核裂变及原子能发电

日期：2011-04-12 作者： 来源：文汇报                     
    原子能发电，利用来自核燃料的热能使水沸腾，采用蒸汽推动类似风车那样的涡轮机，最后驱动发电机发电。利用蒸汽进行发电的原理与火力发电基本相同，不同之处在于使用核燃料还是使用煤炭、天然气或者石油等其他能源生成蒸汽。
    
    普通原子能发电，利用了核燃料中高达3%的铀235原子发生核裂变时产生的巨大热能。1克铀235产生的能量，相当于3吨煤炭或者2000升石油所产生的能量。所谓核裂变，指位于原子中心的原子核发生分裂。原子核，由中子以及质子这两种粒子组成。当来自外部的中子撞击铀235后，变为小的原子核，并产生新的中子和热能。飞散出的中子与附近的铀235原子核再次撞击后，不断发生核裂变，从而产生出巨大热能。
    
    循环核裂变，不断产生热能的状态，被称为“临界”。进行核能发电时，必须保持这种状态。核燃料，呈细长的棒状，也就是新闻报道中经常提到的“燃料棒”。核裂变的状态，通过取出和放入利用容易吸收中子材料制成的控制棒来进行调整。
    
    反应堆，就是发生核裂变，并且使水沸腾的巨大装置。东京电力公司在福岛核电站中采用的沸水型反应堆，利用管子将蒸汽送入附近的建筑物内，驱动涡轮机进行发电。发电后的蒸汽，在名为“冷凝器”的装置中用海水进行冷却，变为水后再次被送往反应堆，如此反复循环。
    
    用于发电的水，除了生成蒸汽之外，还在反应堆中起着降低中子的速度，有效推进反应的作用。因为如果来自核裂变的中子飞出速度持续过快，将无法实现下一次的核裂变。专家介绍说：“没有水，中子将无法减速，就不会发生连续核裂变反应。”也就是说，如果反应堆处于无水的空烧状态，就不会发生连续核裂变。
    
    来自核燃料的热能，并不仅仅产生于核裂变。当铀235发生核裂变后，会变为各种各样的原子核，生成将近100种被称为“核裂变生成物”的物质。这些物质，几乎全部都是不稳定的放射性物质。在这些物质进入稳定状态之前，会一边发射出β射线等放射线，一边循环“衰变”，持续散发热能。含有大量核裂变生成物的乏燃料，平时必须放入水池中，用水连续冷却数年时间。
    
    不同的核裂变生成物，其衰变速度各不相同。所谓“半衰期”，指数量减少为一半的时间，具体时间从不到1秒钟一直到一千万年以上不等。在核电站事故中，最典型的是碘131（半衰期8天）和铯137（半衰期30天）。专家解释说：“半衰期短，立即就会发生衰变。半衰期如果过长，就难以检测出了。碘131和铯137不仅数量多，而且具有容易检测出的半衰期。”资料显示，上述物质进入人体之后，可能会对健康造成影响。
    
    在核电站中，必须严格密封放射性物质。包裹核燃料的管子、厚达16厘米的钢铁压力容器、厚达3厘米的钢铁收纳容器、约2米厚的混凝土墙壁等，组成了保护核电站的多重屏障。
    
    尽管有着如此严密的保护措施，在本次福岛核电站事故中，由于冷却水泵受海啸影响无法启动，导致无法冷却反应堆以及放入乏燃料池内的核燃料，并引发了放射性物质泄漏等一系列严峻问题。

巨大牺牲换来的数据

对广岛及长崎原子弹爆炸受害者长期追踪调查，积累了“放射线对人体影响”的第一手资料
日期：2011-04-12 作者： 来源：文汇报

                     
    自东日本大地震导致福岛核电站发生重大事故至今，放射线对人体的影响，成为了海内外媒体的首要话题之一，各方专家反复表态说：“对于低剂量辐射，大可不必担心。”但是，究竟怎样才算是低剂量呢？查阅各种资料，低剂量的范围在1毫西弗~250毫西弗之间，并没有明确界定。对此，专家的解释是：“存在着各种各样的情况，无法一概而论。”
    
    事实上，对广岛及长崎原子弹爆炸受害者进行的长期追踪调查，已经为人们提供了“放射线对人体影响”的第一手资料。这些从巨大牺牲中获得的数据，成为了世界各国制订防止放射线伤害措施的基础。
    
    据介绍，以广岛及长崎原子弹爆炸受害者为对象的健康调查，由设置于美国的“原子弹伤亡委员会”（ABCC）于1947年正式启动。1975年，健康调查由日美共同组织的“放射线影响研究所”继续组织实施。调查工作以94000名原子弹爆炸受害者以及27000名未受到伤害者为对象，实施终身追踪调查。对于其中约20000人，每隔两年进行一次健康诊断以及生活习惯调查。
    
    主持该项调查的放射线影响研究所理事长大久保利晃表示：“通过系统性长期调查，能够提供世界所需要的数据。”国际放射防护委员会（ICRP）委员、大分县立看护科学大学教授甲斐伦明解释说：“在推定放射线风险时，放射线影响研究所的数据起着决定性的作用。国际放射防护委员会也据此进行基本计算。”
    
    右表就是长期调查中获得的重要数据。需要说明的是，原子弹爆炸中受到的辐射，为一次性受到的辐射。对于由于事故等长时间受到较低剂量放射线辐射所造成的影响，还需要进行进一步的分析和研究。
    
癌症
    
    从受辐射第十年开始，罹患乳腺癌、大肠癌、肺癌等癌症的人数出现增加。统计数据显示，与未受到辐射者相比，只是受到200毫西弗以上辐射者，出现了罹患癌症人数的增多。通常情况下，30~70岁年龄段中，罹患癌症者约占30%。如果在30岁时受到200毫西弗核辐射，这一比例则上升至33%。
    
    此外，受辐射年龄越低，罹患癌症的风险就越大，女性罹患癌症的风险稍大于男性。
    
白血病
    
    从受辐射第二年开始，白血病患者的人数出现增多。与同年龄段的儿童相比，受辐射儿童的白血病发病率增加了数倍之多。从受辐射后第6~8年开始，患者人数出现下降。受辐射大约二十年后，白血病的发病率与日本人的平均发病率持平。虽然发病率有所增加，由于属于比较少见的疾病，受辐射后增加的白血病患者人数少于癌症患者人数。
    
胎儿
    
    对胎儿的影响，与受辐射时间有极大关联。妊娠8~15周时，受到的影响最为明显。统计数据显示，受辐射剂量越大，生育智力障碍胎儿的比例就越高。当辐射剂量低于200毫西弗时，发生频度未见明显增加。妊娠16~25周受到辐射时，如果辐射剂量超过500毫西弗，发生频度则出现增加。此外，妊娠0~7周以及26周以后受到辐射时，基本没有影响。
    
遗传
    
    对于父母是原子弹爆炸受害者的所谓“受辐射二代”进行调查后发现，父辈受到的核辐射并未对后代的死产、畸形以及染色体异常的发生频度产生影响。对于进入小学阶段后的身高、体重等，也没有产生影响。2007年，曾经根据12000人的健康诊断结果，对糖尿病以及高血压等六种生活习惯病进行了调查，最终结论是：“未发现遗传影响。”

日本将面临十年以上核清理

日期：2011-04-12 作者：方陵生;周祺 来源：文汇报                     
    日本东北地区9级大地震发生已经一个月了，然而一直没有得到完全控制的福岛核电站核泄露局面，以及近日连续发生的7级以上余震，让人们持续关注并担忧着事态的发展。
    
    这场灾难的影响早已经超越了国界，对人类健康造成了威胁和隐患。消除和清理核废料是一项长期而艰巨的工作，与之相比，收集监测和评估核辐射及污染基准数据更是迫在眉睫。
    
    □方陵生  周祺  编译
    
    东京电力公司上周承认，福岛核电站受到严重损害的反应堆将被放弃，这并不让人感到惊讶。爆炸发生后，大量放射性同位素随海水一起泄漏出来，数周前情况已经非常明确，受到严重破坏的反应堆都已经彻底报废了。但当工人们开始对核电站进行清理时，他们面对的将会是怎样一种情况呢？
    
    也许要经过多年之后，核反应堆的真实情况才能为人们所知，但是科学家们已经从一些零星不全的数据资料中，拼凑出了核反应堆内的大致情况，以及当时究竟发生了什么。这些不全的甚至有误的数据资料包括压力、辐射水平以及从核电站泄漏出来的大部分放射性同位素等。
    
    3月11日的海啸破坏了备用发电机，致使燃料棒开始出现扭曲、破裂，并至少部分融化，蒸汽与燃料棒的锆材料防护层产生反应，产生了氢气，引起了多次大规模爆炸事件。但是，根据日本东京电力公司的数据，一些研究者认为核反应堆内部的情况可能远比部分融化更严重，一些人认为，熔融的核燃料可能已进入核反应堆的混凝土安全壳内，还有一些人则认为核燃料里的核链式反应仍在继续进行中。
    
    最令人担忧的证据来自于反应堆附近的一幢建筑物旁。3月26日，日本核能与工业安全局报告了氯38的存在，一种半衰期只有37分钟的放射性同位素，当氯37被裂变中子击中时就会产生这种生存期很短的放射性同位素，有证据表明，反应堆内如果有足够多的燃料聚在一起，就能够重新启动核反应，加利福尼亚州蒙特雷国际研究所的核物理学家费伦茨·达尼基-维莱斯告诫道，这可能会给参加清理行动的工作人员带来极大的辐射暴露风险，并使现场清理工作的形势变得更为严峻和复杂。
    
    但英国萨里大学的核物理学家帕迪·里根对此持怀疑态度，他认为，其他一些放射性同位素也拥有相似的γ射线光谱，可能会被误认为是氯38。事实上，在东京电力公司公布同位素碘134的含量高得惊人之后不久，又予以了否认，核电站未能提供明确的数据令达尼基-维莱斯感到沮丧。
    
    其他一些理论还停留在探索性阶段，纽约伦斯勒理工学院核工程技术荣誉退休教授理查德·雷希认为，2号反应堆用于停止核反应的控制棒可能已经融化，压力读数和高放射性都表明，熔融的燃油像熔岩样流经控制棒系统，往核反应堆安全壳的下方滴落，如果这种情况已经发生，清理行动将变得更为困难。
    
    瑞典斯德哥尔摩辐射安全局研究人员维克多·福雷德认为，控制棒上部可能已经融化，每当反应堆被注满水时，核链式反应就有可能被重新启动。福雷德和他的同事进行的模拟实验已经表明，这样的情况是可能发生的。但是福雷德接下来又补充道，许多数据都不可靠，因为很多信息丢失，有些信息则互相矛盾。
    
    这种混乱情况不禁令人回想起1979年的美国宾夕法尼亚州三里岛反应堆部分融化之后几周内的情况，事故发生之后，关于反应堆堆芯内部状况的辩论“持续进行了几个月”，曾花了6年时间参与事故清理的核顾问杰克·迪瓦恩回忆道。
    
    迪瓦恩说，当时根据计算机模型和模拟实验，许多科学家认为，三里岛的燃料棒或多或少都还保持了完整，但当1982年时最终拍摄到的核反应堆堆芯内的照片表明，损坏情况之糟糕远超出所有人的预料。“看起来就像沙砾铺成的车道，简直是一团糟，”他说。工程人员希望，应重新考虑核事故现场的清理策略。
    
    迪瓦恩表示，日本当局应该不会打算沿用1986年切尔诺贝利核反应堆爆炸后的办法，用混凝土将反应堆封存起来，如果再来一次地震或海啸就会将其破坏，产生更多更大的问题，相反，应类似于三里岛那样，在清理过程将大部分核燃料从反应堆中清除。
    
    三里岛事故之后的清理工作进行了14年，根据目前情况判断，迪瓦恩认为，有一点是肯定的：福岛核电站事故的清理工作可能会持续更长时间。