核医学科

关于《切尔诺贝利》的前世、今生

时间:2019-06-17

当《权游》系列告终之时,HBO新推出的一部美剧《切尔诺贝利》妥妥地占据了收视榜首,这部仅有五集容量的迷你剧,将1986年4月26日发生在乌克兰的切尔诺贝利核爆炸事件再次成为人们关注的焦点。

首先科普一下,《切尔诺贝利》讲的是1986年前苏联发生的那场人类历史上迄今为止最严重的核泄漏事故。在1986426日凌晨123分,乌克兰普里皮亚季邻近的切尔诺贝利核电厂的第四号反应堆发生了爆炸。连续的爆炸引发了大火并散发出大量高能辐射物质到大气层中,这些辐射尘涵盖了大面积区域。这次灾难所释放出的辐射线剂量是二战时期爆炸于广岛的原子弹的400倍以上。至今为止,造成9.3万人死亡,致癌人数:27万人,为此付出的经济损失是两千亿美元,是近代历史中代价最“昂贵”的灾难事件。至今“切尔诺贝利”这个词语本身也成了黑暗与灾难的代名词,代表了本不该出现在人类社会的核事故,更多地代表人们的绝望和无助。

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1、核电站——世界、中国

在我们唯一家园地球上,核电站不止切尔诺贝利一座。数据显示:截止到20193月,世界范围内已经建成并投入生产的核电站共有约400座,另外正在建造的核反应堆多达267座。虽然中国是发展中国家,但我国每年核能发电的总电量,仅次于美国、德国、日本,位居世界第四位。

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中国核电站分布图(2016)  图源:百度百科

我们尽享了核能作为清洁能源的好处,那么核能是否是安全的能源呢

2、核电站的安全防护

核电站是一种通过适当的装置将核能转变成清洁电能的设施,它通过核反应堆来代替传统火电站的锅炉,以核燃料在核反应堆中发生核裂变来产生热量,从而达到由核能转变成热能来加热水产生蒸汽的发电模式,核反应有两种:核聚变与核裂变。

为了减少核反应堆可能出现危害的情况,科学家们除了挑选核裂变作为核电厂核反应堆的主要反应方式,同时在核电站的设计上也增加了不少安全措施。

核电站设计之初,为了避免对环境产生超出负荷的影响,以及为了对特殊情况能及时采取补救措施,核电站一般都会将选址建立在沿海地区,以期在能便捷的获取冷却水的同时,能快速大量的获得应急用水,避免核反应堆由于过热而导致失控;在核电站建造过程中,除了严格选取建材和使用精细加工制造技术外,还会预留一定的安全逾度,给予反应堆一些弹性容错区间;而在安全控制方面,操作人员也会定期探测设备是否出现初始故障,将故障扼杀于萌芽之中,避免危害扩大。此时就不得不提,在建设之初预设的几套专设安全设施了,有了他们的保驾护航,诸如主冷却剂管道断裂、全站停电、蒸汽管道破裂等,这些所谓设计基准事故都能完美防范。

                                                                 3、切尔诺贝利核电站

1、原理

既然在核电厂的设计上早有如此规范化的措施了,那么为何切尔诺贝利核电站还会发生如此之巨大的爆炸呢?

首先请了解切尔诺贝利核电站的工作原理——石墨反应堆(RBMK)是核裂变反应堆中的一种,也是最常用、最早使用的一种。石墨具有良好的中子减速性能,最早作为减速剂用于原子反应堆中,铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点、稳定、耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。

这种反应堆安全控制最大的关键是对控制系统中的正反馈系统进行调节,避免反应堆在水沸腾产生空泡时,由于水吸收中子的减少而增加反应率,从而形成正反馈造成不稳定。这个仅仅几秒钟就能完成的反应过程,以人类的反应速度来控制根本就不算难事,更何况当时的切尔诺贝利核电站的反应堆是通过自动化计算设备和控制棒自动控制功率的,其安全性可以说是极有保障。

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采用RBMK反应堆的电站结构图源:百度百科

至于大家经常听到有这样的新闻:美国要求朝鲜、伊朗拆除其石墨反应堆,然后美国为他们建造轻水反应堆;这其中的原因是石墨反应堆中产生的核废料更容易提取核燃料钚,钚可用于制造核弹。

2、切诺尔贝利核电站事故过程(目前仍无定论):

时间穿越到1986425日深夜,4号反应器预定关闭以作定期维修及测试,并决定在这场合作为测试反应堆的涡轮发电机能力的机会,在电力损失情形下,发充足的电供给反应堆的安全系统动力。为了在更安全、更低功率地进行测试,当晚参与测试的工程师们在实验开始之初,断开了反应堆的安全系统,防止其他设备在运转期间的合理误差引起的异常情况,干扰对涡轮发电机的测试。

按测试计划,切尔诺贝利4号反应器的能量输出需要从正常功率的3.2千兆瓦特减少至700百万瓦特。但是,由于实验开始的延迟,反应堆控制员太快地减低能量水平,使得实际功率输出下降到只有3百万瓦特。结果,因中子吸引而成的裂变产品氙-135大大增加了。虽然力量下落的标度接近由安全章程允许的最大限制,但员工组的管理者选择不关闭反应堆并继续实验。紧接着,实验决定“抄捷径”将上升功率输出到200 百万瓦特,最终造成了切尔诺贝利核事故。

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燃烧着的切尔诺贝利核电站四号机组   爆炸之后的切尔诺贝利核电站0

4、事故的处理

1986年的4月26号凌晨的切尔诺贝利核电站4号反应堆发生了爆炸,并导致其周围的反应堆相继爆炸,连锁爆炸散逸出大量的高能辐射物质到大气层中,不仅造成了大量的经济损失,大量当地民众不同程度受到了核辐射的危害,纷纷背井离乡。

于此同时前苏联为了减少核事故对其本国对世界的影响,在事故发生后相继派出近60万人次的军队与维修科研人员赶赴切尔诺贝利城,对核电站泄漏一事经行大规模的抢修,尽力将爆炸的明火扑灭,但是反应堆所释放的强辐射,让抢险的劳工无法进入,只能先由军方派遣直升机空投硼、砂子以及铅等混合物,浇灌在核反应堆上,暂时隔绝核反应堆的强放射性,再凭借重型运输车,将外面组装好的石棺构件一件一件运入核电站内,并在暂时被覆盖的核反应堆上,由工程师完成构件的组装工作。

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正在搭建石棺的工程师 发生爆炸的四号反应堆及覆盖在上面的石棺

图源网络

爆炸发生二十年后的2006年,石棺外表面的照射度仍有750毫伦琴,远高于20毫伦琴的安全值,加固石棺的焊接工人工作两个小时就要轮换,隔离区内的平均照射度也依然大于100毫伦琴。为了持续减轻辐射散逸对于环境的危害,乌克兰政府在2016年重新为核电站反应堆完成建造新的石棺,来防止辐射外溢。

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左起02年,11年,13年,16年切尔诺贝利新石棺的卫星航拍 图源:Google earth

核事故并非无妄天灾,在全球科技飞速发展的今天,在自动化管理及各种科学检测多次实验的前提下,人类已经能够将核事故的发生概率控制到最低。在核电站工作人员的规范守则之下,核电站并不会衍变为一场核事故的开端,而是一种为大家提供更好、更清洁能源的途径。

文章看到最后,肯定不少读者的心里会有这样的顾虑:生活在核电站周围安全吗?如何做好核事故的安全防护?

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5、公众的核事故辐射防护

核电站在运行过程会产生少量放射性物质。其中,放射性废气、废水在排入环境之前要经过各种处理,使排放量尽可能降到最低(一般远低于国家规定的排放现值)。而且,废气、废水的排放量要受各级环保部门的严格监督,这就保证了核电站只有极少量的放射性物质排入环境,不会造成环境放射性水平发生可以觉察的变化(即用环境监测方法一般是测量不出来的)。而在反应堆的堆芯损坏事故中,包含核裂变产物的混合放射性物质会释放到外部。放射性铯和碘是危害身体健康的主要放射性核素。  

在发生核电站事故情况下,为避免或减少公众受到放射性照射,应该对公众采取防护措施。防护措施包括紧急防护行动和较长期的防护行动。

首先不要抱着看热闹的心态,驻足围观。一旦在空气中看见了蓝色辉光,那么代表着契伦科夫辐射——放射性尘埃中带电粒子在空气高速运动产生的辐射效应。而HBO同名剧结束的时候也公开了当年那些站在天桥围观核电站爆炸事故公众的悲惨结局——无一生还。接下来就需要大家勾画重点了:

第一、尽可能获取可信的关于突发事件的信息,了解政府部门的决定、通知。根据地方政府的安排实施有组织、有序地撤离。应通过各种手段保持与地方政府的信息沟通,切记不可轻信谣言或小道信息。比如媒体报道日本福岛核电站事故发生之后,我国沿海地区群众曾将超市的含碘食用盐抢购一空。

第二、迅速采取必要的保护自己的防护措施。放射性核素主要通过以下途径对人体造成危害,一是直接吸入被放射性烟云污染的空气;二是食入受放射性物质污染的食物和水;三是经皮肤吸引进入体内,这种影响比较小,而破损的皮肤要比正常的皮肤高好多倍。

具体措施比如可以选用就近的建筑物进行隐蔽,应关闭门窗,关闭通风设备。采取呼吸防护,包括用湿毛巾、布块等捂住口鼻,可使吸入放射性物质所致剂量大大减少。体表的防护可用各种日常服装,包括帽子、头巾、雨衣、手套和靴子等。对已受到或可疑受到体表放射性污染的人员进行去污,只要告诉有关人员用水淋浴,并将受污染的衣服、鞋、帽等脱下存放起来,直到以后有时间再进行监测或处理。

第三、核与辐射突发事件发生后,人有可能摄入放射性碘,并集中在甲状腺内,使这个器官受到较大剂量的照射。人体碘的主要来源是甲状腺的吸收,甲状腺靠碘来产生甲状腺激素。碘片(KI)是稳定性碘,它可以使甲状腺内的碘饱和从而阻止放射性碘的摄入。

这种处理的效果与给药时间有很大的关系。摄入后4小时给予稳定性碘化合物,只能降低甲状腺剂量的50%左右。吸入放射性碘一天之后,封闭甲状腺已经无效。事故时摄入放射性碘后应尽快给予一次量的碘化钾,给予稳定性碘的量应根据病人的年龄确定:婴儿(不喂奶的) 1020mg110岁儿童2050mg1118岁青少年50100mg;成人100300mg。根据摄入131I污染食物的危险情况,如牛奶、叶菜或新鲜水果等的污染情况,这种措施可持续几天。当然碘片的服用不能仅凭个人主观臆断或因恐惧而擅自服用,要根据政府在评估事故状态以后做出的决定是否需要服用碘片。

最后要说明的是,切尔诺贝利灾难造成的影响与伤害仍未停止,虽然该事件发生距今已有33年,但由此造成的致命物质将污染切尔诺贝利周边要长达320年以上,而核泄漏彻底停止要900年以上。

再回首整个切尔诺贝利核事故,美剧《切尔诺贝利》的叙述,部分俄罗斯媒体认为HBO的高分美剧《切尔诺贝利》有刻意抹黑俄罗斯之嫌。毕竟,美国自家发生的核电站事故也不少,只是人家提前做好了宣传舆论工作,所以引起的关注较少。当然了,人们可能不了解真相,但人们最终都会成为真相。

美剧千万部,理性追剧第一位!




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