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“硬核”核知识你知道多少?

日本每年的3月11日都会在东京的国力剧场举行“东日本大地震追悼仪式”。2011年由于地震而引发的海啸,造成的福岛核电站灾难事故,导致了上万人死亡,当地大量居民流离失所。

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普里皮亚季市是基辅州切尔诺贝利核电站附近的州辖市,与切尔诺贝利区相邻,这里是受到核辐射最严重的地区。

日本每年的3月11日都会在东京的国力剧场举行“东日本大地震追悼仪式”。2011年由于地震而引发的海啸,造成的福岛核电站灾难事故,导致了上万人死亡,当地大量居民流离失所。事到如今,核辐射引发的种种问题依然备受关注,但是受到近日新冠肺炎疫情蔓延的影响,日本政府已经正式取消了该活动。

说起核辐射,在日常生活中能够产生核辐射的放射性物质有很多,比如夜光手表、宾馆房间里装的烟雾报警器,工业上用来进行金属探伤的设备,医院里用来进行检查和放射治疗的设备(X光机、CT、伽马刀等),生活中的装修材料,特别是一些天然石材、釉料陶瓷,金银饰品等等都可能含有放射性物质,但通常不会对人体造成伤害,比如医院里的X光机在生产、安装、使用时都有十分严格的标准。

能够大范围地对包括人类在内的生物和环境造成核辐射的主要是核设施,这包括核电站、核研究机构、核动力舰船的反应堆、铀矿、核燃料厂、核废料处理厂等发生意外事故,例如上述的日本福岛核泄漏事故。以及极端组织可能使用的“脏弹”,历史上已经或者未来可能用于实战的核弹,常规战争中使用的贫铀弹等。

此外,大量拥有放射源的单位可能出现的核辐射事故也不容忽视。日本在1975年播出的电视连续剧《血疑》,就是围绕女主角大岛幸子(山口百惠饰)因在医学院偶然发生的科研事故中受到钴-60的辐射照射而得了白血病的情况展开剧情的。而类似的例子,在现实中出现过不止一次。2004年10月,山东省金乡县华光辐照厂发生辐照装置误照事故,由于辐照装置安全装置失灵和违章操作,2名工作人员受超剂量照射,2人患急性放射性病死亡,引起国家领导人和国际原子能机构的高度重视。

如果核设施发生事故或遭恐怖袭击、敌国攻击之后,并不会引起核爆炸。以核电站的反应堆为例,其所用的铀丰度只有3%—4%,远远达不到核爆炸链式反应所需的超临界条件。但是由此造成的核物质泄漏,尤其是核物质被抛散到空气中形成的沉降,会引起较大范围的核辐射。

其中主要是α(阿尔法)、β(贝塔)、γ(伽马)三种射线:α射线是高速运动的带正电的氦原子核,穿透能力差,在空气中的射程只有1~2厘米,通常用一张纸就可以挡住,但吸入体内危害具大。β射线是高速运动的电子流,其穿透能力比α射线强,皮肤沾上后烧伤痕迹明显。β射线在空气中的射程因其能量不同而异,一般为几米,通常用一般的金属板或有一定厚度的有机玻璃板、塑料板就可以较好地阻挡。γ射线是波长很短的高能电磁波,有很强的穿透能力,能穿透人体和建筑物,在空气中的射程通常为数百米。要想有效阻挡γ射线,需要采用比较厚的混凝土墙或重金属板,比如铅板。

核弹爆炸后最初的十几秒内会放出大量γ射线和中子流,称为早期核辐射。早期核辐射的主要杀伤破坏对象是人员和电子器件,其中电子器件在高剂量率作用下会引起瞬态干扰和永久损坏;早期核辐射的强度由于空气吸收,随距离的增加衰减很快,即使千万吨TNT量级的大气层核爆炸,早期核辐射的杀伤半径也不超过4000米。早期核辐射可用工事和重型兵器如坦克、装甲车等来进行防护。

除了早期核辐射,核弹爆炸还会产生放射性沾染。即核弹爆炸后,一些没有来得及参与链式反应的核材料,抛散到空气中成为核沉降物质,对人员、环境造成核污染。对于暴露的人员,放射性物质的各种射线将使其患放射病。放射性沾染通过空气、水或食物进入人的口、鼻、体内组织,也会引起放射病。

能够产生放射性沾染的核弹一般是裂变弹,就是我们常说的原子弹,通常采用的核材料是高濃缩铀(丰度90%以上)或钚(丰度93%以上)。氢弹虽然是聚变反应,但是需要原子弹来引爆,而且人们为了进一步增强氢弹威力,又给氢弹增加了一层铀238的外壳,所以氢弹爆炸后,未完全参与链式反应的裂变材料依然会产生放射性沾染。而“脏弹”是将炸药用球状或粉末状的钴-60、铯-137或锶-90等放射性物质包裹起来制成的,虽然不会发生核爆炸,但是炸药爆炸后会将放射性物质抛散到空气中,造成类似核爆炸之后产生的放射性沾染,形成较大范围的核辐射伤害。

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贫铀弹是以贫铀(主要成分是铀238)为材料制成的、虽然贫铀的放射性较弱,但这只是相对天然铀而言,放射性依然会对人体造成伤害,并污染环境。美军在1991年海湾战争、1993-1995年干涉波黑、1999年的科索沃战争以及2003年的伊拉克战争中,都大量使用了贫铀弹,其中仅海湾战争就是用了80多万枚。尽管美军声称没有对当地环境造成污染,但很多国际机构,如世界卫生组织、联合国环境规划署等都有报告显示贫铀弹给当地环境造成了污染,并且建议人们不要进入那些遭贫铀弹袭击比较严重的地区。

核辐射造成的伤害

对人体来说,核辐射主要是以外辐射和内辐射两种方式造成伤害的。外辐射是指放射源释放出的α、β、γ射线和中子流等贯穿人体,称为外辐射;而内辐射是指放射性物质经由空气吸入,食物饮水摄入,或经皮肤、消化道、伤口吸收并沉积在体内,从体内释放出α粒子或β粒子,对周围组织和器官造成辐射。内辐射涉及的环境介质有空气、沉降物、地表和地下水、牛奶、动物性食品、植物性食品、饲料等等。

核辐射对人体造成的伤害程度,主要是看一次辐射的剂量大小。国际上用来衡量辐射的标准单位是西弗,定义是每千克人体组织吸收1焦耳为1西弗。不过,西弗是个非常大的单位,一次辐射剂量如果超过4西弗就会危及生命,超过8西弗的死亡率是百分之百。所以,常见的还是用毫西弗、微西弗来表示,它们之间的关系是1西弗=1000毫西弗,1毫西弗=1000微西弗。如果一次辐射剂量小于100微西弗,对人体是不会造成任何伤害的;但如果一次辐射剂量超过100微西弗,那么对人体就会造成伤害。

一般来讲,核辐射對人体伤害最大的是外辐射。核弹爆炸以及严重核事故所产生的核辐射都会让人体全身或大面积在很短时间内受到大剂量的外辐射,称为急性放射病。极重度的会立即死亡,重度的也会有50%可能在30天内死亡,中度的会出现头昏、乏力、恶心、呕吐、腹泻、白细胞数下降等症状,轻度的会出现乏力、身体不适、食欲减退等症状。而局部外照射损伤的表现是根据受辐射剂量的不同,在受辐射部位可能出现红斑、水肿、脱皮、坏死等症状。局部皮肤损伤通常持续几周到几个月,严重者常规方法难以治愈。如果是较长时间受到超过人体承受剂量的外辐射,则称为慢性放射病。

而无论是哪种外辐射,即使人员通过治疗活了下来,也都会带来一系列更麻烦的隐患,如大大增加白血病、再生障碍性贫血、各种肿瘤、眼底病变、生殖系统疾病、早衰等残疾的概率,一生痛苦。这还不算完,外辐射还可能导致人体DNA发生变异,大大增加下一代出现畸形、癌症、遗传性病变的概率。在遭受原子弹袭击的日本广岛,战后成立的美国和日本联合研究机构“辐射效应研究基金会(RERF)”耗费数十年时间,对94000位幸存者进行了研究,结果表明暴露在双倍辐射照射中的人群,癌症发病率增至两倍,其中最多的是白血病。

而1986年苏联切尔诺贝利核电站发生的爆炸事故,释放出的辐射量约为日本广岛原子弹爆炸能量的200多倍,导致20多万平方千米的土地受到污染,有8000人死于辐射造成的各种疾病,并且导致受辐射区域新生儿患有白血病的比例明显高于其他正常地区。

内辐射对人体造成的伤害相对于外辐射要小得多,主要在于摄入量不是很大。不过,对于内辐射也决不可掉以轻心,因为其涉及的环境因素太多,尤其是食物链受污染再作用于人体,使得内辐射的伤害变得更隐蔽、更复杂。例如在受到切尔诺贝利核电站爆炸事故而被辐射污染的地区里,就有很多小孩喝了当地生产被辐射污染的牛奶而受到了内辐射伤害,其中一些小孩因此患上了难以治愈的皮肤病。

国家如何应对核辐射

世界上不少国家应对核辐射都有专门的法律、机构和应急预案。在冷战初期,美国为防范核打击,建立起了庞大的民防系统,后来逐渐转化为包含核事件应急机制在内的联邦、州和地方政府的灾害事件应急体系。1979年3月28日发生的三哩岛核电站事故虽然没有造成人员伤亡,而且核辐射值很低,却暴露出美国核事件应急体系存在严重缺陷。为此,时任美国总统卡特在1979年3月31日签发了第12127号总统令,宣布组建全国性的应急反应枢纽——独立机构联邦紧急措施署(FEMA),其职责之一就是处置突发核事件。1982年3月,美国在联邦紧急措施署里设立了联邦核事件应急协调委员会(FRPCC)。1985年,美国制定了《联邦核事件应急计划》。

1986年4月26日凌晨,苏联切尔诺贝利核电站发生爆炸事故;1987年9月,巴西的戈亚尼亚发生了医用放射源被盗窃拆解的严重核事件,直接造成4人死亡,250人受到过量辐射污染。鉴于这两次重大核事件的惨痛教训,时任美国总统里根在1988年11月18日签署了关于联邦政府应对国家安全紧急情况的第12656号总统令和关于联邦紧急措施署做好应对民用核电站事故准备的第12657号总统令,其中前者实际上成为美国政府各部门应对危及国家安全的突发灾害性事件的总纲领。

2001年“9.11”事件之后,美国进一步强化核事件应急体系。2003年,联邦紧急措施署被并入新成立的美国国土安全部。2004年,国土安全部发布了针对所有灾害性事件的《国家应急计划》(NRP)。2008年,NRP演变为《国家应急框架计划》(NRF),并以附件形式发布了关于联邦机构15项应急支持功能的文件和针对各种可能突发的重大灾害性事件的专项应急计划,其中《核与辐射事件附件》就是之前《联邦核事件应急计划》的升级版。

“硬核”核知识你知道多少?被原子弹摧毁后日本广岛县。“硬核”核知识你知道多少?广岛和平纪念公园里的“原子弹爆炸圆顶屋”残骸。

中国同样高度重视应对突发的核事件,国务院新闻办公室在2016年1月27日发表的《中国的核应急》白皮书中,全面而且详细地阐述了中国的核应急情况,中国核应急基本方针是:常备不懈、积极兼容,统一指挥、大力协同,保护公众、保护环境;核应急预案是应急行动的基础和行动计划,通常有四个要素:一是突发事件可能出现的情况和背景;二是应急预案的决策者、组织者和执行者;三是各种应急措施、管理方法、控制手段和技术;四是应急预案要达到的目的和效果。

此外,中国还在2016年5月24日成立了核应急救援队,由指挥协调与技术支持分队、突击抢险分队、工程抢险分队、应急监测与辐射防护分队、去污洗消分队、医学救援分队等6支救援分队组成,规模约320人。这是一支在国家核应急体制框架下,依托軍队及核工业现有核应急力量组建成立的国家级核应急救援队,主要承担复杂条件下重特大核事故突击抢险和紧急处置任务,并参与国际核应急救援行动。

核辐射的群防与个人防护

在对核辐射的防护方面,通常分为群防和个人防护。所谓群防,主要是指依靠专门修建的公共人防工事提供防护。而在近些年,国家还规定高层住宅和公共建筑都要建地下人防工事,战时为人员提供掩蔽场所。与一般地下室不同的是,地下人防工事要安装人防门,往外接的各管线都要预埋钢管留洞,不可以等盖好后再打洞等,要设洗漱间、消毒室等。所有人防工事,都有明显的标志,便于民众识别,遇险时能够迅速就近进入。人防工事要有维持一段时间生活的食品、淡水、药品,有良好的通风设备、应急发电设备、卫生设备、照明设备、通信设备等。这些人防工事,既能防御核生化武器攻击,也能防御常规空中打击。

在个人防护方面,一旦遇到突发核事件,在不能及时进入群防工事的情况下,要善于利用一切可用的物体掩蔽。如果是在室内,要迅速关闭门窗和通风设备(包括空调、风扇),当污染的空气过去后,迅速打开门窗和通风装置。人员在躲避时,里间的屏蔽性能优于外间,墙角处优于屋正中,更优于门后;如果是在室外,应利用具有良好屏蔽性能的物体(如铅砖、铁板、混凝土板)、建筑物、大型车体对屏蔽性能来减轻外辐射。

身上穿的衣服必须是长袖长裤,最好是防雨丝绸质地。如果能有雨衣、手套、靴子、头巾、帽子,可迅速穿戴。如果衣物受到或怀疑受到外辐射,那么可将受衣物、鞋、帽等脱下,放进塑料袋内并扎紧袋口,然后用淋浴冲洗全身。如果接到从污染区撤离的命令之后,可继续使用前述穿戴方式进行简易防护。

对于内辐射,个人防护措施主要是指人员呼吸道的防护。尤其是在需要外出避难时,一定要用口罩(注意不能侧漏)、湿手帕、湿毛巾等捂住口鼻,可使吸入放射性物质的剂量减少约90%。在行走或奔跑时,一定要注意风向,千万不要处在下风处。此外,如果手头有碘制剂,可迅速服用,这样可以防止放射性碘进入甲状腺,减少日后甲状腺癌发生的概率。

作者:石宏

来源:世界博览

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