簡介
氫氣爆炸指的是堆芯熔化後高溫下鋯水反應產生氫氣在安全殼內積聚後與空氣混合後發生的爆炸。氫氣在空氣中點燃可能發生爆炸，按理論計算，爆炸最猛烈百分數是多少。
爆炸最猛烈是指氫氣和氧氣恰好反應的時候，即氫氣和氧氣按照體積比2：1反應，氧氣在空氣中的體積分數為21%，恰好反應時所需的空氣體積和氫氣的體積比約為5：2，此時氫氣的體積分數為最高限和最低限都是弱爆炸，超出這個範圍氫氣根本就不會發生爆炸。
氫氣爆炸極限是4.0％～75.6％（體積濃度），意思是如果氫氣在空氣中的體積濃度在4.0％～75.6％之間時，遇火源就會爆炸，而當氫氣濃度小於4．0％或大於75．6％時，即使遇到火源，也不會爆炸。
2011年3月12日下午，東京電力公司表示，經認定，福島第一核電站1號機組和3號機組發生的爆炸都是氫氣爆炸。日本政府根據國際核事故分級表，將此次事故定級為四級(最高七級)。
日本經濟產業省原子能安全和保全院2011年3月14日宣布，福島第一核電站3號機組當地時間11時01分（台北時間10時01分）發生氫氣爆炸，反應堆所在建築遭到損壞。東京電力公司隨後宣布，爆炸發生後，附近有7人失蹤。地震發生後，日本全國4座核電站受到不同程度的影響，共有11座核反應堆停止運轉。
基本特性
氫氣爆炸1、標識
中文名：氫；氫氣
英文名：Hydrogen
2、理化性質
外觀與形狀：無色無臭氣體
主要用途：用於合成氨和甲醇等，石油精製，有機物氫化及作火箭燃料
熔點（℃）：-259.2
相對密度（水=1）：0.07/-252℃（比水輕）
沸點（℃）：-252.8
相對密度（空氣=1）：0.07（比空氣輕）
飽和蒸汽壓（KPa）：13.33/-257.9℃
溶解性：不溶於水，不溶於乙醇、乙醚
臨界溫度（℃）：-240臨界壓力（MPa）：1.30
燃燒熱（KJ/mol）：241.0最小引燃能量（mJ）：0.019
爆炸原理
氫氣爆炸福島核電站採用的是沸水反應堆，反應堆最裡面的是核燃料，核燃料裝在陶瓷芯塊中，陶瓷芯塊又裝在鋯合金中，鋯合金外面就是水，水裝在一個大容器中，容器的外面是鋼筋混凝土做成的安全殼。
核燃料發生裂變，產生的熱量傳導給水，水變成蒸汽，從蒸汽管流出去，其中的液態水被過濾掉後，就進入發電機組，發完電後，氣體冷卻為液態水，又通過水管流回容器，如此形成循環。
氫氣爆炸的條件是在密閉的容器里，氫氣和空氣相混合時，當氫氣含量在4~76%的範圍內，且有火花式溫度在7000C以上時，就會發生爆炸。
要求是：氫氣系統中氫氣沌度絕不低於96%，含氧量不應大於2%；制氣設備中，氣體含氫量不應低於99.5%,含氧量不應超過0.5%。
當時日本此次地震發生後，供電系統中斷，此時應該啟用核電站自有的柴油發電機發電，但是地震引起的海嘯又把柴油發電裝置淹沒了，核反應堆失去了電力供應。此時，由於沒有動力驅動，水循環不能完成，核反應堆中的熱量帶不出去，熱量的聚集導致容器中更多的液態水變成蒸汽，容器內氣壓變大，對容器外殼形成威脅。
為了降低容器內的氣壓，工作人員選擇把蒸汽排出核反應堆，但是容器內的高溫使得水蒸氣與鋯合金反應產生氫氣，含有氫氣的蒸汽排出去之後，與廠房裡的氧氣混合發生了爆炸。
爆炸極限
氫氣爆炸爆炸極限之一
當可燃性氣體（蒸氣）或可燃性粉塵與空氣混合併達到一定濃度時，遇到火源就會發生爆炸。這些可燃物質與空氣所形成的爆炸混合物能夠發生爆炸的濃度範圍，叫做爆炸極限。通常用可燃物質在爆炸混合物中的體積百分比來表示，有時也用每立方米或每升混合物中含有可燃物質若干克來表示。
爆炸極限說明可燃氣體（蒸氣）或粉塵與空氣的混合物並不是在任何比例下都有可能發生爆炸的，它有一個最低的爆炸濃度棗爆炸下限，和一個最高的爆炸濃度棗爆炸上限。只有在這兩個濃度之間，才有爆炸的危險。如果可燃物質在混合物中的濃度低於爆炸下限，由於空氣所占的比例很大，可燃物質濃度不夠，因而遇到明火，既不會爆炸，也不會燃燒。如果可燃物質在混合物中的濃度高於爆炸上限，由於含有大量的可燃物質，空氣不足，缺少助燃的氧氣，遇到明火，雖然不會爆炸，但接觸空氣卻能燃燒。
爆炸極限之二
一種可燃性氣體（或蒸氣）和空氣的適量混合物組成爆炸混合物，混合物能發生爆炸的濃度範圍，叫爆炸極限。空氣里含有可燃性氣體（如氫氣、一氧化碳、甲烷等）或蒸氣（如乙醇蒸氣、汽油蒸氣等）時，在一定體積分數範圍內，遇火花（或催化劑）就會使火焰蔓延而發生爆炸。爆炸混合物中可燃性氣體或蒸氣遇火爆炸的最低體積分數稱為低限（或下限）；最高體積分數稱為高限（或上限）。體積分數低於這個限度時，遇空氣和明火也不表現為燃燒，體積分數高於這個限度時遇空氣和明火能進行安全燃燒。總之體積分數低於或高於這一範圍，遇明火都不會發生爆炸。爆炸極限一般用可燃性氣體或蒸氣在爆炸混合物中的體積分數來表示。在可燃物的生產、儲存、運輸和使用時，都必須注意其爆炸極限，以保證安全。
危害特點
氫氣爆炸1、燃燒爆炸危險性
燃燒性：易燃
建築火險分級：甲
閃點（℃）：<-50
爆炸下限（V%）：4.1
自燃溫度（℃）：500（水平管側）
爆炸上限（V%）：74.1
危險特性：與空氣混合能形成爆炸混合物,遇明火、高熱極易引起燃燒爆炸。氣體比空氣輕，在室內使用和儲存時，漏氣上升滯留屋頂不易排出，遇火星會引起爆炸。與氟、氯等能發生強烈的化學反應。
燃燒（分解）產物：水
穩定性：穩定
避免接觸的條件：光照
聚合危害：不能發生
禁忌物：強氧化劑、鹵素
2、擴散性
比空氣輕，易向上擴散。
3、毒性及健康危害性
侵入途徑：吸入
健康危害：在很高的濃度時，由於正常氧分壓的降低造成窒息；在很高的分壓下，可出現麻醉作用。
處置方案
1、防護措施
(2)凡在現場參與處置人員，最低防護不得低於三級。
防護標準2、排除險情
(1)外圍滅火
向泄漏點、主火點進攻之前，必須將外圍火點徹底撲滅。
(2)堵漏
1）根據現場泄漏情況，研究制定堵漏方案，並嚴格按照堵漏方案實施；
2）所有堵漏行動必須採取防爆措施，確保安全；
3）關閉前置閥門，切斷泄漏源。
堵漏方法(3)輸轉
1）利用工藝措施倒罐或排空；
2）轉移較危險的瓶體。
(4)點燃
當罐內氣壓減小，火焰自動熄滅，或火焰被冷卻水流撲滅，但還有氣體擴散且無法實施堵漏，仍能造成危害時，要果斷採取措施點燃。
3、滅火
(1)滅火條件
1）周圍火點已徹底撲滅；
2）外圍火種等危險源已全部控制；
3）著火罐已得到充分冷卻；
5）物料源已被切斷，且內部壓力明顯下降；
6）堵漏準備就緒，有把握在短時間內完成。
(2)滅火方法
1）關閥斷氣法：關閉閥門，切斷氣源，自行熄滅。
2）乾粉抑制法：視燃燒情況使用車載乾粉炮、膠管幹粉槍、推車式、手提式乾粉滅火器滅火。
3）水流切封法：採用多支水槍並排或交叉形成密集水流面，集中對準火焰根部下方未燃燒的氫氣射水，同時向火頭方向逐漸移動，隔斷火焰與空氣的接觸使火熄滅。
4）旁通注入法：將鹵代烷、惰性氣體等滅火劑在噴口前的管道旁通處注入滅火。
相關新聞
日本經濟產業省原子能安全和保全院14日宣布，福島第一核電站3號機組當地時間11時01分（台北時間10時01分）發生氫氣爆炸，反應堆所在建築遭到損壞。東京電力公司隨後宣布，爆炸發生後，附近有7人失蹤。地震發生後，日本全國4座核電站受到不同程度的影響，共有11座核反應堆停止運轉。日本經濟產業省原子能安全和保全院2011年14日宣布，福島第一核電站3號機組當地時間11時01分（台北時間10時01分）發生氫氣爆炸，反應堆所在建築遭到損壞。東京電力公司隨後宣布，爆炸發生後，附近有7人失蹤。地震發生後，日本全國4座核電站受到不同程度的影響，共有11座核反應堆停止運轉。
日本政府向國際原子能機構報告，在女川核電站外檢測到過量核輻射，核電站設施周圍的放射物質檢測讀數超出容許水平，政府正在調查放射源。日本政府在向國際原子能機構通報情況的同時，強調現階段女川核電站全部三個反應堆“處於可控狀態下”。國際原子能機構說，女川核電站一個受影響反應堆13日“藉助釋放蒸氣方式”緩釋內壓，“日本當局通告說，但存在氫氣積聚的可能”。
一、福島第一核電站
地點：東京東北約200公里
3號機組氫氣爆炸
原子能安全和保全院發言人宮生龍確認，福島第一核電站3號機組14日上午氫氣爆炸。日本廣播協會電視台（NHK）畫面顯示，爆炸現場冒白煙，3號機組反應堆外層混凝土結構的防護罩受損，露出金屬框架。這座核電站的運營機構日本東京電力公司說，反應堆壓力容器和直接保護反應堆的金屬防護罩未受損。
金屬防護罩壁厚大約15厘米，外部有混凝土保護體。日本內閣官房長官枝野幸男14日說，3號機組的爆炸可以認為和此前1號機組的爆炸同屬氫氣爆炸，即反應堆內部產生的氫氣溢出接觸外界氧氣發生劇烈反應，並非核爆炸。他指出，據核電站負責人說，放置反應堆的容器沒有遭到損壞，放射性物質大量飛散的可能性很小。
證實多人遭核輻射
爆炸發生後，附近有7人失蹤。東京電力公司宣布，一名來自合作夥伴公司的職員和6名自衛隊員下落不明，目前正在確認其下落。東京電力公司還說，11名傷員入院治療。當天，有多名核電站工作人員和自衛隊隊員被確認遭受核輻射，其中包括東京電力公司和來自合作夥伴公司的職員共6人，給3號機組反應堆灌注海水的一名男性自衛隊隊員等。3號機組由於反應堆水位降低，很可能發生了堆芯熔毀，而且此前就被指出存在氫氣爆炸的危險。
2號機組冷卻失靈
日本時事通訊社報導，福島第一核電站2號機組反應堆冷卻系統14日失靈。按原子能安全和保全院的說法，2號機組反應堆“完全喪失冷卻功能”。1號機組和3號機組外部氫氣爆炸前均遭遇冷卻系統故障。美聯社14日援引前美國能源部長顧問阿爾瓦雷斯的話報導，灌海水是“沒辦法的辦法”。阿爾瓦雷斯說，海水和硼酸能否冷卻反應堆取決於灌注量和灌注速度，需不間斷持續數天。
日本專家說，海水灌入是目前冷卻反應堆的最佳方法，但海水中的硼元素將不可避免地腐蝕反應堆，這一昂貴的設備恐將徹底報廢。
當地時間14日16時34分，2號機組反應堆水位快速下降，導致燃料棒在一段時間內完全露出水面，如果積聚的熱量不能順利排出，反應堆也將面臨堆芯熔毀的危險。
21萬民眾緊急轉移
原子能安全和保全院說，3號機組氫氣爆炸前，福島第一核電站兩處地點核輻射超標。14日2時20分測到一處地點核輻射量為每小時751微西弗，20分鐘後另一處地點核輻射量為每小時650微西弗。可接受輻射量為每小時500微西弗。人體每年可承受的最大核輻射量大約為1000微西弗。氫氣爆炸後，核電站廠區監測點測得核輻射量為每小時20微西弗，未急速上升。原子能安全和保全院說，在福島第一核電站周邊，目前風速為每秒1米左右，風向從南向北。原子能安全和保全院呼籲以核電站為中心方圓20公里範圍內的民眾進入室內躲避。
核電站1號機組12日因內壓增加釋放蒸氣，外泄氫氣與氧氣混合後爆炸。日本共同社以日本總務省消防廳為訊息源報導，3人先前遭福島第一核電站放射性物質污染，去輻射後仍測出高污染數值，進入二次輻射醫療機構接受治療。按照聯合國公布的數字，截至13日晚間，日本政府總計轉移安置災區民眾59萬人，其中21萬人因福島第一核電站泄漏而緊急轉移。
氫氣爆炸二、福島第二核電站
地點：東京東北約200公里
政府派防災機器人
福島第二核電站內，1號、2號和4號機組均在等待排氣減壓，3號機組已經成功冷卻。日本文部科學省13日曾宣布，正在運送防災機器人前往福島縣第一和第二核電站周邊，將在人員不宜靠近的高放射量場所從事救災。
東海第二核電站
地點：距東京120公里
重獲外部電力供應
日本原子能發電公司14日宣布，自動停止運轉的東海第二核電站重新獲得外部電力供應，將代替應急柴油發電機來冷卻其反應堆溫度。日本原子能發電公司透露，在地震發生後，反應堆立即停止運轉，同時水泵持續開動，供應降低反應堆溫度的冷卻水。預計反應堆近期將進入穩定的“低溫停止狀態”。東海第二核電站13日晚曾宣布其兩套冷卻系統中一套系統的冷卻泵失靈。日本原子能發電公司一名發言人說：“我們冷卻系統中的一個由柴油發電機供電的海水泵因海嘯衝擊而失靈，我們隨後手動停止了這套冷卻系統。”通常情況下，反應堆停堆後，核燃料需冷卻數日才能恢復常溫。
地點：東京東北250公里
女川核電站
宣布進入緊急狀態，日本政府13日宣布宮城縣女川核電站進入“原子能緊急狀態”。
三、影響
總部設在維也納的國際原子能機構13日發布最新訊息說，根據日本原子能部門的通報，女川核電站周邊地區的輻射量已經降至正常標準。此前，日本方面曾通報國際原子能機構說，因檢測到放射性物質，東北電力公司下屬的女川核電站已經進入最低一級的緊急狀態。
經調查，輻射源並非來自女川核電站的3座反應堆，日方推測輻射讀數異常的原因可能與曾發生爆炸的福島第一核電站有關。
路透社援引日本核能安全專家的話報導，女川核電站外的輻射強度較正常值超出大約700倍，但核輻射量絕對值並不高。核輻射強度超出正常水平可能是因為福島第一核電站泄漏後放射性物質“隨風飄至女川核電站所在地區”。女川核電站位於宮城縣牡鹿郡女川町和石卷市的交界處。11日大地震發生時，女川核電站1號機組渦輪機房地下一層曾發生火災，後被撲滅，未對外部造成放射性污染。
美國媒體報導，赴日參與救災的“羅納德·里根”號航空母艦船員受到輻射。 《紐約時報》13日援引政府官員的話報導，“羅納德·里根”號靠近日本時駛過受損核電站產生的帶放射性物質雲朵，船員在大約1小時內受到相當於平時1個月的輻射量。
按這些官員的說法，在受損核電站以北大約97公里處執行任務的美國直升機外部沾染放射塵埃，需要清洗。報導說，尚無跡象顯示美軍士兵因核暴露出現不適。但是為了安全起見，美軍決定將航空母艦暫時撤往外海。“羅納德·里根”號和“喬治·華盛頓”號航空母艦11日啟程前往日本，參與救災。
美國核管理委員會13日表示，福島核電站泄漏出的少量放射性物質已經因天氣原因遠離人群，“考慮到兩國相隔數千英里，夏威夷、阿拉斯加、美國海外領地以及美國西海岸都不會經受任何達到有害程度的輻射”。
四、專家解讀
1、我核電站“門檻”高於世界平均水平
據新華社電中核集團公司首席快堆專家、中國原子能科學研究院快堆工程部總工程師徐銤14日表示，我國核安全法規標準採用了國際原子能機構的最新研究成果，核電站建設和運行安全可控，但也應從日本此次事件中吸取教訓，提高對自然的認識，制定更加周全的應對重大自然災害的安全預案。
徐銤介紹說，日本福島核電站1號機組為20世紀60年代末建成的首批商用核電站，我國正在運行和建設的核電站多為80年代和90年代後改進型或革新型核電站，安全性能優於首批投運的商用電站。他說：“我國核電站‘門檻’比世界平均水平要高，核電站的選址更加保守、安全。”
2、大亞灣核電站選址考慮自然災害
據新華社電大亞灣核電站有關負責人13日表示，經公司地震辦公室電站監察系統數據顯示：大亞灣核電站、嶺澳核電站一期二期地震儀表系統（KIS）閾值正常，均未觸發報警。此次地震對大亞灣核電站、嶺澳核電站一、二期，不會造成任何破壞性影響。
該負責人表示，大亞灣核電站廠址是從廣東省沿海地區十多個備選廠址中優選出的核電廠址，廠區及周圍歷史上沒有發生過6級以上地震，20公里範圍內沒有產生6級以上的地震能動層，地殼安全穩定，發生強地震的機率非常低。據介紹，我國目前在運行核電站在選址中充分考慮了地震和其他自然災害因素，多選擇沿海地質結構穩定區域，核電站廠址選擇餘地大。
3、中國各地監測
均未發現異常，據新華社電環境保護部（國家核安全局）14日晚稱，目前中國各地輻射環境監測均未發現異常，中國所有運行核電機組均處於正常狀態。環境保護部（國家核安全局）有關負責人14日晚就日本福島第一核電站放射性釋放情況回答了記者提問。他說，自3月12日起，環境保護部已全面啟動全國輻射環境監測網路，監測結果在環境保護部網站上公布。目前我國各地輻射環境監測均未發現異常，中國所有運行核電機組均處於正常狀態。
4、日本此次事故，是否會對我國造成影響？
陳建新：目前來看，應該不會，此次事故影響範圍比較小，不會對中國構成威脅。但是，這次核事故應給各國敲響警鐘。
