核辐射和放射性核素的应用已有百年历史。虽然它给人类带来巨大利益,但在使用不当时也会对人体造成一定程度的影响和危害。
为了保证人们的健康与安全,必须确立防辐射的基本原则,并制定必要的防护标准,了解核辐射种类,采取有效的措施,减少核污染对身体的危害。
核事故灾难
1.三英里岛核事故
1979年3月28日凌晨,在美国宾夕法尼亚州哈里斯堡东南16千米处的三英里岛核电站2号反应堆发生的一次放射性物质外泄事故。
事故导致电站周围80千米范围内生态环境受到污染。这是人类发展核电以后首次引起世人注目的核电站事故。事故延续到4月2日早晨才得到控制。整个过程虽只有3名工作人员受到过量辐照,但因是首例大量报道的核事故,所以受到世人关注,对世界核能的利用和发展造成重大影响。
2.切尔诺贝利核事故
切尔诺贝利核电站位于在乌克兰首府基辅的北部,作为当时世界上最大的核电站,切尔诺贝利一度是国家强大的象征。1986年4月26日凌晨1时24分,切尔诺贝利核电站4号核反应堆不幸发生爆炸,并很快熔毁。爆炸发生后,当局从这一地区撤出了10多万人。据官方公布的数字,爆炸事件发生后,有31名紧急支援人员死亡,而此后乌克兰及其邻近地区儿童甲状腺癌的发病率就逐年上升,几乎是正常发病率的100倍。乌克兰政府公布的分类赔偿名单中有近300万人,这些人可以得到政府提供的为数不多的福利。在14年里,乌克兰共有336万人遭到核辐射侵害,参与核事故救援工作的35万人中,身体健康的已不到10%。2001年4月,联合国发表了一份对切尔诺贝利核灾难后果重新评估的报告,指出最快要到2016年才能知道核灾难受害者的确切人数。
切尔诺贝利核电站原有4个反应堆(即4台机组),17年前的爆炸毁掉了4号机组,第2、第1号机组也于1991年发生故障先后停止运转。苏联政府曾经作出1993年前关闭整个核电站的决定,但独立后的乌克兰在发展本国经济的过程中一直处于艰难跋涉的困难境地,1993年10月乌议会撤销了关闭整个电站的决定,希望继续利用该电站缓解国内严重的能源短缺。自爆发核灾难以来,乌政府每年需要拨款10亿美元用于消除灾难后果,迄今已耗资140余亿美元。乌克兰政府多次向国际社会承诺将全面关闭切尔诺贝利核电站,但前提是必须获得国际上相应的经济援助,以补偿因关闭电站而造成的损失。西方国家已经承诺,将在2015年前援助乌克兰7亿多美元,在出事故的第4号反应堆周围建起一个新的“石棺”,以防止核辐射外泄。
现在将爆炸的核反应堆包裹起来的“石棺”是灾难发生时紧急“建”成的,当时燃烧的核反应堆被喷撒了大量沙子和水泥,又放上了重达数百吨的钢板,几乎变成了一座钢筋混凝土制成的“石棺”。“石棺”
里潜藏着近200吨重的放射性熔质、尘埃、有毒物质和各种建筑碎片。
这座反应堆尚未完全封闭起来,每年渗透到里面的自然降水有3000立方米之多。顶部随时都有塌陷的可能,随着水的大量进入和流出,钚和铀等放射性物质也会跟着泄漏出来。如何控制水和尘埃的问题一直没有解决,核燃料必须要抽出来,否则还会再次发生事故。这是一项非常紧迫、难度极大的工程,因为世界上目前还不曾有过这样的先例。
西方国家担心切尔诺贝利悲剧重演而影响全球环境,多年来不断敦促乌克兰政府彻底关闭切尔诺贝利核电站,同时答应向乌克兰提供经济补偿。1995年12月,乌克兰与西方七国和欧盟签署了《关闭切尔诺贝利核电站相互谅解备忘录》。
根据这项文件,乌克兰承诺在2000年以前关闭电站,西方则向乌克兰提供至少30亿美元的援助,包括完成乌境内的赫梅利尼茨基核电站2号反应堆和罗夫诺核电站4号反应堆的后期建设。
切尔诺贝利核电站2000年12月15日终于完成了它的历史使命,正式全部关闭,全世界似乎都轻松地出了口气。然而,切尔诺贝利核电站核爆炸引发的灾难,至今贻害无穷。关闭是否意味着这里的梦魇已经结束?很显然核事故给人们造成的创伤远远超出了事实本身。也许,要人们忘却像切尔诺贝利这样的梦魇不仅需要时间,还需要人类做出更多的努力。
3.日本福岛核电站事故
2011年3月11日下午,日本发生了9级大地震,受大地震影响而自动停止运转的东京电力公司福岛第一核电站,1号机组中央控制室的放射线水平已达到正常数值的1000倍。这一核电站大门附近的放射线量12日上午9时10分已经达到正常水平的70倍以上。
3月15日晨,日本福岛第一核电站2号机组发生爆炸,压力控制池受损。当天上午在福岛第一核电站正门附近监测到每小时8217微西弗的辐射,这一辐射数值相当于普通人1年从自然界遭受辐射的8倍多。日本政府根据国际核事故分级表将此次福岛核电站事故定级为4级(最高7级)。
在千年一遇的地震与海啸的双重打击下,冷却系统遭到毁灭性打击的福岛核电站,是在建成以后的25年间,日本国内发生事故最多的核电站。
当9级大地震以后的巨大海啸袭击了福岛核电站,福岛核电站4号机组正在使用的核燃料棒因要定期检查都已经被取出(反应堆停止工作),放在一直装满冷却水的净水水池中。但是这个水池因为海啸的原因,很多冷却水都已经被冲走,这就造成了随后原因不明的火灾以及大量的放射性物质外泄。
由于冷却水池中的核燃料棒开始变得过热,随后产生了水蒸气,甚至有一部分核燃料棒裸露在空气中,情况极其危险。最后由热量引起火灾和爆炸,冷却水池上的房顶一部分被烧毁,放射线跑到大气中去了。
在日本地震造成严重破坏近两个星期之后,日本当局在国内发现了更多被核污染的蔬菜和水源。日本首相警告全日本的消费者不要食用从福岛辖区收割的蔬菜,其中包括甘蓝,花椰菜和菠菜等。这是菅直人在福岛第一核电站于3月11日遭受大地震和海啸的严重损坏并引发核危机后,首次发布限制消费令。
除了蔬菜,东京当局政府还表示,东京地区的一个自来水净化厂的水被发现放射性碘的含量超过了可饮用限制值的两倍以上。该自来水净化厂的放射性碘经检测覆盖了东京23个区和五个城市,包括武藏野、三鹰市、町田、多摩和稻城。
认识常见的辐射物
1.电离辐射
辐射是以电磁波和粒子(光子)能量束的形式传播的一种能量。按照产生电磁波的不同原因可以得到不同频率的电磁波。无线电波、红外线、太阳光、紫外线、X射线及伽马射线等都是电磁波。辐射有电离辐射与非电离辐射之分。核辐射是来自于原子核的辐射。对人类有影响的核辐射属于电离辐射,通常是指:阿尔法及贝塔带电粒子,伽马射线和中子等。电离辐射又可分为天然辐射和人为辐射。
(1)阿尔法粒子
阿尔法粒子是氦原子核,这种粒子质量大且带电荷多,穿透物质的能力较弱,且射程短,在空气中的射程为3—4厘米左右,在水、纸张、生物组织中的射程约为几十微米,一件工作服就足以将其挡住,所以它对人体的外照射(放射性物质在生物体外所产生的照射)危害可以不考虑。但阿尔法粒子的电离本领很大,一旦进入人体,会造成危害性很大的内照射(放射性物质进入生物体内所引起的照射),其主要途径是通过饮食、呼吸和皮肤创口渗入等),在防护上要特别注意防止内照射。
(2)贝塔粒子
贝塔射线是高速电子,具有较大的穿透能力,在空气中的射程可达几米。能量为70K电子伏特的贝塔射线就能穿透人体皮肤角质层而使组无处不在有织受到损伤。因此,贝塔射线对人体可以构成外照射危害。但它很容易被有机玻璃、塑料以及铝板等材料屏蔽。其内照射危害比口射线小。
(3)伽马射线
伽马射线同X射线一样是由光子组成的,在阿尔法、贝塔和伽马三种射线中,伽马射线的穿透能力最强,一个能量为1兆电子伏特的伽马射线就可以穿透人体。因此,外照射防护中,对伽马射线的防护最重要。但由于伽马射线是不带电的光子,它不能直接引起电离,所以对人体的内照射的危害反而比较小。
(4)中子
中子本身不带电荷,但一旦射入生物组织中,会与其他原子核发生反应,产生阿尔法、贝塔带电粒子和伽马射线等,引起组织的严重损伤。
2.天然辐射
放射性物质和辐射是无处不在的,人类一直生活在一个辐射环境中,每时每刻都受到阿尔法、贝塔和伽马射线的照射。实际上,人体最大能够承受一次0.25希沃特的集中照射而不导致遭受损伤(按照每个人的抵抗能力和体质不同有所差异)。
日常生活中,辐射来自宇宙及人类活动,存在于水、大气、土壤(岩石)和食物中。地球上大多数人受到的天然辐射剂量约为1米希沃特年,有些地区较高,超过10米希沃特年;人类受到的人为辐射剂量约为1米希沃特年左右。这些辐射来自下述几个渠道:
(1)宇宙射线
宇宙射线可分为初级宇宙射线(来自银河系、太阳系等星体的射线,主要是高能粒子,如质子、阿尔法粒子、电子和其他多电荷粒子,其能量可高达109—1019电子伏特)和次级宇宙射线(即初级宇宙射线进入地球大气层,与大气气体的原子核发生反应后产生的介子、中子和伽马射线、高能电子等)。
宇宙射线的强度随海拔高度和地球纬度的变化而有显着差异,海平面为0.28米希沃特年,每增高50米增加0.01米希沃特年,当海拔高度为20公里时,达到最大值。
高纬度比低纬度的强度大,中纬度(50度)海平面上的宇宙射线强度为O.5米希沃特年。
(2)地壳
一般,人类受到来自地壳的放射性辐射剂量大约为0.29—1.30米希沃特年,随不同地区和不同地质构造而变。地壳中的放射性主要来自于铀系和钍系,以及同位素14C和40K。
花岗岩中的放射性活度很高,含有机物的页岩中的放射性活度也较高,石灰岩中的放射性活度较低。
居住在花岗岩地带的人所受的辐射为1.2米希沃特年。
(3)空气中的放射性
空气中的放射性主要来自于地面扩散出来的氡和钍射气,对人体的辐照剂量当量约为0.045米希沃特年,受地域影响很大,矿井或洞穴内要比地面大气高5个量级。
(4)水
土壤、岩石中的放射性会溶于水中,无论是地表水还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)人体内部
人类生存环境中的放射性可直接或间接进入人体。人体内的放射性剂量约为0.15—0.20米希沃特年。
(6)生活中
现代社会中,人类经常受到各种人工辐射源的辐射,如看电视、乘飞机、吸烟、拍X光片等。据估计,如果把医疗用的X射线除外,天然辐射源和人工辐射源对每个人的辐照剂量范围为1.15—2.15米希沃特年。如果做肠胃系统的X光造影,则受到的辐射剂量可能超过4.25米希沃特年。统计人类所受到的有效辐射剂量中,大约有49.5%来自氡气及其衰变子体、17.5%来自陆地伽马射线、15%来自宇宙射线、7%来自辐射医疗、1%来自其他人为辐射照射、10%来自人体内的40K等。
核辐射危害
由于原子能工业的发展,放射性物质在医学、国防、航天、科研、民用等领域的应用不断扩大。由于放射性物质是一种能连续自动放射射线(阿尔法、贝塔、伽马射线)的物质,在使用过程中极可能导致放射性污染,所以放射性污染已成为人们关注的重要问题。
我们通常把放射源发出粒子波的现象叫作放射性。有两种情况能够发生放射现象,一种是放射源自发地发生放射现象,叫做核放射性蜕变,即自发放射;某些元素的不稳定原子核可以自发地放射出各种粒子波。另一种是放射源在外来能量的作用下发生放射现象,叫作受激放射。比如激光、热辐射、电磁波、核辐射等。
放射性污染,是指人类在利用放射性物质时释放的各种放射性核素。一般放射性核素可通过呼吸道吸入、消化道摄入和皮肤或黏膜侵入等三种途径进入人体并蓄积,超过一定量时会对人体造成危害。
放射性污染分为天然放射性污染和人工放射性污染两类。其中,天然放射性辐射占50%以上,其余是人为放射性污染引起的辐射。
天然放射性污染有来自地球外的宇宙射线。近年来大气污染使臭氧层遭到严重破坏,在地球两极先后出现臭氧空洞,使直接照射到地球表面上的宇宙射线大大增加,对地球上的生物构成严重威胁;铀、钍等矿床、土壤、水和大气中均含有天然放射性物质。食品中也含有放射性物质。
人工放射性污染有核武器实验、核原料的开采加工、核反应堆和原子能发电站、核动力潜艇和航空器、高能粒子加速器以及医学、科研、工农业各部门开放性使用放射性核素等。
一些超级大国为了争夺“世界霸主”地位,搞核试验和核军备竞争。据资料统计,自1945年美国第一次使用核武器至美苏等国签署“禁止在大气层、宇宙空间和水下进行核武器试验条约”的1963年8月,美苏共进行了354次大气层核试验,92次地下核试验,6次水下核试验,共计452次核试验。这些核试验的放射性残留物基本上散失在空气中、土壤中和水里。农作物吸收这些放射性元素后,使食品中含有放射性物质。
日常生活中常见的含有放射性物质有:磷肥、打火石、火焰喷射玩具、夜光表、彩色电视机、电子游戏机、计算机、激光玩具等。它们均可辐射不同强度和剂量的放射线。
一切形式的放射线对人体都是有害的。组成放射线的微观粒子能量大、穿透能力强,作用到人的肌体组织上后,使分子或原子获得能量而变得不稳定,肌体分子化学键断裂和重新组合成新物质过程中,产生各种变异细胞,即包括癌细胞在内的病体细胞,发生在脑部的放射性辐射可以扰乱神经中枢组织,引起各种精神障碍病。
在各种常见射线中,阿尔法射线的能量大、射程短、致伤集中,它进入肌体内照射产生的危害大,贝塔、伽马射线较次之。伽马射线的穿透能力最强,体外照射危害性最大,阿尔法、贝塔次之。
人体受到过量的放射线照射所引起的疾病称为“放射病”。放射污染对人体的危害可分为急性、慢性和远期影响。
1.急性放射病