3月份福岛第一核电站发生的灾难释放的辐射量远超日本政府所宣称的。一项研究1得出了这一结论，该研究结合了来自全球的放射性数据，以估计被摧毁的核电站的排放规模和最终去向。
该研究还表明，与政府的说法相反，用于储存乏核燃料的燃料池在长寿命环境污染物铯-137的释放中发挥了重要作用，而这本可以通过迅速采取行动来避免。该分析已在《大气化学与物理》杂志上在线发布，供公开同行评审。
领导这项研究的挪威空气研究所大气科学家安德烈亚斯·斯托尔认为，这项分析是迄今为止最全面的努力，旨在了解福岛第一核电站释放了多少辐射。“这是一项非常有价值的贡献，”斯德哥尔摩瑞典国防研究机构的大气建模师拉斯-埃里克·德·盖尔说，他没有参与这项研究。
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重建工作依赖于来自日本和世界各地数十个辐射监测站的数据。其中许多是维也纳《全面禁止核试验条约》组织运营的全球核武器试验监测网络的一部分。科学家们添加了来自加拿大、日本和欧洲的独立站的数据，然后将这些数据与欧洲和美国的大量全球气象数据相结合。
斯托尔警告说，由此产生的模型远非完美。在福岛事故发生后不久，测量数据很少，一些监测站由于放射性污染而无法提供可靠的数据。更重要的是，反应堆内部究竟发生了什么——这是理解它们排放物的一个关键部分——仍然是一个可能永远无法解开的谜。“如果你看看切尔诺贝利的估计，25年后你仍然会有很大的不确定性，”斯托尔说。
尽管如此，这项研究提供了对事故的全面看法。“他们真的采取了全球视角，并使用了所有可用的数据，”德·盖尔说。
挑战数据
日本调查人员已经制定了详细的时间表，描述了3月11日地震引发灾难后的事件。地震撼动福岛第一核电站的六个反应堆几小时后，海啸来袭，摧毁了旨在在紧急情况下冷却反应堆的关键柴油备用发电机。几天之内，事故发生时正在运行的三个反应堆过热并释放出氢气，导致大规模爆炸。最近从第四个反应堆中移出的放射性燃料当时被保存在一个存储池中，3月14日，该池过热，可能在接下来的几天里引发了建筑物内的火灾。
但是，计算来自核电站的辐射量比重建这一连串事件要困难得多。日本政府在6月发布的最新报告称，该核电站释放了1.5 × 1016贝克勒尔的铯-137，这是一种半衰期为30年的同位素，是造成核电站长期污染的主要原因。据官方政府估计，释放出的氙-133数量要大得多，为1.1 × 1019贝克勒尔。
这项新研究对这些数据提出了质疑。根据其重建结果，该团队声称，事故释放了约1.7 × 1019贝克勒尔的氙-133，大于切尔诺贝利估计的总放射性释放量1.4 × 1019贝克勒尔。德·盖尔说，福岛事故中有三个反应堆爆炸，这解释了氙气总量如此巨大的原因。
氙-133不会对健康构成严重威胁，因为它不会被人体或环境吸收。然而，铯-137的沉降物更令人担忧，因为它会在环境中滞留数十年。新模型显示，福岛释放了3.5 × 1016贝克勒尔的铯-137，大约是政府官方数据的两倍，是切尔诺贝利释放量的一半。德·盖尔说，这个较高的数字显然令人担忧，尽管持续的地面调查是真正确定公共健康风险的唯一方法。
斯托尔认为，该团队的结果与日本政府的结果之间存在差异，部分原因可以用使用了更大的数据集来解释。日本的估计主要依赖于来自日本境内的监测站的数据3，这些数据从未记录到大量吹到太平洋上，并最终到达北美和欧洲的放射性物质。“考虑到漂流到太平洋的辐射对于真正了解事故的规模和性质至关重要，”神户大学的放射物理学家山内智也说，他一直在测量福岛周围土壤中的放射性同位素污染情况。
斯托尔补充说，他对负责官方估计的日本团队表示同情。“他们想尽快拿出成果，”他说。群马大学的火山学家早川幸夫也对事故进行了建模，他指出，两项研究之间的差异可能看起来很大，但模型中的不确定性意味着这些估计实际上非常相似。
新的分析还声称，储存在4号机组燃料池中的乏燃料释放了大量的铯-137。日本官员一直坚称，几乎没有放射性物质从燃料池中泄漏出来。然而，斯托尔的模型清楚地表明，向燃料池中注水导致该核电站的铯-137排放量明显下降（见“辐射危机”）。这一发现意味着，如果早些时候对燃料池进行注水，本可以避免大部分沉降物。
日本当局继续坚称乏燃料不是污染的主要来源，因为燃料池本身似乎没有遭受重大损坏。“我认为4号机组的释放并不重要，”日本原子能机构（茨城）的科学家、帮助制定日本官方估计的千野正道说。但德·盖尔表示，新的分析表明燃料池“看起来令人信服”。
最新的分析还提供了证据，表明氙-133在地震发生后，在海啸淹没该地区之前就开始从福岛第一核电站释放出来。这意味着，即使没有毁灭性的洪水，仅地震就足以对核电站造成损害。
日本政府的报告已经承认，福岛第一核电站的震动超过了该核电站的设计规范。反核活动家长期以来一直担心政府在核电站许可时未能充分解决地质灾害问题（参见《自然》448, 392–393; 2007），而氙气的气味可能会促使人们重新考虑反应堆安全评估，山内说。
该模型还显示，这次事故很容易对东京人民产生更具破坏性的影响。事故发生后的最初几天，风向是吹向大海，但在3月14日下午，风向转回岸边，将大片放射性铯-137云团带到该国的大片地区（见“放射性同位素重建”）。在降水的地方，沿着该国中部山脉和核电站西北部，后来在土壤中记录到更高水平的放射性；值得庆幸的是，首都和其他人口稠密地区天气干燥。“有一段时间，相当高浓度的放射性物质掠过东京，但没有下雨，”斯托尔说。“情况本可能更糟。”
大卫·西拉诺斯基和野泽里奈的补充报道。
本文经《自然》杂志许可转载。本文于2011年10月25日首次发表。