[原创]日本核电站为什么发生氢气爆炸?[已拜读]

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导读:据日本NHK报道,14日日本核电站危机持续扩大,福岛第一核电站继1号机组12日爆炸后,3号机组14日也发生氢气爆炸,多人被确认遭到辐射。 氢气是无色并且密度比空气小的气体,具有高燃烧性,纯氢的引燃温度为400℃。当空气中所含氢气的体积占混合体积的4.0%-74.2%时,点燃会产生爆炸。对于核电厂这种非常敏感的环境来说,氢气无疑是危害非常大的,氢气肯定不会由人为引入,那为什么日本的核反应堆发生氢气爆炸造成核物质扩散呢? 原来,罪魁祸首在水蒸气,高温水蒸气与反应堆保护壳的钢材接触产生氢气。 当水蒸气温

据日本NHK报道,14日日本核电站危机持续扩大,福岛第一核电站继1号机组12日爆炸后,3号机组14日也发生氢气爆炸,多人被确认遭到辐射。

氢气是无色并且密度比空气小的气体,具有高燃烧性,纯氢的引燃温度为400℃。当空气中所含氢气的体积占混合体积的4.0%-74.2%时,点燃会产生爆炸。对于核电厂这种非常敏感的环境来说,氢气无疑是危害非常大的,氢气肯定不会人为引入,那为什么日本的核反应堆发生氢气爆炸造成核物质扩散呢?

原来,罪魁祸首在水蒸气,高温水蒸气与反应堆保护壳的金属接触产生氢气。小日本的沸水堆使用材料为锆合金,国际代号Zr-4,锆合金的一大特点就是耐高温蒸汽腐蚀,耐高温蒸汽腐蚀并不是消除高温蒸汽腐蚀,作为原子反应堆使用材料,一般规定样品在500℃\10.3Mpa过热蒸汽中腐蚀16小时或24小时不出现疖状腐蚀。Zr-4成分中铁(Fe)和铬(Cr)含量1.6%——3%,碳(c)含量0.008——0.02%。

当水蒸气温度达到600℃,与合金元素接触发生氧化反应,反应产生氢气,反应方式如下

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所以,对于合金来说,一旦高热的水蒸气穿过初始氧化形成的保护膜,钢的氧化反应应该是自催化的,导致大量的氢气生产,由于反应堆因为冷却水不足导致温度升高,一会加速氢气生成,二是引燃氢气、空气混合物造成爆炸。

由于金属在高温时吸附氢气能力很强,降温之后会形成氢脆,所以对于已经发生氢气爆炸的反应堆来说,即便成功控制燃料棒不再融毁,其反应堆的金属钢壳也会遭到破坏导致强度下降,造成将来的隐患。


本文内容于 2011/3/17 17:00:09 被神狙sniper编辑

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