, tetapi saya akan menganggap tidak ada orang lain yang melihat dekad ini-bagaimana selepas para peserta mengambil jawapan, kadang-kadang ditanya oleh Regis Philbin, "Betapa pasti anda ? "Mereka menarik nombor yang kelihatan dari udara:" Oh, lapan puluh lima peratus

Sel-sel payudara secara semula jadi berubah menjadi sel stem

Sel-sel payudara secara semula jadi berubah menjadi sel stem

Tubuh kita berleluasa dengan potensi yang hilang. Kami datang dari sel stem, yang dapat menimbulkan semua jenis sel yang berlainan di dalam tubuh manusia. Mereka boleh menghasilkan neuron, sel-sel otot, sel-sel kulit dan banyak lagi. Sebagai anak perempuan mereka menjadi lebih dan lebih khusus, mereka kehilangan keupayaan ini dan terjebak dengan nasib tertentu

Adakah Anda Hidup dalam Bekas Meth Lab?

Adakah Anda Hidup dalam Bekas Meth Lab?

Jaimee Alkinani dan suaminya baru saja membeli rumah pertama mereka di pinggir bandar Salt Lake City, Utah. Rumah itu bagus: tiga bilik tidur, jalan yang dipenuhi pokok, anak-anak yang menunggang basikal di tepi jalan, dan jiran mesra yang melambaikan tangan apabila mereka lulus. Keluarganya sedang berjalan-mereka juga membuka perniagaan kecil berhampiran rumah mereka, mempunyai anak berusia sebelas bulan, dan Jaimee lapan bulan mengandung