日本核危机专家解答《自然》杂志读者提问

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


在4月6日上午,我们在《自然》杂志的同事进行了一场关于福岛第一核电站危机的在线问答活动。访问者向英国朴茨茅斯大学的环境物理学家吉姆·史密斯和《自然》杂志高级物理科学记者杰夫·布鲁姆菲尔提问。布莱恩·欧文担任主持人。

 

以下是时长一小时的问答活动的编辑摘录。点击此处查看完整记录,点击此处查看《大众科学》关于该危机的其他文章。


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布莱恩·欧文

首先,有几个人询问前往该地区旅行的安全性,包括一位女儿在日本留学的家长,以及一位即将前往韩国的旅行者。吉姆,您能告诉我们旅行者面临的辐射风险吗?

        

吉姆·史密斯

我猜到会有人问这个问题,所以我事先准备了一个答案

 

前往日本以外的国家旅行没有明显的风险——您在飞行过程中受到的宇宙射线辐射剂量可能比您从辐射中受到的剂量高得多。即使在日本,辐射风险也非常非常低。这是因为(1)受污染的产品被排除在食品供应之外(2)除了在40-50公里范围内的区域外,来自沉积放射性的风险不大。(3)目前引起所有担忧的放射性碘正在衰变。所有碘将在几周内消失。我更担心地震、海啸和核事故对服务造成的破坏和引起的焦虑。

        

[来自ZoeyZoey的问题:]

尽管在日本周围的水域中铯137和碘131的含量很高,但许多人认为这不值得担忧,因为海洋有能力大量稀释放入其中的物质。您认为其他国家应该担心吗,还是您同意海洋可以解决这个问题?

 

吉姆·史密斯

是的,海洋系统中放射性物质的稀释量非常大。当任何污染物越过海洋到达其他国家(如果有的话)时,浓度将非常小,不会造成任何风险。海洋系统的主要担忧在于福岛当地地区。

        

[来自桑尼·特伦奇(Sonny Trench)的问题:]
那么迁徙的受污染鱼类呢?

 

布莱恩·欧文
这是一个好问题,我自己也想知道。

 

吉姆·史密斯

这是一个好问题。不确定该地区的鱼类是什么物种以及它们可能迁徙多远。如果它们在受污染的区域停留很长时间(放射性物质需要时间才能通过水生食物链进入鱼类),它们可能会被污染。在迁徙过程中,它们也会通过排出体外而失去一些放射性物质(I-131会全部衰变),但一些Cs-137可能会保留下来。我想他们必须监测是否有迁徙物种。

 

[来自玛格德琳·卢姆(Magdeline Lum)的问题:]

您预计福岛局势将持续多久?主流媒体将其描绘成灾难片,现在似乎不知道该怎么办,因为没有可预见的结论。

 

杰夫·布鲁姆菲尔

公平地说,玛格德琳,我认为现在每个人都感到茫然。反应堆的情况不可预测,下一步措施远不明确。我们可以说的是:福岛的局势将持续数年。首先,需要控制反应堆,然后需要进行清理,这将非常困难……

 

杰夫·布鲁姆菲尔

我今天早些时候查看了1957年发生的英国温斯克尔事故。清理工作仍在进行中。三里岛花了14年。我不确定福岛属于哪种情况,但这将超过十年。可能几十年。

 

布莱恩·欧文

我们在这里和博客上还收到了一些关于日本食品和牛奶安全性的问题。吉姆,您能谈谈您的看法吗?

 

吉姆·史密斯

正如我在上面关于旅行的答案中所说的那样——我认为在日本摄入受污染的食物/牛奶/水不会有明显的风险。水中的含量现在非常低,日本当局正在努力将受污染的产品排除在食品供应链之外。考虑到他们还要应对地震和海啸,这将是一项艰巨的任务。我不能肯定地说不会有一些“受污染”的产品溜过关,但我会强调,食用一些超出限量的产品的风险仍然非常低。这些限值设定为可以在该水平上长期食用产品。因此,如果有人不小心食用了超出水平的产品,并不意味着他们会受到不安全的剂量。

 

[来自德鲁·怀特(Drew Wight)的问题:]

展望未来,如何以不同的方式设计核电设施(尤其是在地震多发地区)以承受地震活动?

 

杰夫·布鲁姆菲尔

许多较新的设计被认为是“被动安全的”,这意味着即使控制室完全被摧毁或丧失能力,反应堆也会自行冷却下来。

 

我认为一个更困难的问题是如何使现有反应堆更安全。就福岛第一核电站而言,柴油备用发电机相对于海岸的位置显然是一个问题。我估计世界各地的监管机构将审查各种备用系统的数量和状态,看看是否可以改进。

 

[来自莉齐(Lizzie)的问题:]

摄入辐射(鱼、海带)与外部暴露于辐射的影响有很大区别吗?

 

吉姆·史密斯

主要区别在于它会在您的体内停留一段时间。这在风险模型中被考虑在内。例如,Cs-137会在几个月内从体内排出,而I-131会更快地排出。有些人也认为风险更大,因为放射性物质在您体内。我不同意。区分“内部”和“外部”发射器有点虚假。X射线或外部伽马射线会在体内产生高速电子,就像内部发射器一样。正是高速电子引起电离,可能导致DNA损伤和癌症——它们来自哪里并不重要。

 

[来自朴珍珠(Chinju Park)的问题:]

如果需要数十年时间,这是否意味着放射性物质的扩散会在那段时间内持续?

 

杰夫·布鲁姆菲尔

吉姆可能对此也有一些想法,但我不认为我们需要担心辐射的持续扩散。一方面,燃料将在未来几年继续冷却,并且会比现在安全得多。另一方面,工程师应该能够采取一些措施来减少任何逃逸的辐射的扩散。我已经看到东京电力公司正在现场喷洒树脂,以减少放射性粉尘,例如。

 

这并不意味着在未来不会有大量释放,但总的来说,我预计现场的辐射会减少。

 

吉姆,有什么要补充的吗?

 

吉姆·史密斯

放射性Cs-137会在土壤中保留数十年(每30年减少一半)。它不会扩散太远——少量是通过风和水传播的。由于反应堆现在(希望)更加稳定,因此土地系统的问题是已经存在于土壤中的放射性物质。

 

[来自克里斯(Kris)的问题:]

据报道,1号机组的燃料棒暴露率高达70%,他们正在通过注入氮气来稀释氢气浓度。这意味着1号机组的冷却已经失败……可能是由于盐的积累(没有水循环)。在您看来,最坏的情况是什么?

 

杰夫·布鲁姆菲尔

我们在本周早些时候我写的一篇文章中谈论了一些这个问题(https://www.nature.com/news/2011/110405/full/news.2011.211.html)。基本上,如果冷却失败,那么堆芯可能会部分或全部熔化,并最终进入下方的混凝土干井中。这意味着清理工作将需要更长的时间、更高的成本和更大的危险。

 

另一个危险是反应堆内部存在一些短暂的发电裂变,或者反应堆可能会意外重启。这可能会成为一个真正的问题(显然),无论是在辐射释放还是管理事故方面。

 

但目前,发生这种情况的证据很少。正如我之前所说,情况似乎稳定。

 

实际上,我应该补充一点:我们并不真正知道反应堆内发生了什么,但目前看来情况稳定……

 

[来自亚当·F(Adam F)的问题:]

在切尔诺贝利,他们将反应堆封在混凝土墓穴中。这种技术的优点和缺点是什么?在福岛这样做是否弊大于利?

 

杰夫·布鲁姆菲尔

我前几天和某人谈论过这个问题。建造大型混凝土墓穴的风险在于它必须存在数十年,甚至一个世纪。考虑到该地区的地震和其他环境风险,我认为走石棺路线将极其困难。吉姆可能有其他想法。

 

吉姆·史密斯

这对我有道理,但这使得开始退役变得更加困难。

 

[来自霍华德(Howard)的问题:]

据报道的在中子束是否是现场裂变的迹象?关于中子释放的最佳和最坏情况是什么?

 

杰夫·布鲁姆菲尔

啊,是的,神秘的“中子束”。首先,这几乎肯定是一个翻译问题:他们更可能指的是中子“爆发”。其次,我与之交谈过的大多数物理学家都无视了有关该地点附近中子束的报道。原因大致有三个

 

1. 中子极难检测,因此这将是一项艰难的测量。

2. 读数相当低,可能是由于该地点更高水平的伽马辐射造成的噪声引起的。

3. 这根本不合理。读数离建筑物很远。很难理解为什么中子会从安全壳中逸出,即使它们确实被释放了。

 

尽管如此,这些反应堆中肯定存在中子活动,这是燃料中其他裂变产物的结果,而且肯定很危险。

 

吉姆·史密斯

如果发生裂变,你还会看到一些证据,例如在空气和水监测数据中出现非常短寿命的裂变产物 - 我目前还没有看到任何明显的证据,尽管我没有看到该地点的大量空气监测数据。

2011年4月6日,星期三,4:37 吉姆·史密斯

 

[来自 ShelbyShelby 的提问:]

19公里区域周围的大多数辐射读数都是以一种不太科学的方式进行的,通常是从一个点开车到另一个点,没有包括关键的细节,例如读取时的风向。当高读数到低读数的巨大波动可能归因于诸如风向或读数点之间的大面积区域时,我们是否可以相信这些读数的准确性?似乎我们最多只能粗略地了解放射性粒子在这个广阔区域的实际排放情况。

 

吉姆·史密斯

在早期阶段(即当受污染的物质在空气中时),读数将非常依赖诸如风向之类的因素,并且变化会很大。但是一旦放射性物质沉积在地面上,风向就不会影响读数。土壤湿度会影响读数,我注意到读数中会说明是否正在下雨,但它不会产生太大影响。总的来说,我对数据感到满意,但有时很难解释,因为正如你所说,需要更多关于方法等的附带信息。这可能是翻译问题——也许日语版本更完整。

 

杰夫·布鲁姆菲尔

美国能源部已经用飞机进行了一些测量,可以很好地描绘出辐射扩散的区域:http://blog.energy.gov/content/situation-japan/

 

除此之外,我想补充的是,公平地说,这是一个非常艰难的局面。对日本人进行事后诸葛亮很容易,而且在很多情况下这样做也是值得的。但是我们不应该忘记,特别是在海啸过后,仪器设备有限,而且进入该区域也很困难。

 

[来自 Claire CailesClaire Cailes 的提问:]

因暴露于福岛放射性污染而增加的癌症风险与吸烟等其他癌症风险相比如何?

 

吉姆·史密斯

肯定要低得多。举例来说,切尔诺贝利清理人员的平均辐射剂量约为100毫希沃特。这转化为在晚年死于癌症的额外风险约为0.5-1%。持续吸烟者死于吸烟相关疾病的几率约为50%。

 

[来自 IanIan 的提问:]

是否有国际监督机构检查核电站,还是这种检查留给国家监管机构控制?显然,似乎缺乏对可能预见的风险的洞察力。

 

布莱恩·欧文
吉奥夫和吉姆,你们对国际协调有什么看法?

 

杰夫·布鲁姆菲尔

国际原子能机构有权检查民用核反应堆,但主要目的是确保它们不被用于核武器开发或其他秘密用途。我想有些人会问,在这种事故发生后,他们的权力是否应该扩大。

 

吉姆·史密斯
我正要说这个...

 

杰夫·布鲁姆菲尔

然而,最终,无论好坏,安全问题很可能仍然掌握在国内监管机构手中。

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Philip Yam is the managing editor of ScientificAmerican.com, responsible for the overall news content online. He began working at the magazine in 1989, first as a copyeditor and then as a features editor specializing in physics. He is the author of The Pathological Protein: Mad Cow, Chronic Wasting and Other Prion Diseases.

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