您晒得够全面么,福岛走漏了稍微放射性物质
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福岛核危机观察(5)

福岛核危机观察(1)

在这个年代,即使是单身宅,也能对别人家的孩子了如指掌:孩子哪一天出生、什么时候会翻身了、哪天开始扶着墙走路了、喜欢吃什么水果和零食、爱玩什么样的玩具……甚至在孩子出生前,通过朋友圈里的B超照,宝宝在肚子里像颗什么形状的花生米我们都知道。

4月11日日本政府宣布将福岛核事故的等级从开始的5级调高至最高级7级。报道称大约有3.7×10^17 Bq 的放射性物质已经从核反应堆泄漏。大家都比较关心的是这一数据到底可靠性如何?

日本福岛核电站事故是人类核能历史上继1979年美国三哩岛、1986年乌克兰切尔诺贝利之后的第三次核危机。此次危机是全球性的、长期性的,必将对国际政治、经济、能源、环境、社会以及文化等方面产生深远的影响。危机发生之后,随着受损机组情况的反复,公众的焦虑也是有增无减。其中最受到关注的莫过于放射性物质对环境和人类的影响问题。因为这个影响并不局限于一两个个体,而是涉及到了整个社会和公众的健康,我们必须从严谨的科学角度探讨求证,以期得到最准确的判断。

这一切都要归功于身边当了爸妈的人孜孜不倦地在网上晒娃。

首先我们可以估计的是福岛核电站核燃料的总量。福岛四个机组的发电功率除1号机组为46万千瓦之外,其余均为78万千瓦。考虑到热能发电的效率一般有30%,那么这四个机组的总装机容量应有940万千瓦。前面提到每一次铀原子核裂变可产生200百万电子伏特的能量,经换算可得,每1000千瓦的装机容量发一天电需要消耗1.1克的铀-235。核电站的反应堆一般一次装入可供发电18个月的核燃料,那么这四个机组里面应至少有5.7吨左右的铀-235。商业用核燃料一般含有5%的铀-235,18个月之后铀-235的含量会下降到1%,所以福岛核电站这四个机组中核燃料的总量(铀-235和铀-238)应有140吨左右。

问题1 核污染究竟有多大的量?

还不仅仅是我们自己,明星们也在电视、网络上晒娃,晒得盆满钵满。一些亲子节目的火爆程度如何,从大家的社交账号头像、聊天常用的表情包就可见一斑。萌娃的照片和视频在网络上无处不在,英语里专门有个词来形容这种情况:sharenting(share+parenting)。人们为啥这么爱晒娃?

核电站使用的燃料在成份上与核武器中的核材料有很大差别。核武器中铀-235的含量可占90%以上。一枚核武器根据其威力大小可以装入几十到几百千克的铀-235。从这方面看,福岛的一座核反应堆约相当于十到几十枚裂变核武器的含铀-235的量。

若要对此次核危机对环境的影响有一个准确的把握,首先要解决的就是一个量的问题。最近国内的新闻常常出现“爆炸性”的标题比如“黑龙江大气检测出放射性元素”。同样,在美国新闻中也出现了类似的报道,比如“日本核泄漏到达华盛顿州”。在我看来,这些新闻标题多少有些“哗众”的意思。我并不反对新闻运作的基本规则,但对于这一类事件的报道媒体应尽可能地采取理性的科学的角度。

图片 1图片来源:pixabay

那么,这是不是就意味着核电站的泄漏相当于在当地爆炸了几十颗原子弹呢?我们还应该考虑这两种情况里裂变反应速率以及放射性物质扩散机制的差别。

举例来说,3月18日,美国环境保护署和能源部发表声明说在加州Sacramento的监测站发现了氙-133(此同位素自然界中不存在,因此可认为是从日本扩散而来),浓度为0.1Bq每立方米。一个对核物理没有什么了解的普通读者,看到这样一条小心,心里自然会咯噔一下,即便媒体在随后的报道中给出了“专家解读”,声明这种浓度的辐射不会对人体造成影响,由此造成的不安全感恐怕也很难清除。所以,我们有必要弄清楚,这个污染量究竟意味着什么。

我们为啥会晒娃

虽然说都是处于“超临界状态”,但核电站反应堆中裂变链式反应的速率远远小于核武器中反应速率。在反应堆中,我们可以通过多种手段将链式反应的速率限制在可控的范围内。而且一遇紧急情况,那么反应堆条件也会发生变化,不再满足超临界状态,链式反应停止,放射性裂变产物也就不会继续产生了。假设海啸发生时,福岛核电站的四个反应堆已经持续在940万千瓦的水平上运行了200天,燃料棒中积累的放射性物质应该在10^20 Bq左右。事故发生后,因为有燃料棒的外壳、反应堆压力外壳的保护,再加上一些放射性物质本身就有低扩散性,所以并不是所有的放射性物质都泄漏出来。事实上,这次核电站并没有像切尔诺贝利那样有持续燃烧的大火,放射性泄漏应该在一个比较低的水平。假设有1%的物质泄漏,那么总量应该在10^18 Bq。这与日本政府公布的数据比较吻合。

我们知道放射现象无处不在,无论是在空气,水,土壤中都含有放射性元素。地球内部就含有大量的铀,正是这些元素衰变产生的热量让我们生活的地球保持了“热度”。人体内也含有很多放射性元素,有铀,钍,镭,钾-40,碳-13和氚等。其中主要是钾-40,共有17mg左右。换算成放射强度有4.4x10^3贝克(Becquerel或Bq,物理意义为每秒衰变的次数)。

把娃的照片设成头像,一天三次地晒……这种人的心态究竟如何?

而在原子弹中,原子核裂变的链式反应是瞬时的,不可控的,而且所产生的放射性物质在爆炸巨大的威力下,完全地释放出来。假设一颗原子弹装有100千克铀-235,其中的10%参与了链式反应,裂变产物的有效半衰期为40天,那么所产生的放射性物质将有10^19 Bq左右,而且这些物质都将散布在空气中。所以说,实际上历年来各国进行的核武器试验(尤其是空爆实验)所造成的环境问题要严重得多。

假设人呼吸的速率为每分钟20升(美国核管会设立的中等劳动强度下呼吸的速率标准),通过简单计算可知,一个人需要在前述空气条件中呼吸4.2年才能积累到和人体内钾-40同样的放射强度水平。

“热爱工作”的我们不妨设身处地想一想,如果我们不在上班,而是个在家带娃的全职妈妈会怎么样?喂吃的、换尿布和衣服、安慰哭闹的孩子……当精力被孩子榨干之后,你葛优瘫在沙发上的时候还能做什么?发几张孩子睡着之后天使般的模样、吃饭或玩耍时开心的样子,就是妈妈们在展示今天的劳动成果吧。

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实际上计算中并没有考虑到强度的衰减,放射性元素在体内的有效存积,人在不活动时呼吸速率的减缓等因素,因而4.2年的结果是一个非常保守的估计。这也是为什么美国环境保护署和能源部声明的标题是这样说的:“Radiation Monitors Confirm No Radiation Levels of Concern have reached the United States”(辐射监测站确定没有可担心的辐射到达美国,www.epa.gov/radiation)。

上班虽累,但是至少还有明码标价的工资。如果天天在网上发工作的内容,还能打造一个努力工作的形象。然而不要忘了,养娃也是又脏又累的无偿劳动,妈妈们晒个娃,也是工作的不容易啊。

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