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隨著日本有40年曆史的福島第一核電站的情況每況愈下——該電站六個沸水反應堆中的四個已被爆炸或火災損壞，輻射已開始洩漏到大氣中——那裡的官員繼續向反應堆注入海水，以孤注一擲地嘗試冷卻燃料棒，避免可能在全國甚至更遠地區釋放放射性塵埃的完全熔燬。運營第一核電站的東京電力公司（TEPCO）決定在反應堆壓力容器中使用摻有中子吸收劑硼的海水，這幾乎確保了這些反應堆將永遠無法正常執行，永久性地損壞了世界25個最大的核電站之一。
這些極端措施是必要的，因為迴圈淨化水以防止燃料棒熔燬的正常和輔助冷卻系統失效。上週的海嘯不僅切斷了第一核電站的正常電力供應，還淹沒了備用柴油發電機並使其失效。在震級 9.0 的地震引發海嘯襲擊時，該電站六個反應堆中的三個已經停堆進行維護，但東京電力公司一直在努力冷卻執行中反應堆中使用的燃料棒。覆蓋這些燃料棒的水不足導致所有三個執行中反應堆都發生爆炸，這可能是由於氫氣積聚造成的。
第四個反應堆，即3月11日之前已停堆的反應堆之一，週二發生火災，威脅到乏核燃料儲存池中的水蒸發。《日經網》報道稱，該火災可能是由從池中滲出的氫氣引起的。
與另一種選擇——完全熔燬相比，毀壞六個核反應堆的前景顯得微不足道，完全熔燬將用放射性物質汙染該綜合體下方的地面，這些放射性物質可能會透過風、雨水和地下水傳播，可能導致成千上萬人患上放射病。 大眾科學採訪了帕維爾·茨韋特科夫，德克薩斯農工大學學院站分校的核工程助理教授，瞭解為什麼海水是冷卻受損核反應堆的最後手段以及東京電力公司未來的選擇。
[以下是採訪的編輯稿。]
為什麼核設施通常依靠淨化水來冷卻其反應堆？它是如何淨化的？
我給你舉個例子：如果你有一個煮沸的鍋，而你的水中有太多的礦物質，那麼冷凝水會積聚在你的煮沸鍋內。當這種情況發生在反應堆中時，它會干擾燃料元件的效能。能源公司不希望危及他們反應堆材料的效能，所以他們使用淨化水，通常來自現場的特殊淨水廠。淨化水可以去除大部分鹽分和任何可能積聚在燃料元件上的物質。
在什麼情況下核電站會使用海水來冷卻其反應堆？
使用未淨化的水不是一種正常做法——從來沒有這樣做過。電廠不會從河流或海洋中取水來補充他們自己的內部用水，這些水完全在閉環系統中。當然，他們會定期補充一些新水，以彌補蒸發和其他損失，但這些水在使用前會經過淨化。
東京電力公司的反應堆失去了低於正常執行條件的水，所以他們必須為此提供額外的水。鹽水中顯然含有大量的礦物質，如果直接從海中提取，它也含有各種各樣的其他漂浮物。即使這些東西被過濾掉，鹽水的化學性質也與通常透過反應堆的水不相容。它對燃料元件的腐蝕性太強。我猜想，在將這些水引入反應堆堆芯後，這些堆芯將變得完全無法使用。這是因為水中的任何物質都會附著在燃料棒的表面，使熱傳遞變得不可預測。
海水中硼的作用是什麼？
硼可以注入到水冷卻劑系統中，以控制反應堆堆芯的活性，因為它是一種強大的中子吸收劑，特別是對於熱中子而言。但是，硼通常不用於沸水反應堆，例如福島第一核電站的反應堆，因為硼也對燃料元件具有腐蝕性。然而，在緊急情況下，可以使用硼和海水來抑制燃料元件中的裂變鏈式反應。
因此，使用海水和硼是冷卻反應堆的最後手段？
可能如果他們有更多的時間，他們會嘗試恢復執行備用冷卻系統的柴油發電機，並迴圈使用他們已經擁有的水。但是，由於堆芯中的水因高溫而蒸發，他們需要新增更多的水，以便他們能夠迅速抑制沸騰狀態。
考慮到建造一個新的反應堆可能要花費數十億美元，難道沒有辦法清理燃料元件嗎？
他們可能會嘗試探索是否可以修復反應堆，因為它是一項重大投資。但我不知道有人像他們現在這樣長時間在他們的反應堆中使用鹽水。