核反應堆發生堆芯熔毀的原因和危害以及事故範例

軍情 06-11

堆芯熔毀（英語：meltdown），又稱為核熔毀或熔毀，是核反應堆因無法及時冷卻而熔化造成的損毀。堆芯熔毀後可引發具有放射性的物質外泄，影響人類及其他生物的健康。在核電站中，堆芯熔毀穩定化系統（Core Melt Stabilization System）會用來減緩堆芯熔毀的影響，並確保核心保護殼的完整性。

核反應堆

核泄漏雖也可指使用核動力的航海器具（如潛艇或航空母艦等）所發生的災害，不過一般是指用核電站內發生的核熔毀事件，例如切爾諾貝利核事故與福島第一核電站事故。

堆芯熔毀的原因

堆芯熔毀的原因可能有以下幾種：

1、反應堆冷卻劑的冷卻能力異常降低或喪失（核電站冷卻劑喪失事故）

2、應對堆芯異常的輸出上升時，緊急停止（控制棒完全插入以緊急停機）失敗

3、堆芯發生異常過渡變化

4、大地震、重量物落下等造成堆芯受損（包括被覆管因高溫而脆化受損的情況）

5、冷卻水的迴路受阻造成冷卻能力降低

核反應堆

其中最主要是核反應堆的冷卻系統發生故障或因外界因素自動停止運作，即使控制棒已插入爐內，核裂變反應產生的熱也會將累積在爐內，將水燒乾。當燃料棒所包覆的鋯錫合金（Zircaloy）因爐內溫度過高而達到兩千多度的熔點時，便可能使反應堆燃料棒中的核燃料如氧化鈾外泄出燃料棒。

堆芯熔毀的危害

爐內的水沸騰後所形成的高溫水蒸氣與鋯錫合金接觸時，會分解出氫氣：

Zr + 2H2O ZrO2 + 2H2

當氫氣無法排出而累積，與空氣混合後，則可能會發生氫氣爆炸而損壞壓力容器及圍阻體。

堆芯熔毀之後果可能是放射性物質逸出反應堆壓力容器，甚至是圍阻體。

沒有破壞圍阻體的核泄漏所發出的輻射導致的危害大多遠比核武器的小，但若圍阻體損壞，對鄰近土地的長期污染很有可能遠超過核武器爆炸。這是因為核電站儲存的燃料及核廢料量遠超過核子彈，而且核子彈爆炸時已經將大部分的燃料給反應掉，因此原子彈的污染在短期內就會降低到可接受程度，而核電站嚴重事故釋出的污染物質，不但數量龐大，也有數萬年以上的半衰期。

另外，核泄漏雖然不一定總會引發核災害，但已是已知核能應用上的最大安全及環保隱憂。