蘇聯核電站爆炸的反應堆裡面為什麼會有硼砂?硼砂是怎麼被掩埋的?

在前蘇聯的嚴重核電站爆炸事故中,搶險的一個最關鍵的動作,就是對爆炸的反應堆空投大量的硼砂,同時為了防止堆芯嚴重熔燬後最終燒穿耐壓殼進入底層深處嚴重汙染大面積的地下水,另外一個搶險大方向,就是在反應堆的地下,冒險臨時開鑿地洞,地洞裡面也搬運充滿大量的硼砂,可以說一邊用上層完全掩埋,一邊用底下大量堆砌硼砂的辦法。來防止已經熔燬的堆芯造成更嚴重的破壞。這裡面搶險的殺手鐧物質,都是硼砂。硼在漢字中是一個石子旁,一般和碳一樣,作為非金屬元素的特別標註。不過硼的物理化學特徵比較特殊,其很多性質介於金屬和非金屬之間。與之類似的還有矽鍺砷等“半導體”元素。因此硼矽鍺砷合稱“近金屬元素”。硼一共有13種同位素。最常見的是硼10和硼11。

自然界中,硼10佔據20%,而硼11佔據80%。硼10的原子核有5箇中子和5個質子。要知道在原子核物理上,如果一個原子核的中子和質子都是5個,那麼在天然結構上是不穩定的。因此硼10的原子核很容易吸收一箇中子,本身變成鋰離子;並且發射出一個α粒子和伽馬射線。因為大部分核裂變反應都必須有持續的中子產生才能維持下去。如果反應堆內部已經持續反應的核燃料要想停止反應,也就是給反應堆急剎車,那麼硼就是不錯的“剎車材料”,當然可以做剎車材料的其他物質還有一些,但是價格便宜,而且吸收中子效率特強。可以大批次緊急應用的,幾乎沒有比硼10更廉價的材料。因此硼10可以和鋼材製作成硼鋼棒,插入反應堆的核心,作為調節反應堆反應程度的調節棒。而當反應堆的燃料消耗2到3年,

反應效率下降,需要正常換料的時候,需要把乏燃料棒取出,用於冷卻和停止反應的冷卻水,裡面也大量的加入硼砂,也是為了更好吸收多餘的中子。加入大量硼砂的冷卻輕水會呈現特別藍的顏色 。而當發生嚴重核事故,造成堆芯直接洩漏等極端情況時,大量的硼砂也是挽回事故影響的緊急封閉物質。已經熔燬的堆芯,遇到大量硼砂會減慢反應,直到逐步冷卻停止反應。硼的來源非常奇特。恆星內部的核反應幾乎不產生硼,而被認為是超新星爆炸等衝擊才偶然產生,因此硼的宇宙中含量極低。但是比較奇怪的是,地球表面並不缺硼。硼在生命產生過程中也極端重要。沒有硼的參與,生命體中的核糖核酸就很難穩定。因此硼也是人體必需的微量元素之一。不過要特別注意,硼元素本身無毒,但是常見的含硼的硼砂礦卻對人體有積累性的毒性。因此非專業人士儘量要少接觸。

現在有些兒童玩具膠裡面含有一定的硼砂成分,一旦入口將引發中毒,這是家長需要特別注意的。瀚海狼山(匈奴狼山)認為,硼除了用在核工業上,在陶瓷玻璃冶金上也應用廣泛。碳化硼相對結構輕而且硬度極高。因此碳化硼材料可以作為防彈衣的插板或者裝甲車輛和武裝直升機上的防彈非金屬裝甲。

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