美国人的策略

先来说说，美国人的策略，说白了，就是灌水。在压水堆中，当发生堆芯熔化时，熔融物会落到压力容器底部，此时依靠重力将水注入堆内，同时也注入压力容器外壁与堆坑绝热层之间的空间，把反应堆彻底淹没，以保证压力容器不被熔穿。

AP1000的堆内滞留策略

这种方式显然很好，不必增加专设装置，就将熔融物限制在压力容器内部，可防范很多难以控制的问题发生。不费劲就把活都干了，而且干得很漂亮，显然是上上策。事实上，起初各机型都想将堆芯熔融物滞留在压力容器内部 ，如中等功率的机型VVER-440（芬兰）、AP-600（美国）、VVER-640（俄罗斯），大功率的机型 AP-1000（美国）及 BWR-1000（法国）等。

尽管这种技术方案非常简易有效，但由于目前对熔池形成的物理和化学等动态过程不太清楚，为保证压力容器外壁能被充分冷却而不致破坏，需要采用较大的偏离核态沸腾比（DNBR），留有足够的裕量，也就限制了美国人的方案只适用于小功率或中等功率的反应堆。

用一句话说明就是美国人的方案对大功率的核电机组可能不合适，对于1000MW以上的核电机组难以保证一个可靠的安全裕度，随着机组功率的增大，还存在不确定因素，需进一步试验验证。

俄罗斯人的策略

此时就有了上面提到的第二种策略，既然不能把熔融物限制在压力容器内部，那就退而求其次，在压力容器外进行收集与冷却。这种方案的缺点是不能有效防止熔融物跟水反应产生大量蒸汽而引起安全壳爆炸危险。目前已有两种设计方案被有效的发展并验证。

VVER的堆芯捕集器

其中一种是“坩埚式”堆芯捕集器，以俄罗斯 VVER-1000 为代表，这种捕集器装置存在于压水反应堆正下方，它的主体是一个碗形的容器，由钢、铁以及铝氧化物制造，依靠循环水冷却。

这些氧化物有什么作用呢？它们被称为牺牲材料，作用主要有三。第一，这些牺牲材料与堆芯熔融物中的锆发生反应，生成的氧化物密度低于熔融物液态金属相的密度，使高密度的金属相被低密度的氧化物封闭在下层空间，从而有效的防止金属（尤其是锆）与高温水或水蒸气接触发生反应。第二，熔融的牺牲材料也从成分和数量上有效的避免堆芯熔融物重返临界。第三是，由于这一系列的反应都是吸热反应，熔融的牺牲材料增加了熔融物的质量，减少熔融物的热流密度，有利于降低熔融物的热度和冷却。

中国田湾核电站的 VVER-1000 机组 ，成为世界上首个拥有这种堆芯捕集器的核电站。

田湾核电站

除了俄罗斯公司认为这种捕集器是必要的，法国Areva公司设计的反应堆EPR也包括了一个类似的装置，即“扩展”式堆芯捕集器。堆芯熔融物直接流入反应堆堆坑中，其后的整个化学反应过程在堆坑保护层保护下进行，确保熔融物不会穿透堆坑进入到结构混凝土，以控制核辐射扩散。

“扩展式”堆芯捕集器

尽管有的专家认为，即使将堆芯捕集器应用于福岛核电站，最终结果也不会有什么区别，但前白宫办公室国家安全主任助理、现任职于普林斯顿大学的物理学家弗兰克·N·冯希贝尔（Frank N. von Hippel）解释，这种装置能够在反应堆熔毁后接住危险物质，因此“不失为一个很好的主意”。

最后，值得指出的是，历史上已发生12起堆芯熔化事故（感兴趣的请看相关阅读），但这些多起熔化事故都没能毁灭世界；值得强调的是，每一起事故都是沉甸甸的教训。对于核安全，不能盲目恐惧，但要心存敬畏。

参考文献

1. 刘瑜，杨洪振，余星等. 核电站堆芯捕集器简介及EPR堆芯捕集器安装管理. 科技传播，2012.05.23

2. 环球科学，俄罗斯的核能帝国. 2013.11

3. AP1000 Passive safety system, NRC, 2007.08

4. 国际机构专家：福岛核电站大多数燃料已经熔化，新华社，2016.06.27

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