如上图所示：切尔诺贝利的“大象腿”是一种熔岩状的含燃料物质。它是由一种叫做堆芯熔化物的有毒物质组成的，靠近它几分钟就会导致死亡。由于高辐射的缘故，图像看起来很模糊。
年4月乌克兰切尔诺贝利核电站发生核事故的8个月后，工人们进入受损的4号反应堆下面的一条走廊时，发现了一个令人吃惊的现象：黑色的熔岩从反应堆堆芯流出，好像是某种人造火山。其中一团坚硬的东西特别令人吃惊，船员们给它起了个绰号“大象腿”，因为它很像这种巨大哺乳动物的脚。
正如凯尔·希尔（KyleHill）在年为科学杂志《鹦鹉螺》撰写的一篇文章中所详述的那样，传感器告诉工作人员，熔岩的形成具有很高的放射性，一个人只需要5分钟就能接触到致命的辐射量。
10年后，美国能源部的国际核安全项目收集了数百张切尔诺贝利的照片，其中就有几张“大象腿”的照片，估计重达2吨。
从那时起，被称为熔岩状含燃料物质的“大象腿”一直是一个令人毛骨悚然的迷人物体，那它到底是什么呢？
什么是切尔诺贝利“大象腿”？
如上图所示：核工程师法默和他的团队进行了模拟反应堆堆芯熔化事故的实验，其中熔化的堆芯碎片侵蚀了安全壳建筑的混凝土地板。法默在这里看到了旁边的腐蚀测试部分的一块熔化物。
因为“大象腿”的放射性很强，当时的科学家们使用了一个携带轮子的照相机来拍摄它。一些研究人员接近了样本进行分析，他们发现“大象腿”并不是核燃料的残留物。
相反，核专家解释说，“大象腿”是由一种名为堆芯熔化的稀有物质组成的，这种物质是在核事故中，核燃料和反应堆核心结构的部分过热并熔化，形成混合物时产生的。在历史上，天然形成的堆芯铀只有5次：一次是在年美国宾夕法尼亚州的三里岛事故中，一次是在乌克兰切尔诺贝利事故中，三次是在年日本福岛第一核电站灾难中。
核电安全主任忧思科学家联盟埃德温·莱曼（EdwinLyman）表示：“如果堆芯熔化不能终止，最终熔化的物质会向下流到反应堆容器的底部并熔化（加上额外的熔融物质），掉到反应堆安全壳的底部。”
莱曼继续说：“炙热的熔融物质会与容器的混凝土地板发生反应，再次改变熔化物的成分，取决于反应堆的类型，熔体可能扩散并熔化穿过安全壳墙，或者继续熔化穿过地板，最终渗入地下水，这就是福岛核电站发生的情况。当熔体足够冷却时，它就会变硬，变成一种坚硬的像岩石一样的矿物。”
经验丰富的核工程师和阿贡国家实验室的项目经理米切尔·T·法默（MitchellT.Farmer）表示：“堆芯熔化物看起来很像熔岩，是一种黑色的氧化物，冷却后变得非常粘稠，像粘稠的熔融玻璃一样流动。这就是在切尔诺贝利发生的‘大象腿’事故。”
什么是熔化物？
如上图所示：年，新的安全隔离装置被移到切尔诺贝利，以防止核电站的更多辐射泄漏。
特定堆芯熔化物的确切成分就像切尔诺贝利的“大象腿”一样可以变化。法默的团队在研究中模拟了核芯熔化事故，他认为，“大象腿”的棕色色调类似于熔化物侵蚀到含有高浓度二氧化硅（SiO2）的混凝土中，主要是玻璃。含有大量二氧化硅的混凝土被称为硅质混凝土，切尔诺贝利核电站就是用这种混凝土建造的。
这是有道理的，因为最初在堆芯熔化后，堆芯将由通常构成堆芯的材料组成。它的一部分也是铀氧化物燃料。法默解释说，其他成分包括燃料涂层，通常是一种被称为锆合金的结构材料，这些材料主要是由铁组成的不锈钢。
法默说：“取决于何时重新供应水来冷却堆芯熔化物，堆芯熔化物的成分会及时演变。当蒸汽沸腾时，蒸汽会与堆芯中的金属（锆和钢）发生反应，产生氢气，你在福岛第一核电站的反应堆事故中可以看到这种影响。堆芯中的氧化金属被转化为氧化物，导致成分发生变化。”
如果堆芯熔化物没有冷却，它将向下穿过反应堆容器，在这个过程中熔化更多的结构钢，这将导致其成分发生更多变化。
如果仍然过冷，堆芯熔化物最终会穿过反应堆的钢制容器，落在安全壳的混凝土地板上。福岛第一核电站的3个反应堆都发生了这种情况。与堆芯熔化物接触的混凝土最终会升温并开始熔化。
一旦混凝土融化，混凝土氧化物就会被引入熔体中，导致成分进一步演变。熔化的混凝土还会释放水蒸气和二氧化碳，这些水蒸气和二氧化碳继续与熔化物中的金属发生反应，产生氢气和一氧化碳，导致堆芯熔化物的成分发生更多变化。
“大象腿”有多危险？
如上图所示：切尔诺贝利的“大象腿”是熔化的核燃料与混凝土、沙子和核心密封材料混合而成的固体块。它位于4号反应堆堆芯下的一个地下室。
造成“大象腿”的混乱局面极其危险。莱曼认为，一般来说，堆芯核燃料比未受损的乏燃料更危险，因为它处于潜在的不稳定状态，更难处理、包装和储存。
非常坚硬的固化堆芯熔化物，比如“大象腿”的熔化物，必须被打碎才能从受损的反应堆中取出。那将产生放射性粉尘，增加对工人和环境的危害。
但更令人担忧的是，科学家不知道堆芯熔化物在长期内会有什么表现，比如当它被储存在核废料仓库时。他们所知道的是，“大象腿”的堆芯层可能不像以前那么活跃了，而且它正在自行冷却，并将继续冷却。但它仍在融化，仍然具有很高的放射性。
年，新的安全隔离装置被移到切尔诺贝利，以防止核电站的更多辐射泄漏。安全壳内还建造了另一个钢结构，用以支撑切尔诺贝利4号反应堆中正在腐烂的混凝土石棺。
理想情况下，将帮助防止/2房间发生爆炸时，大量的铀尘云扩散到空气中。/2室位于4号堆芯正下方，自年以来，一直显示出中子发射增加的迹象。由于其致命的辐射水平，人类完全无法进入。
研究熔化物
如上图所示：救援人员正在清理泄露的放射性材料。
没人想再看到“大象腿”的存在。法默的大部分职业生涯都在研究核事故和堆芯熔化物，试图为核电站操作员找到终止事故的方法，注入多少水，在哪里注入，以及水能以多快的速度冷却堆芯熔化物并稳定它。
法默说：“我们做了大型实验，用真实的材料生产‘堆芯材料’，但我们使用电加热来模拟衰变热，而不是衰变加热本身。我们的大部分工作都集中在研究不同堆芯成分的堆芯淬火和冷却时加水的效率。因此，我们正在进行事故缓解的研究。另一方面是预防事故，这是核工业主要
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