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需不需要担心日本核泄漏

(2011-03-18 21:19:19) 下一个

要谈这个问题,我们先要看看日本的核反应堆是怎么工作的。正常情况下,反应堆中的燃料棒是由富集的铀-235和锆石烧结成的一种类似陶瓷的东西,这种东东的特点是熔点非常高,有将近3000摄氏度。自然界中的中子会是铀-235产生裂变,变成几块原子量比较小的核素,同时释放出大量的能量,和更多的中子。平均一个铀-235裂变可以产生3个中子。由于引起裂变只需要1个中子,每级裂变会使中子扩增三倍,这就是链式反应,也是原子弹爆炸的原理。在核反应堆中,可以通过镉对中子的吸收作用而控制链式反应的速度。当需要反应进行得快一点,能量释放得多一点的时候,就把镉金属棒拔出来一些。这样被吸收的中子就少一些,更多的中子可以继续链式反应。反之,如果需要反应进行得慢一些,就把镉控制棒插入深一点。通过对镉棒的插入深度的控制,就可以很迅速有效地控制反应堆的“燃烧”速度。如果要完全关闭反应堆,第一步要做的就是将镉棒完全插入燃料棒中,这样游离中子都被吸收,链式反应就进行不下去了。

这次的日本地震在地震发生的第一时间,核电站的电脑系统就自动启动了安全关闭指令,镉棒已经在海啸到来之前被完全插入反应堆的燃料棒中。这样,链式反应已经中断了。但是,由于铀-235裂变会产生一些高放射性,短半衰期的同位素,而这些同位素衰变的时候也会产生大量的热量,所以,停堆后的反应堆仍然要散热,否则会发生堆芯溶解事件。堆芯融解时,由于高热会时镉控制棒沸腾变成蒸汽,这样对反应堆的控制就会失效,反应堆很可能会重新发生链式反应并且失控。由于燃料棒中的铀-235纯度不够高,不会发生原子弹式爆炸。但是,链式反应产生的巨大热量仍然会使燃料棒和周边高放射性的物质气化,泄漏到外界。

日本的核反应堆在建筑的时候考虑了地震灾害,所以这次的地震其实没有伤害到反应堆,反应堆也正常地停止运作了。可是,地震之后的海啸在人们的预料之外,用于循环冷却水的电路在海啸中被彻底摧毁了。本来有备用的柴油发电机和备用电路用来预防紧急情况,可是这些也被海啸卷走摧毁了。海啸过后,日本东京电力公司用大卡车紧急运送了柴油发电机,但是运到了一看,电路接口不对,插不上。毕竟是几十年前建造的老电站了,元件跟现在都不同。所以,紧急抢修人员只能眼睁睁地看着反应堆由于同位素衰变的防热而温度节节升高。最后,有人想起了一招,灌海水!本来,对于核电厂的冷却水是有严格规定的,未经提纯的海水会使反应堆永久失效。但是现在也顾不得那么多了,人命要紧!灌!(跟大家在论坛上灌水的奋不顾身精神有得一拼,呵呵)。

海水灌了之后,由于循环系统仍然失效,冷却不均匀。靠近燃料棒的海水在高温下跟燃料棒中的锆起反应,生成了氧化锆和氢气。氢气由于比较轻,聚集在反应堆的顶部,等到浓度达到一定值,就跟空气中的氧气发生了爆炸,反应堆的混凝土顶就被炸飞了。这样,反应堆的燃料棒就暴露在空气中了。反应堆中的易挥发同位素就在高温中散发到大气中, 这就是日本核泄漏事件。

那么泄漏到大气中的放射性物质对人体有没有害处呢?当然有!放射性的东西我们离得越远越好。不过,什么东西都有一个量的问题。如果量很小,跟我们平时受到的宇宙射线剂量差不多,甚至更小,那么就不需要太担心。从这些泄漏后周边的辐射探测结果来看,如果你是在离反应堆100公里以内,而且是在下风口,那么确实需要撤离。但是如果相隔几百公里以上,而且不是在下风口,就不用太担心。等风吹到中国大陆,放射性物质应该都散得差不多了,吹到美洲可能更是连探测器都探测不出来了。

如果想预防辐射,吃碘片有没有用呢?从原理上来看,应该是有用的。这次泄漏的放射性同位素,最令人担心的是碘-131和铯-137。对于铯-137,没有什么防备的方法。因为铯是非常活泼的元素,跟钠一族的,几乎跟所有的非金属都可以反应。所以,如果你周围的环境中有铯-137,你是没有办法防备它的,它一定会进入你的身体。不过,好在身体里面没有器官会富集铯,铯也会很容易被排出体外。所以,铯-137对人体的影响是暂时的。碘-131则不同,甲状腺会富集碘。所以如果你的周围有碘-131的话,这些被吸入体内的碘-131会被甲状腺富集,形成局部的内照射,这对于甲状腺是非常有害而危险的。这些被富集的碘-131不容易被排出体外,会长期地辐射甲状腺区域,很容易导致甲状腺癌变。

如果你事先吃了碘片,那么这些非放射性的碘-127就会占据甲状腺。甲状腺储存的碘是有一定限度的。所以,后来被吸入的放射性碘-131就不会被甲状腺吸收(如果有吸收,也仅仅是一小部分), 这样就可以起到预防作用。但是,碘片不要随便吃,因为碘有一定毒性,吃多了也容易引起甲状腺病变。所以,要看你是不是在危险区域。那些在美国疯狂地找碘片,在EBAY上拍碘片的人纯粹是杞人忧天。

最后,我们还要继续关注事态发展。就像我前面讲的,虽然现在已经停堆,如果反应堆温度太高发生融解事件,那么镉棒气化后链式反应还可能重新发生并且失控。整个厂区会发生更大的爆炸并散发出更多的放射性物质。这种情况的可能虽然不大,但是需要我们密切注意。如果发生了,那么储备点碘片也不失为好选择。

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