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2011年3月11日,日本东北发生了里氏9.0级的强烈地震,随即发生的海啸导致福岛第一核电站的6座反应堆不同程度受损,大量放射性物质外泄,导致严重核事故,由此引发世界各国广泛关注:核事故是怎么发生的?会产生什么危害?可有办法防护?……记者日前从“核能的安全与利用”为主题的“上海科普大讲坛”上,为这些问题寻找到了部分答案。
福岛核事故究竟是怎么一回事
当前,全球约有30个国家拥有核电,一共运行着438台核电机组,总装机容量达372.5 GW。其中,美国的核发电总量约占全球的30%。法国、日本、德国、加拿大、俄罗斯和中国也都是核电大国。根据慢化剂、冷却剂和燃料的不同,热中子堆可分为轻水堆(用轻水作慢化剂和冷却剂,稍加浓缩铀作燃料)、重水堆(用重水作慢化剂和冷却剂,稍加浓缩铀作燃料)和石墨水冷堆(石墨慢化,轻水冷却,稍加浓铀),轻水堆又细分压水堆和沸水堆。其中,压水堆已经发展到第三代,共有4台在建,中国有两台。中国秦山核电站的三期工程则属于重水堆。
需要重点关注的是沸水堆。20世纪50年代后期至60年代中期,在美国通用电气公司(GE)的努力下,人类实现了沸水堆的产品化。20世纪六七十年代,美国、日本、德国、前苏联等国建成了50余座沸水堆。日本日立公司等以此为契机,与GE开展合作。1990年前后,GE发展了先进沸水堆,并不断对其加以改进,采用计算机控制技术,反应堆电功率提高至1350 MWe。1998年前后,随着GE核电部并入日立公司,先进沸水堆在日本迅速发展。日本现已成为核电站设计制造与核电大国,核发电量占全国供电的34.5%,核电装机容量居世界第三。其中,东京电力公司(TEPCO)是日本最大的核电厂商。在日本已投入运行的核反应堆中,沸水堆占32座,压水堆23座。
这次核事故的发生地——日本福岛第一核电站,使用的就是沸水堆,在1976年前后建设完成。2011年2月,东京电力公司完成对该核电站1号机组的分析报告,称该机组已服役40年,出现老化迹象。出人意料的是,该机组却又获得10年延长期。福岛1、2核电站在1965设计之初,参考了当时最近发生地震(1952年)的数据,其最高晃动的加速度差不多是0.18g,但这次3.11大地震晃动的加速度却达到了0.35g,几乎增加了一倍。3.11地震引发的海啸淹没了地势较低的、用以驱动冷却福岛第一核电站的若干应急柴油发电机组,导致反应堆无法冷却。高温使得机组锆质外壳发生化学反应,而后产生的氢气又在高温下发生爆炸,从而导致1号、3号厂房的顶部严重受损,引发严重的核泄漏事故,日本政府随后要求半径20~30公里内的居民向外撤离。
放射性都有哪些危害
放射性危害大致分为内照射和外照射两种。内照射就是放射性微粒或者放射性气体通过饮食、饮水、呼吸进入到体内而造成的伤害。这种伤害比较严重。内照射不仅伤害甲状腺,还通过富集放射性裂变产物,引起肺、骨骼等组织、器官发生病变。长期的、小剂量的照射还会引起癌变,特别容易诱发白血病。因此,防止内照射至关重要。佩戴防止放射性微粒的口罩,可将伤害降低1/10、1/20。裂变产物变成气溶胶离子随风飘到各个角落,导致放射性沉降,接触到皮肤造成伤害,这就是外照射。穿防护服、戴帽子、维系围巾可以减轻外照射。但是,服装本身对放射性没有太多防护能力,因为放射性灰尘的依附能力很强,不容易洗掉。这就要求在这种环境下工作的人们要有一个很好的卫生习惯——勤于洗澡,以此减少放射性微粒沾染皮肤的机会。
人一旦遭受500至1000毫西弗特的辐射,就会得放射病,出现呕吐、头晕等症状,尽管有可能自行恢复,但会出现掉头发、性功能衰退等后遗症。当遭到1000毫西弗特以上的辐射时,可能当时并没什么反应,甚至觉得还很正常,但是过段时间后,就会有呕吐、心悸、不舒服等症状。当放射性辐射处于3000毫西弗特到5000毫西弗特时,大部分受照射者都会死亡。切尔诺贝利核电站发生核泄露时,当时留在里面的人,大部分在两三周内就去世了,这个时候的核辐射导致白细胞急剧下降,加上感染等因素,死亡率逐步上升。在10万微西弗特水平时,将导致长期的副作用,主要表现为癌症的发病率升高,因为这样一个核辐射水平可以诱导细胞产生变异。
根据危害范围的不同,国际上将放射性事故分成8级。4级以下的事故都局限在核电站附近,5到7级就意味着已经向外围扩散。迄今为止最严重的事故,是1986年发生在乌克兰的切尔诺贝利核泄漏事故,属于7级。当时的切尔诺贝利核电站产生了核爆炸,造成了严重的放射性污染,对周边一些国家都产生了有害的影响。切尔诺贝利核事故之后的一项研究结果显示:在该核电站的下风口,距离越远,甲状腺癌的发病率越低,一直到奥地利边界,甲状腺癌的发生率才处于正常水平。
福岛核电站事故两周后,产生的核辐射颗粒经由大气环流绕转地球一圈到达中国境内。中国官方当即宣称:由于浓度极其微弱,日本核辐射颗粒不会对本国公众健康构成危害。4月12日,日本政府把核泄漏事故由5级调高至7级,与切尔诺贝利核事故相当。这意味着由此产生的放射性危害不再只局限于事故发生地,而是已经扩散到更为广泛的区域,但辐射强度和影响范围却没有切尔诺贝利核事故大。中国媒体随后又声明:福岛核事故对我国环境造成的影响很小,相当于切尔诺贝利核事故对我国影响的百分之一左右。
抢购碘盐能够防护核碘污染?
在众多有关福岛核事故的新闻报道中,被提及次数最多的放射性污染物,恐怕是碘-131和铯-137。碘-131是铀-235的裂变产物之一,它的半衰期为8天,一个月后,放射性可消除90%,两个月后可消失99%。铯-137的半衰期约30.17年,就长远来看,它对人体健康威胁最大。碘-131之所以被重点关注,是因为人体存在一个“碘泵”机制。核事故泄漏的碘-131通过空气、水、食物链等媒介与人接触,再借助呼吸、消化等生理过程被输送、收集到甲状腺中,并且可以达到很高的浓度,从而诱发甲状腺癌。
进入人体的99%的碘都将进入甲状腺。根据这一机理,医学上常用放射性碘治疗甲状腺功能亢进症。由于放射性碘半衰期只有一个星期,富集到甲状腺之后,发出的β射线会把甲状腺的细胞破坏掉,从而使甲状腺回到正常水平。又因为它的波长只有两个毫米,甲状腺之外的组织、器官的影响就非常之小。但是,在正常的状态下,人体接受大量的放射性碘,就将成为一种危害——甲状腺首当其冲!于是,有人想到一个“好办法”:让大量非放射性碘“捷足先登”甲状腺,使之达到碘饱和状态,而“姗姗来迟”的放射性碘则无法在甲状腺“立足”,很快被排泄系统清除出人体。于是,有人就又想到了抢购碘盐:一来可以避免日后服用被福岛核泄漏物污染的海盐,二来又可以用当前未被污染的碘盐中的非放射性碘来保护甲状腺。因此,在3月中下旬,“抢盐风潮”席卷大江南北,一时间,盐恐慌阴霾笼罩了大半个中国。
“抢盐防辐射”的做法似乎有点想当然。根据医学常识,大概需要100毫克的碘才能饱和正常的甲状腺,这意味着一个人要在短期内吃下3斤碘盐,这将危及生命!再者,中国食盐中的70%属矿物盐,而且供货充足——囤积居奇只会是劳民又伤财。如此看来,不仅抢盐无益,反而“盐”多必失!
安全补碘知多少?
一旦真的到了放射性碘成灾,相信政府会组织大家吃碘片,因为碘片可在短期内达到需要的剂量,最多可阻止90%的放射性碘被吸收到甲状腺。不过,不到万不得已不可贸然补碘,因为过量摄碘将导致许多不良后果——甲状腺功能亢进,甲状腺功能减退……孕妇过量服碘将造成胎儿甲状腺肿和甲状腺功能减退。急性碘中毒还会导致腹部绞痛、腹泻并便血,胃十二指肠溃疡、脸部和颈部水肿,溶血性贫血、代谢性酸中毒、肝脂肪变性和肾衰竭等病症。
有些人群必须谨慎服碘,这些人包括新生儿,甲亢患者及甲状腺结节者,突眼性甲状腺肿但已治愈者,曾接受过放射性碘治疗者,甲状腺慢性炎症性疾病患者,甲状腺单侧切除者,有亚临床性甲状腺功能低下者,碘过敏者,某些皮肤病(痤疮、湿疹、牛皮癣)患者。特别是碘过敏者,更要引起注意。严重碘过敏者,补碘不当会在5分钟之内丧命!所以,大量服碘前最好做一次碘防过敏实验。一旦真的碘中毒,赶紧喝米汤、吃米饭和馒头,因为淀粉是吸收碘的最佳食物。
多吃海货可能是比较安全的补碘方式,比如海带、紫菜、虾皮,也可以食用可乐、鸡精之类饮料或调味品。这些食物含碘量要比碘盐高出4到10倍。当然,也可以多吃一些胡萝卜、西红柿、豆芽等蔬菜,因为这些食物含有大量的维生素,可以在某种程度上抗氧化,抵抗辐射造成的损伤。另外,多喝水、勤喝茶也是简单易行的办法,其中绿茶就可以去除体内的自由基。即便没有辐射,吃这些物质对健康也是有益处的。
(3月20日,题为“核能的安全与利用”的上海科普大讲坛活动中,中国工程院乔登江院士、中科院上海应用物理研究所盛康龙研究员、复旦大学环境科学与工程系的陈建民教授、上海交通大学医学院附属瑞金医院内分泌科主任宁光教授分别做了科普报告。本文根据报告内容整理而成。)
福岛核事故究竟是怎么一回事
当前,全球约有30个国家拥有核电,一共运行着438台核电机组,总装机容量达372.5 GW。其中,美国的核发电总量约占全球的30%。法国、日本、德国、加拿大、俄罗斯和中国也都是核电大国。根据慢化剂、冷却剂和燃料的不同,热中子堆可分为轻水堆(用轻水作慢化剂和冷却剂,稍加浓缩铀作燃料)、重水堆(用重水作慢化剂和冷却剂,稍加浓缩铀作燃料)和石墨水冷堆(石墨慢化,轻水冷却,稍加浓铀),轻水堆又细分压水堆和沸水堆。其中,压水堆已经发展到第三代,共有4台在建,中国有两台。中国秦山核电站的三期工程则属于重水堆。
需要重点关注的是沸水堆。20世纪50年代后期至60年代中期,在美国通用电气公司(GE)的努力下,人类实现了沸水堆的产品化。20世纪六七十年代,美国、日本、德国、前苏联等国建成了50余座沸水堆。日本日立公司等以此为契机,与GE开展合作。1990年前后,GE发展了先进沸水堆,并不断对其加以改进,采用计算机控制技术,反应堆电功率提高至1350 MWe。1998年前后,随着GE核电部并入日立公司,先进沸水堆在日本迅速发展。日本现已成为核电站设计制造与核电大国,核发电量占全国供电的34.5%,核电装机容量居世界第三。其中,东京电力公司(TEPCO)是日本最大的核电厂商。在日本已投入运行的核反应堆中,沸水堆占32座,压水堆23座。
这次核事故的发生地——日本福岛第一核电站,使用的就是沸水堆,在1976年前后建设完成。2011年2月,东京电力公司完成对该核电站1号机组的分析报告,称该机组已服役40年,出现老化迹象。出人意料的是,该机组却又获得10年延长期。福岛1、2核电站在1965设计之初,参考了当时最近发生地震(1952年)的数据,其最高晃动的加速度差不多是0.18g,但这次3.11大地震晃动的加速度却达到了0.35g,几乎增加了一倍。3.11地震引发的海啸淹没了地势较低的、用以驱动冷却福岛第一核电站的若干应急柴油发电机组,导致反应堆无法冷却。高温使得机组锆质外壳发生化学反应,而后产生的氢气又在高温下发生爆炸,从而导致1号、3号厂房的顶部严重受损,引发严重的核泄漏事故,日本政府随后要求半径20~30公里内的居民向外撤离。
放射性都有哪些危害
放射性危害大致分为内照射和外照射两种。内照射就是放射性微粒或者放射性气体通过饮食、饮水、呼吸进入到体内而造成的伤害。这种伤害比较严重。内照射不仅伤害甲状腺,还通过富集放射性裂变产物,引起肺、骨骼等组织、器官发生病变。长期的、小剂量的照射还会引起癌变,特别容易诱发白血病。因此,防止内照射至关重要。佩戴防止放射性微粒的口罩,可将伤害降低1/10、1/20。裂变产物变成气溶胶离子随风飘到各个角落,导致放射性沉降,接触到皮肤造成伤害,这就是外照射。穿防护服、戴帽子、维系围巾可以减轻外照射。但是,服装本身对放射性没有太多防护能力,因为放射性灰尘的依附能力很强,不容易洗掉。这就要求在这种环境下工作的人们要有一个很好的卫生习惯——勤于洗澡,以此减少放射性微粒沾染皮肤的机会。
人一旦遭受500至1000毫西弗特的辐射,就会得放射病,出现呕吐、头晕等症状,尽管有可能自行恢复,但会出现掉头发、性功能衰退等后遗症。当遭到1000毫西弗特以上的辐射时,可能当时并没什么反应,甚至觉得还很正常,但是过段时间后,就会有呕吐、心悸、不舒服等症状。当放射性辐射处于3000毫西弗特到5000毫西弗特时,大部分受照射者都会死亡。切尔诺贝利核电站发生核泄露时,当时留在里面的人,大部分在两三周内就去世了,这个时候的核辐射导致白细胞急剧下降,加上感染等因素,死亡率逐步上升。在10万微西弗特水平时,将导致长期的副作用,主要表现为癌症的发病率升高,因为这样一个核辐射水平可以诱导细胞产生变异。
根据危害范围的不同,国际上将放射性事故分成8级。4级以下的事故都局限在核电站附近,5到7级就意味着已经向外围扩散。迄今为止最严重的事故,是1986年发生在乌克兰的切尔诺贝利核泄漏事故,属于7级。当时的切尔诺贝利核电站产生了核爆炸,造成了严重的放射性污染,对周边一些国家都产生了有害的影响。切尔诺贝利核事故之后的一项研究结果显示:在该核电站的下风口,距离越远,甲状腺癌的发病率越低,一直到奥地利边界,甲状腺癌的发生率才处于正常水平。
福岛核电站事故两周后,产生的核辐射颗粒经由大气环流绕转地球一圈到达中国境内。中国官方当即宣称:由于浓度极其微弱,日本核辐射颗粒不会对本国公众健康构成危害。4月12日,日本政府把核泄漏事故由5级调高至7级,与切尔诺贝利核事故相当。这意味着由此产生的放射性危害不再只局限于事故发生地,而是已经扩散到更为广泛的区域,但辐射强度和影响范围却没有切尔诺贝利核事故大。中国媒体随后又声明:福岛核事故对我国环境造成的影响很小,相当于切尔诺贝利核事故对我国影响的百分之一左右。
抢购碘盐能够防护核碘污染?
在众多有关福岛核事故的新闻报道中,被提及次数最多的放射性污染物,恐怕是碘-131和铯-137。碘-131是铀-235的裂变产物之一,它的半衰期为8天,一个月后,放射性可消除90%,两个月后可消失99%。铯-137的半衰期约30.17年,就长远来看,它对人体健康威胁最大。碘-131之所以被重点关注,是因为人体存在一个“碘泵”机制。核事故泄漏的碘-131通过空气、水、食物链等媒介与人接触,再借助呼吸、消化等生理过程被输送、收集到甲状腺中,并且可以达到很高的浓度,从而诱发甲状腺癌。
进入人体的99%的碘都将进入甲状腺。根据这一机理,医学上常用放射性碘治疗甲状腺功能亢进症。由于放射性碘半衰期只有一个星期,富集到甲状腺之后,发出的β射线会把甲状腺的细胞破坏掉,从而使甲状腺回到正常水平。又因为它的波长只有两个毫米,甲状腺之外的组织、器官的影响就非常之小。但是,在正常的状态下,人体接受大量的放射性碘,就将成为一种危害——甲状腺首当其冲!于是,有人想到一个“好办法”:让大量非放射性碘“捷足先登”甲状腺,使之达到碘饱和状态,而“姗姗来迟”的放射性碘则无法在甲状腺“立足”,很快被排泄系统清除出人体。于是,有人就又想到了抢购碘盐:一来可以避免日后服用被福岛核泄漏物污染的海盐,二来又可以用当前未被污染的碘盐中的非放射性碘来保护甲状腺。因此,在3月中下旬,“抢盐风潮”席卷大江南北,一时间,盐恐慌阴霾笼罩了大半个中国。
“抢盐防辐射”的做法似乎有点想当然。根据医学常识,大概需要100毫克的碘才能饱和正常的甲状腺,这意味着一个人要在短期内吃下3斤碘盐,这将危及生命!再者,中国食盐中的70%属矿物盐,而且供货充足——囤积居奇只会是劳民又伤财。如此看来,不仅抢盐无益,反而“盐”多必失!
安全补碘知多少?
一旦真的到了放射性碘成灾,相信政府会组织大家吃碘片,因为碘片可在短期内达到需要的剂量,最多可阻止90%的放射性碘被吸收到甲状腺。不过,不到万不得已不可贸然补碘,因为过量摄碘将导致许多不良后果——甲状腺功能亢进,甲状腺功能减退……孕妇过量服碘将造成胎儿甲状腺肿和甲状腺功能减退。急性碘中毒还会导致腹部绞痛、腹泻并便血,胃十二指肠溃疡、脸部和颈部水肿,溶血性贫血、代谢性酸中毒、肝脂肪变性和肾衰竭等病症。
有些人群必须谨慎服碘,这些人包括新生儿,甲亢患者及甲状腺结节者,突眼性甲状腺肿但已治愈者,曾接受过放射性碘治疗者,甲状腺慢性炎症性疾病患者,甲状腺单侧切除者,有亚临床性甲状腺功能低下者,碘过敏者,某些皮肤病(痤疮、湿疹、牛皮癣)患者。特别是碘过敏者,更要引起注意。严重碘过敏者,补碘不当会在5分钟之内丧命!所以,大量服碘前最好做一次碘防过敏实验。一旦真的碘中毒,赶紧喝米汤、吃米饭和馒头,因为淀粉是吸收碘的最佳食物。
多吃海货可能是比较安全的补碘方式,比如海带、紫菜、虾皮,也可以食用可乐、鸡精之类饮料或调味品。这些食物含碘量要比碘盐高出4到10倍。当然,也可以多吃一些胡萝卜、西红柿、豆芽等蔬菜,因为这些食物含有大量的维生素,可以在某种程度上抗氧化,抵抗辐射造成的损伤。另外,多喝水、勤喝茶也是简单易行的办法,其中绿茶就可以去除体内的自由基。即便没有辐射,吃这些物质对健康也是有益处的。
(3月20日,题为“核能的安全与利用”的上海科普大讲坛活动中,中国工程院乔登江院士、中科院上海应用物理研究所盛康龙研究员、复旦大学环境科学与工程系的陈建民教授、上海交通大学医学院附属瑞金医院内分泌科主任宁光教授分别做了科普报告。本文根据报告内容整理而成。)