徐超:科学认识“核辐射” 冷静面对勿恐慌

2011-3-16 14:56 来源: 光明日报
收藏到BLOG

3月15日,在日本福岛县,工作人员对一名儿童进行核辐射测试。

  日本大地震导致日本多座核电站停止运行。日本东京电力公司3月15日说,福岛第一核电站3号机组反应堆上方有白色蒸汽冒出,4号机组出现爆炸并发生火情。

  日本福岛核电站的多个机组厂房相续发生爆炸并导致一定程度的放射性泄漏,这让许多人对核能安全问题更加关注。为此,记者采访了核能专家、清华大学核能与新能源技术研究院徐超博士。

问题一:目前福岛核电站发生的爆炸是不是核爆炸?

  记者:看到日本福岛核电站的多个机组厂房相续发生爆炸,很多人认为这就意味着核爆炸,是这样吗?

  徐超:需要指出的是,本次核事故并不是核电站的反应堆发生了核爆。本次发生事故的机组均为沸水反应堆,其自身包含有多重安全防护屏障。第一层屏障是包覆核燃料棒的高强度锆合金,第二层是包裹堆芯的耐高温高压的压力容器,第三层是放置整个反应堆、由混凝土及钢架内衬组成的安全壳,亦即本次日本核事故中受爆炸冲击而损毁的建筑框架。另外,反应堆均有控制核反应速度的控制棒。只要系统出现异常,控制棒将自动插入燃料棒组件终止核反应。通过这些屏障的保护,核电站正常运行时对环境或周边居民产生的辐射远远低于天然辐射。

  本次日本地震发生后,反应堆内的控制棒已经自动插入到核燃料组件中,使核反应失去继续进行下去的临界条件而立即终止。在此情况下,核燃料自身不可能发生核爆。但是,由于地震破坏了反应堆的冷却系统,冷却水供应中断,无法将之前核反应产生的余热交换到外界,使得含有核燃料的堆芯及用于保护堆芯的压力容器温度不断升高,高温导致存留的水蒸气分解产生氢气和氧气,当氢气达到一定浓度后即发生了爆炸。爆炸的冲击波损毁了安全壳,使得一些微量放射性物质发生了泄漏,据报道,所泄漏的放射性物质主要是从压力容器内释放出的易挥发的碘—131和铯—137。

  总之,福岛核电站的爆炸均是由于化学反应引起的,不是核爆炸。实际上,在前苏联切尔诺贝利核电站事故及美国三哩岛核事故之后,各核电拥有国对核电站安全的重视日益增强,安全措施也不断升级,但是由于此次地震的破坏力非常强,使得福岛核电站各系统均发生严重故障,目前看来,反应堆的压力容器还没有遭到破坏性损坏,放射性泄漏的严重程度还属于可以控制的范围之内。

  发生事故的福岛核电站属于型号较老的核电站,随着核电技术的不断进步,特别是具有非能动、固有安全设计特点核电站的出现,将使得未来的核电站更为安全。

问题二:核辐射伤害人体的机理是什么?

  记者:很多人并不知道核辐射是如何伤害人体的,您能否介绍一下这方面的知识?

  徐超:简单而言,核辐射主要包括α、β、γ三种射线。其中,α射线是氦核,β射线是电子,γ射线则是一种短波长的电磁波。α及β射线的穿透力较弱,一块普通的砖可以有效地阻挡β射线,而一张纸就可以挡住α射线。因此,这两种作用距离比较近的射线只要避免其辐射源进入体内,影响不会太大。γ射线的穿透力则比前两种射线强得多,其可以穿透厚达几十公分的水泥墙,一般防护γ射线时需要采用吸收能力很强的铅块。核辐射之所以会对人体产生辐射损伤,一方面是因为射线照射产生热效应,导致热损伤;另一方面,也是最主要的损伤途径,是核辐射与人体作用时,通过辐射物理化学作用,损伤人体中的某些生物分子,使之失去生理活性,诱导相应的组织产生病变,导致人体调节机能的紊乱。目前,用于衡量辐射对生物体组织伤害的是吸收剂量,其单位为Sv(希弗),一个Sv相当于每千克物体吸收1焦耳的辐射能量,Sv是个很大的单位,实际通用单位一般采用mSv(千分之一Sv,毫希弗)。

  需要指出的是,并不是所有的核辐射都会对人体产生危害。人们在长期的实践和应用中发现,少量的辐射照射并不会危及人类的健康。实际上,我们在日常生活中一直暴露于天然的辐射环境中,例如我们每天喝的水、吃的食物、呼吸的空气,里面都含有微量的放射性元素(如碳—14、氡等),因此,我们体内就有相当量的放射性元素;另外,来自外太空的各种宇宙射线也在不断地对地球生物进行照射。人们受到的这部分核辐射一般称为天然辐射或自然辐射,完全隔绝这些辐射是不可能也是不必要的。据观测,每人每年平均所接受的天然辐射剂量约为2.4mSv。

  另外,生活中的一些特殊活动也会导致我们受到一定剂量的辐射,例如,医院中的一次胸透X光医学检查,可能会使人体接受超过1mSv的剂量,而乘坐飞机一小时接受的辐射剂量为0.00425mSv,大量吸烟、长期接触煤矿粉尘等也会增加人体接受的辐射剂量。

问题三:普通人需具备哪些辐射防护知识?

  记者:您认为对于公众来说,需要掌握哪些必要的辐射防护知识呢?

  徐超:少量的辐射对人体健康没有什么危害,但过量的放射性照射却会对人体产生直接伤害,甚至使人致病、致死。剂量越大,危害越大。目前,国际放射防护委员会对人体接受的辐射剂量限值有明确规定,对于从事辐射相关行业人员,所受职业照射为5年平均剂量不超过20mSv/年,一年内不超过50mSv;对于普通公众,要求一年内不超过5mSv。辐射剂量小于100mSv时,对人体基本没有影响;100—500mSv之间时,人体也不会产生明显的疾病感觉,但血液中对人体免疫非常关键的白细胞数量减少;1000—2000mSv时,会感受到轻微的射线疾病,产生疲劳、呕吐、食欲减退、暂时性脱发等,血液中的红细胞减少且不可恢复;2000—4000mSv时,则会发生严重的射线疾病,如骨骼和骨密度遭到破坏,血液中的红细胞和白细胞数量极度减少,并伴随内出血、呕吐、腹泻等症状;当辐射剂量大于4000mSv时,将直接导致人的死亡。

  我们在正确认识核辐射的基础上,还应该了解和掌握一定的辐射防护知识。一是减少射线对人体的外照射,这主要通过控制照射时间、增大与辐射源间的距离、采用适当的屏蔽措施来实现;二是要尽力避免放射性物质进入体内形成内照射,内照射会对人体产生长期的危害,因此在辐射较高的场所,必须穿戴必要的防护护具,避免饮食;这两点对于直接从事放射及辐射性行业的人员非常重要,同时也是普通民众应对核事故时可以采取的有效措施。三是在日常生活中注意加强自身防护,例如,如无必要,尽量避免频繁X光检查,减少吸烟,远离煤矿粉尘,家居装修时要注意检测大理石类地板是否放射性超标等。

  面对核能利用的快速发展,特别是中国目前正在力促核能健康发展的情况下,我们需要正确地认识核辐射,在远离核辐射危害的同时,用科学战胜对核辐射的恐惧。