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核反應堆如何工作？
大多數核反應堆，包括日本福島第一發電站的核反應堆，本質上都是高科技水壺，可以有效地煮沸水來發電。它們依賴於利用核裂變——將原子分裂成兩個較小的原子，同時產生熱量並釋放中子。如果另一個原子吸收其中一箇中子，則該原子變得不穩定並自身發生裂變，釋放出更多的熱量和更多的中子。鏈式反應變得自我維持，產生穩定的熱量來煮沸水，驅動蒸汽輪機，從而產生電力。
核能在日本和其他地方提供了多少電力？
根據國際原子能機構的資料，日本擁有 54 座核反應堆，每年發電 2800 億千瓦時，是世界第三大核電生產國，僅次於美國和法國。福島第一核電站受到 3 月 11 日地震的嚴重打擊，擁有其中六個反應堆，所有這些反應堆都在 1970 年代投入使用。
在全球範圍內，核能約佔發電量的 15%；日本近 30% 的電力來自其核電站。美國的核電總產量更高，但核能在其能源結構中的份額較小。美國約 20% 的電力來自核電站，使其成為該國繼煤炭 (45%) 和天然氣 (23%) 之後的第三大電力來源。
核反應堆使用什麼燃料？
大多數核反應堆使用富含鈾 235 的鈾燃料，鈾 235 是容易裂變的鈾同位素。（同位素是原子質量不同的元素的變體。）鈾 238 在自然界中比鈾 235 更常見，但裂變效果不佳，因此燃料製造商將鈾 235 的含量提高到百分之幾，這足以維持持續的裂變反應併產生電力。濃縮鈾被製成燃料棒，包裹在由鋯等合金製成的金屬包層中。
福島第一核電站 3 號反應堆使用所謂的混合氧化物 (MOX) 燃料，其中鈾與其他可裂變材料混合，例如來自乏反應堆燃料或退役核武器的鈽。
如何關閉核反應？
持續的核裂變反應依賴於中子從一個原子傳遞到另一個原子——在一個原子裂變中釋放的中子觸發下一個原子的裂變。因此，切斷裂變鏈式反應的方法是攔截中子。核反應堆利用由鎘、硼或鉿等元素製成的控制棒，所有這些元素都是有效的中子吸收劑。當反應堆發生故障或操作員因任何其他原因需要關閉反應堆時，技術人員可以遠端將控制棒插入反應堆堆芯以吸收中子並關閉核反應。
一旦核反應停止，反應堆會熔燬嗎？
即使在控制棒完成工作並阻止裂變反應之後，燃料棒仍然保留大量熱量。更重要的是，已經分裂成兩半的鈾原子會產生放射性副產品，這些副產品本身會釋放大量熱量。因此，即使沒有裂變，反應堆堆芯也會繼續產生熱量。
如果反應堆的其餘部分正常執行，泵將繼續迴圈冷卻劑（通常是水）以帶走反應堆堆芯的熱量。在日本，3 月 11 日的地震和海嘯導致停電，切斷了反應堆冷卻系統的外部交流電源。根據已發表的報告，發電廠的備用柴油發電機隨後不久就發生故障，導致反應堆無法冷卻，並面臨嚴重的過熱危險。
如果沒有穩定的冷卻劑供應，熱反應堆堆芯將持續煮沸周圍的水，直到燃料不再浸沒。如果燃料棒保持裸露，它們可能會開始熔化，並且熱的放射性燃料可能會聚集在包含反應堆的容器底部。在最壞的熔燬情況下，熱燃料池可能會熔穿鋼製安全殼，並穿過旨在包含核材料的後續屏障，將大量的放射性暴露在外部世界。
如何避免熔燬？
日本核電站的運營商已多次嘗試冷卻反應堆，包括將海水泵入反應堆堆芯以補充逐漸減少的冷卻液。東京電力公司 還向反應堆注入了硼酸，一種中子吸收劑。
此事件與切爾諾貝利或三里島相比如何？
目前，福島第一核電站的三個反應堆都嚴重癱瘓。1 號和 3 號機組發生了爆炸，摧毀了外牆，顯然是由於燃料棒中的鋯在極高的溫度下與冷卻水發生反應而產生的氫氣積聚造成的——但那裡的內部安全殼目前似乎完好無損。3 月 15 日報告了第三次爆炸，發生在 2 號反應堆，那裡的情況似乎更加可怕。爆炸後，抑制池（反應堆下方的環形水容器）中的壓力下降，表明安全殼已受損。
在 1、2 和 3 號反應堆中，水位下降到足以讓燃料元件暫時裸露；這些燃料棒被認為受到了損壞。而 4 號休眠反應堆中儲存乏燃料棒的水池發生的火災給留在現場的少數工人帶來了額外的危險。
日本官員最初將該事件評為 4 級，即國際核和放射事件等級 (INES) 七級制中的“具有區域性影響的事故”，但普林斯頓大學物理學家 弗蘭克·馮·希佩爾告訴《紐約時報》，福島第一核電站的情況“已經遠遠超過三里島”。三里島是美國最受關注的核事故，被列為 5 級——“具有更廣泛影響的事故”。
1979 年，在那家賓夕法尼亞州的核電站，冷卻系統故障與工人失誤相結合，導致了部分熔燬——大約一半的反應堆堆芯熔化，並在鋼製壓力容器底部形成了一個放射性水池。容器保持完好，但仍有一些輻射從核電站洩漏到周圍環境中。
1986 年的切爾諾貝利事故更具破壞性；它在 INES 量表上被評為 7 級，即“重大事故”。在烏克蘭（當時是蘇聯的一部分），一次電力激增導致該核電站的一個反應堆發生爆炸，向空氣中釋放了大量的放射性沉降物。據美國核管理委員會稱，兩名核電站工人當場死亡；在隨後的幾個月中，又有 28 人死於輻射中毒。切爾諾貝利的放射性沉降物傳播範圍很廣，這場災難的健康影響難以量化。聯合國原子輻射影響科學委員會的一份報告發現，在災難發生時，烏克蘭、白俄羅斯或俄羅斯 18 歲以下的 6,000 人在 2006 年之前患上了甲狀腺癌，其中“相當一部分”人可能是由於接觸輻射而患上該疾病。