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日本大地动为何激发了大海啸和核显露紧急

归档日期:09-21       文本归类:栗原市      文章编辑:爱尚语录

  日本大地动为何激励了大海啸和核泄露垂危_武器/核科学_工程科技_专业原料。V0. 2 No. 13 9 (0 1 2 1) 物 理 教 师 第 3 第 9期 2卷 2 1蓝 01 PH YSI CS TEA CHE R 日本 大 地 震 为!

  V0. 2 No. 13 9 (0 1 2 1) 物 理 教 师 第 3 第 9期 2卷 2 1蓝 01 PH YSI CS TEA CHE R 日本 大 地 震 为 何 激励 了大 海 啸和 核 泄露 危 机 东延 民 ( 中学物理教学参考杂志社 , 陕西 西安 2 1 年 3月 1 01 1日, 京 时 间 1 :6 日本 当 地 时 间 1 : 北 34 , 4 706 ) 1 02 余震分散 以及 P波赓续时刻 随方 位角 的闭 系 , 决断此 次地 震分裂长度约 50k 地 震从起 始点 ( 中) 0 m; 震 最先 , 向南 扩 展约 30k 险些 达到 东京 邻近 ; 0 m, 同时从震 中向北扩展 约 2 0k 直 到 日本海 沟与千 岛海 沟接壤处终了 . 0 m, 日本 此次地动是 一场强大 的惨剧 , 热烈地动乃至 使地 球 偏 离 地 轴 , 万 人 丧 生 , 个 日本 岛 向海 里 移 动 了 3I, 数 整 I T 4, 6 日本东北部发作 了 日本 有观测记 录 此后 领域最大 的里 氏 90 . 级大地动 , 随后 , 日本景色厅对岩手等县的泰平洋沿 岸 地 区发 布 大 海 啸警 报 . 次 地 震 发 生 正在 日本 东 北 部 城 市 此 仙 台以 东 1 0 k 的外 海 水 下 6k 处 , 震 分裂 起 始 点 0众 m m 地 为北纬 3 .。东经 12 6( 图 1 81, 4 .。如 所示) 地动发作后 , . 环球 众 家 地 震 机 构 给 出震 级 为 里 氏 7 9级 , 邦 、 . 美 中邦 等很 众 邦 片面海岸下重 了 1m. 那么 , 终究是什 么身分导致 了惨 绝人 类的灾难? 1 日本 为 什 么发 生 了 里 氏 9 0级 大 地 震 . 地 壳 是 由数 块 构 制 板 块 组 成 , 块 有 一 个 洲 那 么大 . 每 日 家都发出了海啸预警 . 小时后 , 数 震级修 订为里 氏 8 9级 . . 几天之后 , 科学家们正在理会更众地动数据的根基上, 将震级 又 更 正 为 里 氏 9 0级 ( 级 每 高 1级 , 震 波 能 量 就 增 加 . 震 地 3 3倍 ) . 本就处正在泰平洋板块和欧亚板块的接壤处( 图 3所示 ) 如 , 图 3 图1 也 就 是 说 1本 处 正在 环 太 平 洋 地 震 带 的 西 太 平 洋 地 震 带 上 . 5 1 因为 日本处于这个独特 的地舆位 置, 受北美板块、 菲律宾板 块 和 欧 亚 板 块 的运 动 和 相 互 作 用 的 影 响 , 一 个 经 常 发 生 是 1 0 000 地 震 的 邦度 . 平 洋 板 块 和 欧 亚 板 块 平 时 处 于 闭 锁 状 态 , 太 太 平洋板块每年 向 内挤压 8Im, l 和人 指 甲的生 长速 度差不 T 众. 泰平洋板块插入到欧亚板块下方 , 同时不 断扯动 欧亚板 60 0 0 块. 日本所正在 的板块正在拉扯下压缩弯折 . 因为地壳 和地幔顶 部 的 温度 较 低 , 是以 太 平 洋 板 块 与 欧 亚 板 块 间 的 相 对 运 动 导致 了强 烈 形 变 以 及 巨 大 的 应 变 能 积 累 了 几 十 年 、 百 年 , 几 好如 统一 根 上 了 几十 年 、 百年 的发条 . 0 1年 3月 1 几 21 1 3 日本 时刻 1 :6 板块之 间因形 变而爆发 的强大应力 达 1, 44 , 2Oo o 00 到了临界点并横跨板块之间的闭锁力 , 造成 了此次大地动 . 地动中开释的能量分外大 , 假若用广 岛原 枪弹计 , 开释 的 其 能量相当于 2 0万颗广 岛原 枪弹 . 0 这个 能量 以震 波辐射 开 图2 来, 较速 的波是纵波 , 以 6k s的速 度鼓吹 . 秒钟 内, 能 m/ 几 正在专家还没弄领会何如 回事时 , 日本耗资 1 0亿美元修制的 专 家们 按照环球 纪录 到的远 震高频 P波 ( 纵波 ) 新闻 ( 图 2所示) 预计此 次地动 的分裂 时 间约 为 1 0S纠合 如 , 2 . 一 监测 编制立地感受到 了纵波 , 主动报警便 已传遍通盘 日本 , 5 一 6 万方数据 第 3 第 9期 2卷 2 1 年 01 物 理 教 师 Vl .2 No 9 0 3 1 . PHY SI CS TEA CHER (0 1 21 ) 乃至打断 了日本邦会的现场直播. 警报 编制启动 时 , 较慢但 更 具 破 坏 力 的 横 波 以 3k s 速率 抵 达 震 源 10k 外 的 m/ 的 0 m 下 重 了 0 5m 众 , 震 发 生 4 n , 水 冲毁 防 洪 堤 , . 地 0mi 后 海 淹 没 了冷 却 堆 芯 的 柴 油 发 电 机 房 . 刻 日本 又 面 I 又 一 灾 此 临着 难 威 胁 , 时 日本 全 邦 陷 入核 泄 露 的 危 机 . 顿 海滨都会仙台 , 进攻 了震源 西南 方 10kn处、 5 离海岸 只要 几 步 之 遥 的 福 岛 第 一 核 电站 . 是 一 家 有 着 6个 反 应 堆 的 这 老核电站 , 功率高达 4 5k .MW. 即 日本 的警报 编制 主动 随 闭停 了反映 堆后 应急柴油发 电机启动 , 向堆芯泵入冷却剂 , 福岛第 一核 电站扛 住 了当时 地动 的袭 击 . 正在地 震结 束之 但 前 , 有 的 日本 人 都 明 白更 糟 糕 的 事 情 还 未 到 来 . 离 海 啸 所 距 的来 临只要几分钟 , 现正在的题目是 , 此次 日本大地动是 怎么 激励 大 海 啸 的 ? 2 日本大地动怎么激励了大海 啸 几 个 世 纪 此后 , 日本 周 围 的 地 壳 断 层 不 断 地 被 太 平 洋 板 块 向下 挤 压 和 拉 拽 , 个 上 层 板 块 就 像 一 块 隆起 的砖 头 , 整 它 被 不 停 地 挤 压 而 拱 起 , 震 发 生 后 , 又 弹 回 原 样 . 层 地 它 上 强大 板 块 的 突 然 回弹 将 6k 深 处 的 海 水 向上 抬 升 至 海 水 m 图 4 的外面 . 当海 水 回落 , 强大 的 波 浪 扩 散 到 了整 个 海 洋 . 普 与 3 日本 大 地 震 如 何 激励 了核 泄 露 危 机 通海浪区别的是 , 它更像是爆 炸的 进攻波 , 只要 l1 高 , I 但 T 厚度却有 10k 而且 速率 特别惊 人 . 浪一方 面 向着太 0m, 波 平 洋 扩 散 , 一 方 面 冲 向 了 日本 海 岸 , 就 是 日本 这 次 地 震 另 这 激励 的 海 啸 . 啸 移 动 得 非 常 速 , 的 速 度 取 决 于 水 深 . 海 它 正在 深 海 中 , 啸 移 动 得 非 常 之速 , 不 众 是 喷 气 式 飞机 的速 度 海 差 一 日本福 岛第 一 、 二核 电站 的所 有 1 第 0座 核 反映 堆正在 1 7 —1 8 9 1 9 8年 问修成 运转 , 均属开水 型反 应堆 ( olgWa B in . i t ecos . 办事道理是 核燃料棒正在反映堆 堆芯发作可 e R atr)其 r 控 的 链 式 反 应 , 生 大 量 热 量 ; 些 热 量 传 递 给 反 应 堆 压 力 产 这 容 器 内的 水 , 些水 被 加 热 后 产 生 蒸 汽 , 接 推 动 蒸 汽 涡 轮 这 直 发 电 机 产 生 电 能 . 个 回 途 里 的 水 , 反映 堆运 转后 是 欢腾 这 正在 的 , 汽 通 过 涡 轮发 电 机 后 需 要 进 入 一 个 冷 凝 器 , 蒸 冷凝 器 引 8 0k h 不 到 几 分 钟 , 浪 就 到 达 了 海 岸 . 浅 海 处 , om/ , 海 正在 海 床 减 缓 了前 方 海 浪 的 速 度 , 后 方 的 海 浪 依 旧 以 高 速 冲 但 来 , 始赶 上 前 浪 , 渐 增 加 的 压 力 让 海 水 上 升 , 成 了上 开 渐 形 升 的 海 潮 . 方 的海 域 变 浅 , 啸 便 应 力 而 升 . 着 第 一 个 下 海 接 浪尖过去之后 , 二 个相继而 至 . 面的海 浪不 断叠起 , 第 后 与 前 面 的 海 水 融 为 一 体 , 潮 形 成 了破 浪 波 . 达 不 同 城 市 的 海 到 海 浪 高 度具 有 很 大 的差 异 , 部 分 原 因是 海 底 深 度 的不 同 , 一 水越 深 的地 方 , 啸 前 进 得 越 速 , 就 越 早 到 达 陆 地 ; 一 海 也 另 个 原 因是 海 岸 线 上 复 杂 的 危崖 、 湾 和 水 道 . 啸正在 地 震 发 海 海 入海水进 行冷却 , 汽冷却后 从新 酿成液 态水 流回反映堆 蒸 压 力 容器 . 听 到 停 堆 这 个 词 , 们 会 认 为 没有 危 险 了 , 是 事 实 是 人 可 潜匿 着 核 危 机 , 然 反 应 堆 依然 闭 停 了 , 是 反 应 堆 芯 依 然 虽 但 炎热 . 比喻 说 正在 炉 子 里 放 了个 盘 子 , 掉 炉 子 , 管如 此 , 闭 尽 炉 子照旧会给 内部络续加 热. 由于反映堆闭停 之后 , 核燃料棒 依 然 放 出大 量 自衰 变 热 量 , 以需 要 继 续 进 行 冷 却 , 至 实 所 直 现“ 温停 止” 冷 的稳 定 状 态 . 日本 福 岛第 一 核 电 站 正在 反 应 堆 停堆 的 情 况 下 , 热 冷 却 系 统 的泵 所 需 电 力 就 需 要 从 外 部 余 输入 . 般 情 况 会 准 备 众 途 外 电 网 输 入 , 一 同时 , 台 机 组 一 每 般 有 2台应 急 柴 油 发 电 机 供 电 , 且 同 一 电 厂 内 的其 他 机 而 组 的 应 急 柴 油 发 电 机 也 可 以 互 相 备 用 . 正在 这 次 强 烈 地 震 但 后, 日本 福 岛 第 一 核 电厂 的外 电 网全 部瘫 痪 , 本身 的 应 急 柴 油 发 电机 正在 运 行 1h后 , 因 为 海 啸 的袭 击 而 全 部 丧 失 , 也 这 生 2 i , 0m n后 最先袭 击 了大船 渡市 . 进攻 海岸 的海水可能 有 10亿 吨 , 好 比 10万 个 逛 泳 池 的 水 倒 向 了 日本 东 北 0 就 0 的沿 海 地 区 .5mi , 啸 袭 击 了 此 处 向 南 1 6k 处 的 1 n后 海 1m 仙 台 . 座 城 市 周 围 大 部 分 是 耕 地 、 洼 、 沃 、 坦 的 陆 这 低 肥 平 地. 是以 , 啸 上岸 后 几 乎 丝 毫 没 有 减 速 . 以正在 毫 无 阻 拦 海 所 的境况下 , 达到 内陆 6 m 的地 方 . 下 来 海 啸 又 袭 击 了 ~7k 接 此 处 以北 19kn的宫 古 岛 , 8r 发作 正在这 里 的 事 情 制 就 了 另 一 个 谜 : 个 地 方 有 非 常 好 的 1n高 、 . 长 的 “ 上 长 这 0r 2 4m 海 就导致遗失全盘外部 电力供 应 , 中止 了保卫冷却 水轮回 系 统. 堆芯失 去强迫冷却法子 , 使得 核燃料棒 没有足够的水覆 盖 冷 却 , 致 反 应 堆 压 力 容 器 内水 温 、 力 上 升 , 凝 土 安 导 压 混 城” —— 海啸防御工事 , 海啸有 1 高 , 为什 么 1 高 0m 那 0m 的海 堤 没 能 阻 挡 “ 啸 大 军 ” 科 学 家 通 过 研 究 海 岸 线 上 成 海 ? 千 上 万 的 传 感 器 数 据 , 经 知 道 了部 分 答 案 . 际 上 , 岸 已 实 海 线 下 降 , 海 水 的运 动 提 供 了足 够 的空 间 , 基 本 上 填 不 了 给 他 陆地 下 重 变成 的 空 隙 . 众 村 庄 都 被 完 全 摧 毁 , 有 一 个 幸 很 没 存 者 . 震 导 致 整 个 海 岸 线I , 手 县 宫 古 市 的 防 洪 地 I岩 T 全壳 内蒸 汽压力 上升 . 固然 选取 了人 工开释 蒸汽 以及 注入 海 水 的措 施 , 一 措 施 还 导 致 了微 量 核 泄 漏 . 蒸 汽 放 出后 这 但 反 应 堆 里 的水 位 也 降 低 了 , 注入 海 水 时 也 没 有 料 到核 燃 料 棒 依然处 于裸露状况 , 因为没有足够 的水遮盖冷却 , 核燃料 棒 上 端 很 容 易 过 热 破 裂 . 幸 的 是 12 3 4号 机 组 相 继 发 不 、、、 生 了氢 气 爆 炸 , 开 了 核 电 站 反 应 堆 厂 房 . 时 4号 机 组 起 炸 同 火 , 岛第 一 核 电 站 成 为 “ 座 喷 发 的 火 山 ” 众 所 周 知 , 福 一 . 核 堤随之下陷 , 海岸下重 . 海啸奔袭 而来 , 因为 爆发 了两米 的 地 势 差 , 水 直 灌 进 来 , 本 挡 不 住 , 有 等 浪 头 撞 到 更 高 海 根 只 的地刚才能停下来 . 险情 最苛 重的照旧依然停堆( 但 中止 控 制 棒 主动 插 入 ) 福 岛第 一 核 电 站 . 然 福 岛 第 一 核 电站 正在 的 虽 地 震 中幸 免 于 难 , 里 也有 5 6m 高 的 防 洪 堤 , 地 震 中 也 这 . 正在 燃料正在发作链式反适时会爆发大方对人 体有 害的放射性物 质, 如碘 1 1 铯 17 因为发作氢气爆炸 , ( 3、 3. 下转第 5 9页) 一 5 — 7 万方数据 第 3 第 9期 2卷 2 1 年 01 物 理 教 师 V0 . 2No 9 13 . PH Y SI CS TEACHE R ( 0 1 21 ) 力 学 的 基 础 和量 子 场 论 的萌 芽 . 那 里 , 正在 狄拉 克首 次有 时机 睹 , 理 论 上 预 言 了 “ 电子 ” 存 正在 , 的预 言 震 动 了 当 时 从 正 的 他 通盘 物 理 学 界 .9 2年 ,美 邦物 理 学 家 安 德 逊 正在 加 利 福 尼 13 与其他外面物理 学家睹 面交 流 , 越发是玻尔 和海森堡 . ( ) 拉 克 方 程 4狄 亚工 学 院 特 制 的威 尔 逊 云 室 中 研 究 宇 宙 射 线 时 , 测 到 了 观 正 电子 .科 学 事 实 证 实 了 狄 拉 克 的 预 睹 .正 电 子 的 发 现 , 翻开 了通 向反 粒 子 世 界 的大 门 , 时 , 为 物 质 世 界 的 “ 同 也 大 厦 ” 添 了一 块 基 石 , 物 理 学 的 又 一 个 里 程 碑 . 增 是 12 96年克莱 因( Kln 和戈登 ( . ddn 提出一种 0. e ) i w G ro ) 相 对 论 性 波 动 方 程 , 到 当 时许 众 物 理 学 家 的好 评 . 狄 拉 受 但 克并不惬意 , 由于它会导致负几率 , 分歧乎他对量子力学 的 普 遍 物 理 诠 释 . 了 得 到 合 乎 逻 辑 的 完 善 理 论 ,9 8年 1 为 12 月 , 拉 克 修 立 了一 种 对 时 间 坐 标 和 空 间 坐 标 都 是 线 性 的 狄 微 分 方 程 , 个 相 对 论 性 的 电子 波 动 方 程 又 称 为 狄 拉 克 方 这 () 6 其他奉献 另 外 ,9 1年 狄 拉 克 正在 提 出 反 物 质 概 念 的 同 时 , 根 13 还 程. 狄拉克方程紧要是把量子化进程利用于波 函数自身 , 是 对 薛定 谔 震撼 方 程 的 改 进 , 考 虑 了 相 对 论 效 应 和 粒 子 的 并 自旋 , 这个 方 程 应 用 于求 解 氢 原 子 题目 , 得 到 的结 果 与 把 所 观测 实 验 完 全 符 合 . 这 一 方 程 为 核 心 的狄 拉 克 电 子 理 论 以 为2 纪 2 O世 0年代 量 子 物理 学 中邦 先 各 自独 立 的 主 要 实 验 毕竟 , 括康普顿散射 、 曼 效应 、 包 塞 电子 自旋 、 矩 、 末 菲 磁 索 精 细 结 构公 式 等 提 供 了 一 种 统 一 的 、 有 相 对 论 不 变 性 的 具 外面框架 . 据电和磁 的对 称性提 出磁 单极子 假设 ;97年他 正在g - 13 T - 宙 学常数》 一文 中提出了“ 大数假设 ”惹起 了不少物理学家 的 , 兴 趣 ;9 3年 提 出 了一 种 弦 模 型 , 一 工 作 依然 正在 基 本 粒 16 这 子 研 究 中 惹起 了 反 响 , 克 弦模 型 正 是 狄 拉 克 弦 模 型 基 本 夸 思 念的直接繁荣 . 狄 拉 克 正在 量 子 理 论 方 面 的 奠 基 性 工 作 为 他 正在 科 学 界 赢 得 了崇 高 的 称赞 . 和 薛 定 谔 一 起 于 1 3 获 得 了诺 贝 尔 他 9 3年 物理学奖 . 另外 , 13 年 任剑 桥大学卢 卡逊 ( uai ) 于 92 L cs n 数 a 学教练 ( 牛顿曾任此职 , 现任 为霍金 ) 还于 1 3 , 9 9年 得到 了 英 邦皇家学会最高奖章和詹姆森 ? 斯科特奖金 ,于 1 5 92年 获 得 了英 邦 皇 家 学 会 的 科 普 利 奖 . ( ) 言 正 电 子 的 存 正在 5预 按照狄拉克方程 , 出描写 电子运 动 状况 的矩 阵有 4 得 行 4列 , 分袂 代外 电子 的 2个状况 ( 正能态和负能态) 而实 , 际的 观 测 结 果 只 有 正 能 态 , 于 显现 的 负 能 困苦 , 拉 克 最 对 狄 初 认 为 真 空并 非 一 无 所 有 , 是 所 有 负 能 态 都 已 填 满 而 正 它 能 态全 部 未 被 吞噬 的 最 低 能 态 , 果 有 某 个 负 能 粒 子 跳 出 如 参 考文献 : 1 肖明 , 芸 等 译 . 劳 . 拉 克 : 学 和 人 生 . 沙 : 南 科 技 出 龙 克 狄 科 长 湖 版 社 ,0 9 20 . 2 Ku tGotre . A. . rca d te dso ey o u n u n — r tfid P. M Dia n h i v r fq a tm re c 来, 跃迁到正能态上去 , 正本被填 满的负 能“ 海洋”中就会 留下 一 个 “ 穴 ” 这空 穴 就 相 当 于 一 个 带 正 电 荷 的 粒 子 . 空 , 从 对 称 性 考 虑 , 13 正在 9 1年 他 提 出 这 种 空 穴 是 一 种 新 的 、 知 未 的 、 量 与 电 子 相 同 的 反 电 子 , 拉 克 以 他 非 凡 的科 学 预 质 狄 ca i . h nc Am.. h s2 1 ,9 3 :6 s J P y.0 17 ( )2 1 3 杨庆余 .精采心智和热烈信奉的特别纠合——庆祝狄拉克诞辰 1 0周年 . 0 大学物理 ,0 2 8 . 2 0 ( ) ( 稿 日期 :0 1 7 1 收 2 1- -0 —0 ) ( 接第 5 上 7页) 因 为 反 应 堆 里 的 温 度 、 力 很 高 , 料 棒 是 用 锆 做 包 壳 压 燃 的 , 与 水 正在 高 温下 发 生 热烈 的锆 水反 应 (T HO= 锆 Z +2 , 是这些放射性物质辐 射量泄 露 , 高达 到 1 9 0 ̄ v h 那 最 13 S/ . 么, 核反映堆里 的氢 气终究是从 哪里 来 的?为什 么会 发作 氢气爆炸? +2 十) 形 成氧 化锆 和氢 气 , 气 跟着其 他 气体 从 H2 , 氢 反映 堆 里 出 来 , 以 氢 气 聚 集 到 了厂 房 里 . 气 有 一 个 特 所 氢 点 , 的浓 度 到 4 它 %或 者 更 高一 点 就 会 爆 炸 . 反 应 堆 都 会 但 设 计 和 安 装 排 氢 系 统 , 避 免爆 炸 的产 生 . 以 日本 反 应 堆 的排 氢 系 统 已 经 没 有 能 源 供 应 或 依然 正在 地 震 中 损 毁 , 以 没 有 所 正 常 工 作 , 是 引 发 了 切 尔 诺 贝 利 之 后 最 苛 重 的 核 泄 露 危 于 机. ( 稿 日期 :0 1 5 1 收 2 1 —0 —2 ) 图5 一 59 — 万方数据 日本大地动为何激励了大海啸和核泄露垂危 作家: 作家单元: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 东延民 中学物理教学参考杂志社,陕西西安,710062 物理西席:高中版 Physics Teacher 2011(9) 本文链接?

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