日本發生的 8.9 級地震至少給其核反應堆艦隊中的一座造成了問題——當局已關閉該國 55 座機組中的 10 座。東京電力公司證實，位於東北海岸的福島第一核電站 1 號反應堆內部的壓力一直在上升，該核電站是世界上最大的核電站之一。這意味著冷卻水沒有進入反應堆堆芯，導致安全殼內部蒸汽積聚。據日本媒體報道，問題在於用於執行冷卻水泵的電網電力中斷。日本原子能工業論壇稱，本應在這種情況下提供應急電源的備用柴油發電機發生故障，但替代發電機正在被運往該電站。（類似的柴油發電機正在為該國的六所村再處理廠供電，該廠回收乏核燃料。）
作為一項預防措施，日本政府宣佈進入核緊急狀態，並要求居住在核設施三公里範圍內的人員撤離，居住在十公里範圍內的人員留在室內。東京電力公司計劃從安全殼內部排放一些放射性蒸汽。
《大眾科學》採訪了美國核管理委員會 (NRC) 的公共事務官員斯科特·伯內爾，該委員會是負責監督美國 104 座核反應堆安全的政府機構，瞭解冷卻反應堆所需採取的措施。
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[以下是採訪的編輯稿。]
您通常如何冷卻反應堆？
冷卻方法非常簡單：將水推過核堆芯，並將熱量帶到其他地方。實際執行反應堆的鏈式反應可以在幾秒鐘內關閉。堆芯中剩餘的放射性物質將繼續長時間釋放熱量。除非您有機制來消除這些熱量，否則熱量會積聚，並最終損壞放射性燃料或反應堆。
將水推過堆芯意味著使用通常由電力執行的水泵。當反應堆與電網斷開連線時會發生什麼？
有應急柴油發電機。您還有一個電池系統來保持儀表執行，但它也可以為安全系統提供電力[透過冷卻反應堆堆芯來防止堆芯熔燬]。這一切都是為了提供縱深防禦。首先，您依賴電網。如果電網不再可用，則使用柴油發電機。如果柴油發電機出現問題，您將有一個電池備用。電池通常能持續足夠長的時間來啟動柴油發電機。
在堆芯熔燬之前有多少時間？
這取決於電站。這取決於它是沸水反應堆還是壓水反應堆。基本上，[兩者]都受益於對流等自然力。無論如何都有一個冷卻劑迴圈，因此您最終會在一定程度上冷卻堆芯，因為受熱的水會上升，而較冷的水會被吸入。但這不如水泵引入冷卻水有效。概括地講，您有幾個小時的時間來恢復系統的電力，以使正常冷卻開始執行。真的不可能比“幾個小時”更具體。
但通常少於 24 小時。
這樣說很公平。
最壞的情況是什麼？
我們正在努力避免的情況是損壞堆芯。一旦您開始損壞堆芯，您就會將放射性物質釋放到冷卻劑中，從而增加一些物質傳播到反應堆外部的機率。
在日本沒有正確冷卻的反應堆，福島第一核電站 1 號反應堆，是一種沸水堆。在冷卻方面，這些與壓水堆有何不同？
對沸水堆特別有用的是一種蒸汽驅動的系統。它不需要外部電源。冷卻反應堆產生的熱量產生的蒸汽具有足夠的力來執行渦輪機，然後渦輪機執行一個水泵，該水泵向堆芯提供冷卻劑。這種系統應該能夠承受地震，並且可以執行很長時間。這是一種自我限制的條件。該系統確實使用電池進行控制，但也可以手動操作。因此，即使在整個電站斷電的情況下——您根本沒有任何電力——也有使用蒸汽驅動泵來繼續保持冷卻的方法。
除了水以外，還有其他冷卻劑嗎？
基本上就是水。反應堆的儲罐中包含的純度和化學成分與堆芯中正常使用的水相同。如果遇到冷卻劑來源耗盡的情況，可以引入，引用，普通的水。這將起到冷卻的作用。
為什麼核電站需要電力才能冷卻？
在支援電網方面，核反應堆是淨正值。它們產生的電力遠多於執行其系統所需的電力。作為美國的基本設計特性，電站並非字面上自供電。這是經過設計的，因為您不希望出現電站問題切斷其自身電源的情況。因此，為了執行電站，電站的主要電源是來自電網的電力。一般來說，對於美國電站，如果您無法使用電網的電力，您就會關閉電站。
哪些型別的事件可能會擊毀柴油發電機？
您始終有可能發生普通的故障。這就是為什麼您在電站有多個柴油發電機以實現冗餘的原因。可能是柴油機本身執行正常，但配電系統、母線或電纜可能未對準，以至於柴油機檢測到電站未接受其電力。如果它試圖發電而電力無處可去，它就不會執行。當說柴油機發生故障時，並不總是柴油機[本身]的問題。
冷卻反應堆需要多長時間？
那裡有設計特定的變數。回答這個問題的最簡單方法是，美國核管會對應急電源的監管要求是它們在 1 個月內可用。您可以在幾個小時內將電站置於可接受的狀態。但是，熱量仍在產生。如果您必須在任何時候停止帶走熱量，它將再次開始積聚。應急冷卻系統必須可以使用數週。