核輻射和放射性核素的應用已有百年曆史。雖然它給人類帶來巨大利益,但在使用不當時也會對人體造成一定程度的影響和危害。為了保證人們的健康與安全,必須確立防輻射的基本原則,並製定必要的防護標準,了解核輻射種類,采取有效的措施,減少核汙染對身體的危害。
核事故災難
1.三英裏島核事故
1979年3月28日淩晨,在美國賓夕法尼亞州哈裏斯堡東南16千米處的三英裏島核電站2號反應堆發生的一次放射性物質外泄事故。事故導致電站周圍80千米範圍內生態環境受到汙染。這是人類發展核電以後首次引起世人注目的核電站事故。事故延續到4月2日早晨才得到控製。整個過程雖隻有3名工作人員受到過量輻照,但因是首例大量報道的核事故,所以受到世人關注,對世界核能的利用和發展造成重大影響。
2.切爾諾貝利核事故
切爾諾貝利核電站位於在烏克蘭首府基輔的北部,作為當時世界上最大的核電站,切爾諾貝利一度是國家強大的象征。1986年4月26日淩晨1時24分,切爾諾貝利核電站4號核反應堆不幸發生爆炸,並很快熔毀。爆炸發生後,當局從這一地區撤出了10多萬人。據官方公布的數字,爆炸事件發生後,有31名緊急支援人員死亡,而此後烏克蘭及其鄰近地區兒童甲狀腺癌的發病率就逐年上升,幾乎是正常發病率的100倍。烏克蘭政府公布的分類賠償名單中有近300萬人,這些人可以得到政府提供的為數不多的福利。在14年裏,烏克蘭共有336萬人遭到核輻射侵害,參與核事故救援工作的35萬人中,身體健康的已不到10%。2001年4月,聯合國發表了一份對切爾諾貝利核災難後果重新評估的報告,指出最快要到2016年才能知道核災難受害者的確切人數。切爾諾貝利核電站原有4個反應堆(即4台機組),17年前的爆炸毀掉了4號機組,第2、第1號機組也於1991年發生故障先後停止運轉。蘇聯政府曾經作出1993年前關閉整個核電站的決定,但獨立後的烏克蘭在發展本國經濟的過程中一直處於艱難跋涉的困難境地,1993年10月烏議會撤銷了關閉整個電站的決定,希望繼續利用該電站緩解國內嚴重的能源短缺。自爆發核災難以來,烏政府每年需要撥款10億美元用於消除災難後果,迄今已耗資140餘億美元。烏克蘭政府多次向國際社會承諾將全麵關閉切爾諾貝利核電站,但前提是必須獲得國際上相應的經濟援助,以補償因關閉電站而造成的損失。西方國家已經承諾,將在2015年前援助烏克蘭7億多美元,在出事故的第4號反應堆周圍建起一個新的“石棺”,以防止核輻射外泄。現在將爆炸的核反應堆包裹起來的“石棺”是災難發生時緊急“建”成的,當時燃燒的核反應堆被噴撒了大量沙子和水泥,又放上了重達數百噸的鋼板,幾乎變成了一座鋼筋混凝土製成的“石棺”。“石棺”裏潛藏著近200噸重的放射性熔質、塵埃、有毒物質和各種建築碎片。這座反應堆尚未完全封閉起來,每年滲透到裏麵的自然降水有3000立方米之多。頂部隨時都有塌陷的可能,隨著水的大量進入和流出,鈈和鈾等放射性物質也會跟著泄漏出來。如何控製水和塵埃的問題一直沒有解決,核燃料必須要抽出來,否則還會再次發生事故。這是一項非常緊迫、難度極大的工程,因為世界上目前還不曾有過這樣的先例。西方國家擔心切爾諾貝利悲劇重演而影響全球環境,多年來不斷敦促烏克蘭政府徹底關閉切爾諾貝利核電站,同時答應向烏克蘭提供經濟補償。1995年12月,烏克蘭與西方七國和歐盟簽署了《關閉切爾諾貝利核電站相互諒解備忘錄》。根據這項文件,烏克蘭承諾在2000年以前關閉電站,西方則向烏克蘭提供至少30億美元的援助,包括完成烏境內的赫梅利尼茨基核電站2號反應堆和羅夫諾核電站4號反應堆的後期建設。切爾諾貝利核電站2000年12月15日終於完成了它的曆史使命,正式全部關閉,全世界似乎都輕鬆地出了口氣。然而,切爾諾貝利核電站核爆炸引發的災難,至今貽害無窮。關閉是否意味著這裏的夢魘已經結束?很顯然核事故給人們造成的創傷遠遠超出了事實本身。也許,要人們忘卻像切爾諾貝利這樣的夢魘不僅需要時間,還需要人類做出更多的努力。
3.日本福島核電站事故
2011年3月11日下午,日本發生了9級大地震,受大地震影響而自動停止運轉的東京電力公司福島第一核電站,1號機組中央控製室的放射線水平已達到正常數值的1000倍。這一核電站大門附近的放射線量12日上午9時10分已經達到正常水平的70倍以上。3月15日晨,日本福島第一核電站2號機組發生爆炸,壓力控製池受損。當天上午在福島第一核電站正門附近監測到每小時8217微西弗的輻射,這一輻射數值相當於普通人1年從自然界遭受輻射的8倍多。日本政府根據國際核事故分級表將此次福島核電站事故定級為4級(最高7級)。在千年一遇的地震與海嘯的雙重打擊下,冷卻係統遭到毀滅性打擊的福島核電站,是在建成以後的25年間,日本國內發生事故最多的核電站。當9級大地震以後的巨大海嘯襲擊了福島核電站,福島核電站4號機組正在使用的核燃料棒因要定期檢查都已經被取出(反應堆停止工作),放在一直裝滿冷卻水的淨水水池中。但是這個水池因為海嘯的原因,很多冷卻水都已經被衝走,這就造成了隨後原因不明的火災以及大量的放射性物質外泄。由於冷卻水池中的核燃料棒開始變得過熱,隨後產生了水蒸氣,甚至有一部分核燃料棒裸露在空氣中,情況極其危險。最後由熱量引起火災和爆炸,冷卻水池上的房頂一部分被燒毀,放射線跑到大氣中去了。在日本地震造成嚴重破壞近兩個星期之後,日本當局在國內發現了更多被核汙染的蔬菜和水源。日本首相警告全日本的消費者不要食用從福島轄區收割的蔬菜,其中包括甘藍,花椰菜和菠菜等。這是菅直人在福島第一核電站於3月11日遭受大地震和海嘯的嚴重損壞並引發核危機後,首次發布限製消費令。除了蔬菜,東京當局政府還表示,東京地區的一個自來水淨化廠的水被發現放射性碘的含量超過了可飲用限製值的兩倍以上。該自來水淨化廠的放射性碘經檢測覆蓋了東京23個區和五個城市,包括武藏野、三鷹市、町田、多摩和稻城。
利用核能有什麼優勢?
能量密度大和反應速度快是核能的兩大特點。與化石燃料發電要排放大量的汙染物質不同,核能發電不會造成空氣汙染,也不會加重地球的溫室效應。核燃料能量密度大,核電廠所使用的燃料體積小,運輸和儲存都很方便。另外,核能發電的成本比用其他燃料發電成本要低。
認識常見的輻射物
1.電離輻射
輻射是以電磁波和粒子(光子)能量束的形式傳播的一種能量。按照產生電磁波的不同原因可以得到不同頻率的電磁波。無線電波、紅外線、太陽光、紫外線、X射線及伽馬射線等都是電磁波。輻射有電離輻射與非電離輻射之分。核輻射是來自於原子核的輻射。對人類有影響的核輻射屬於電離輻射,通常是指:阿爾法及貝塔帶電粒子,伽馬射線和中子等。電離輻射又可分為天然輻射和人為輻射。
(1)阿爾法粒子
阿爾法粒子是氦原子核,這種粒子質量大且帶電荷多,穿透物質的能力較弱,且射程短,在空氣中的射程為3~4厘米左右,在水、紙張、生物組織中的射程約為幾十微米,一件工作服就足以將其擋住,所以它對人體的外照射(放射性物質在生物體外所產生的照射)危害可以不考慮。但阿爾法粒子的電離本領很大,一旦進入人體,會造成危害性很大的內照射(放射性物質進入生物體內所引起的照射),其主要途徑是通過飲食、呼吸和皮膚創口滲入等),在防護上要特別注意防止內照射。
(2)貝塔粒子
貝塔射線是高速電子,具有較大的穿透能力,在空氣中的射程可達幾米。能量為70K電子伏特的貝塔射線就能穿透人體皮膚角質層而使組無處不在有織受到損傷。因此,貝塔射線對人體可以構成外照射危害。但它很容易被有機玻璃、塑料以及鋁板等材料屏蔽。其內照射危害比口射線小。
(3)伽馬射線
伽馬射線同X射線一樣是由光子組成的,在阿爾法、貝塔和伽馬三種射線中,伽馬射線的穿透能力最強,一個能量為1兆電子伏特的伽馬射線就可以穿透人體。因此,外照射防護中,對伽馬射線的防護最重要。但由於伽馬射線是不帶電的光子,它不能直接引起電離,所以對人體的內照射的危害反而比較小。
(4)中子
中子本身不帶電荷,但一旦射入生物組織中,會與其他原子核發生反應,產生阿爾法、貝塔帶電粒子和伽馬射線等,引起組織的嚴重損傷。
2.天然輻射
放射性物質和輻射是無處不在的,人類一直生活在一個輻射環境中,每時每刻都受到阿爾法、貝塔和伽馬射線的照射。實際上,人體最大能夠承受一次0.25希沃特的集中照射而不導致遭受損傷(按照每個人的抵抗能力和體質不同有所差異)。日常生活中,輻射來自宇宙及人類活動,存在於水、大氣、土壤(岩石)和食物中。地球上大多數人受到的天然輻射劑量約為1米希沃特/年,有些地區較高,超過10米希沃特/年;人類受到的人為輻射劑量約為1米希沃特/年左右。這些輻射來自下述幾個渠道:
(1)宇宙射線
宇宙射線可分為初級宇宙射線(來自銀河係、太陽係等星體的射線,主要是高能粒子,如質子、阿爾法粒子、電子和其他多電荷粒子,其能量可高達109~1019電子伏特)和次級宇宙射線(即初級宇宙射線進入地球大氣層,與大氣氣體的原子核發生反應後產生的介子、中子和伽馬射線、高能電子等)。宇宙射線的強度隨海拔高度和地球緯度的變化而有顯著差異,海平麵為0.28米希沃特/年,每增高50米增加0.01米希沃特/年,當海拔高度為20公裏時,達到最大值。高緯度比低緯度的強度大,中緯度(50度)海平麵上的宇宙射線強度為O.5米希沃特/年。
(2)地殼
一般,人類受到來自地殼的放射性輻射劑量大約為0.29~1.30米希沃特/年,隨不同地區和不同地質構造而變。地殼中的放射性主要來自於鈾係和釷係,以及同位素14C和40K。花崗岩中的放射性活度很高,含有機物的頁岩中的放射性活度也較高,石灰岩中的放射性活度較低。居住在花崗岩地帶的人所受的輻射為1.2米希沃特/年。
(3)空氣中的放射性
空氣中的放射性主要來自於地麵擴散出來的氡和釷射氣,對人體的輻照劑量當量約為0.045米希沃特/年,受地域影響很大,礦井或洞穴內要比地麵大氣高5個量級。
(4)水
土壤、岩石中的放射性會溶於水中,無論是地表水還是地下水或海水都含有放射性。海水中的放射性比淡水高。
(5)人體內部
人類生存環境中的放射性可直接或間接進入人體。人體內的放射性劑量約為0.15~0.20米希沃特/年。
(6)生活中
現代社會中,人類經常受到各種人工輻射源的輻射,如看電視、乘飛機、吸煙、拍X光片等。據估計,如果把醫療用的X射線除外,天然輻射源和人工輻射源對每個人的輻照劑量範圍為1.15~2.15米希沃特/年。如果做腸胃係統的X光造影,則受到的輻射劑量可能超過4.25米希沃特/年。統計人類所受到的有效輻射劑量中,大約有49.5%來自氡氣及其衰變子體、17.5%來自陸地伽馬射線、15%來自宇宙射線、7%來自輻射醫療、1%來自其他人為輻射照射、10%來自人體內的40K等。由於原子能工業的發展,放射性物質在醫學、國防、航天、科研、民用等領域的應用不斷擴大。由於放射性物質是一種能連續自動放射射線(阿爾法、貝塔、伽馬射線)的物質,在使用過程中極可能導致放射性汙染,所以放射性汙染已成為人們關注的重要問題。
核輻射危害
我們通常把放射源發出粒子波的現象叫作放射性。有兩種情況能夠發生放射現象,一種是放射源自發地發生放射現象,叫做核放射性蛻變,即自發放射;某些元素的不穩定原子核可以自發地放射出各種粒子波。另一種是放射源在外來能量的作用下發生放射現象,叫作受激放射。比如激光、熱輻射、電磁波、核輻射等。放射性汙染,是指人類在利用放射性物質時釋放的各種放射性核素。一般放射性核素可通過呼吸道吸入、消化道攝入和皮膚或黏膜侵入等三種途徑進入人體並蓄積,超過一定量時會對人體造成危害。放射性汙染分為天然放射性汙染和人工放射性汙染兩類。其中,天然放射性輻射占50%以上,其餘是人為放射性汙染引起的輻射。天然放射性汙染有來自地球外的宇宙射線。近年來大氣汙染使臭氧層遭到嚴重破壞,在地球兩極先後出現臭氧空洞,使直接照射到地球表麵上的宇宙射線大大增加,對地球上的生物構成嚴重威脅;鈾、釷等礦床、土壤、水和大氣中均含有天然放射性物質。食品中也含有放射性物質。人工放射性汙染有核武器實驗、核原料的開采加工、核反應堆和原子能發電站、核動力潛艇和航空器、高能粒子加速器以及醫學、科研、工農業各部門開放性使用放射性核素等。一些超級大國為了爭奪“世界霸主”地位,搞核試驗和核軍備競爭。據資料統計,自1945年美國第一次使用核武器至美蘇等國簽署“禁止在大氣層、宇宙空間和水下進行核武器試驗條約”的1963年8月,美蘇共進行了354次大氣層核試驗,92次地下核試驗,6次水下核試驗,共計452次核試驗。這些核試驗的放射性殘留物基本上散失在空氣中、土壤中和水裏。農作物吸收這些放射性元素後,使食品中含有放射性物質。日常生活中常見的含有放射性物質有:磷肥、打火石、火焰噴射玩具、夜光表、彩色電視機、電子遊戲機、計算機、激光玩具等。它們均可輻射不同強度和劑量的放射線。