3月份福島第一核電站發生的災難釋放的輻射量遠超日本政府所宣稱的。一項研究1得出了這一結論，該研究結合了來自全球的放射性資料，以估計被摧毀的核電站的排放規模和最終去向。
該研究還表明，與政府的說法相反，用於儲存乏核燃料的燃料池在長壽命環境汙染物銫-137的釋放中發揮了重要作用，而這本可以透過迅速採取行動來避免。該分析已在《大氣化學與物理》雜誌上線上釋出，供公開同行評審。
領導這項研究的挪威空氣研究所大氣科學家安德烈亞斯·斯托爾認為，這項分析是迄今為止最全面的努力，旨在瞭解福島第一核電站釋放了多少輻射。“這是一項非常有價值的貢獻，”斯德哥爾摩瑞典國防研究機構的大氣建模師拉斯-埃裡克·德·蓋爾說，他沒有參與這項研究。
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重建工作依賴於來自日本和世界各地數十個輻射監測站的資料。其中許多是維也納《全面禁止核試驗條約》組織運營的全球核武器試驗監測網路的一部分。科學家們添加了來自加拿大、日本和歐洲的獨立站的資料，然後將這些資料與歐洲和美國的大量全球氣象資料相結合。
斯托爾警告說，由此產生的模型遠非完美。在福島事故發生後不久，測量資料很少，一些監測站由於放射性汙染而無法提供可靠的資料。更重要的是，反應堆內部究竟發生了什麼——這是理解它們排放物的一個關鍵部分——仍然是一個可能永遠無法解開的謎。“如果你看看切爾諾貝利的估計，25年後你仍然會有很大的不確定性，”斯托爾說。
儘管如此，這項研究提供了對事故的全面看法。“他們真的採取了全球視角，並使用了所有可用的資料，”德·蓋爾說。
挑戰資料
日本調查人員已經制定了詳細的時間表，描述了3月11日地震引發災難後的事件。地震撼動福島第一核電站的六個反應堆幾小時後，海嘯來襲，摧毀了旨在在緊急情況下冷卻反應堆的關鍵柴油備用發電機。幾天之內，事故發生時正在執行的三個反應堆過熱並釋放出氫氣，導致大規模爆炸。最近從第四個反應堆中移出的放射性燃料當時被儲存在一個儲存池中，3月14日，該池過熱，可能在接下來的幾天裡引發了建築物內的火災。
但是，計算來自核電站的輻射量比重建這一連串事件要困難得多。日本政府在6月釋出的最新報告稱，該核電站釋放了1.5 × 1016貝克勒爾的銫-137，這是一種半衰期為30年的同位素，是造成核電站長期汙染的主要原因。據官方政府估計，釋放出的氙-133數量要大得多，為1.1 × 1019貝克勒爾。
這項新研究對這些資料提出了質疑。根據其重建結果，該團隊聲稱，事故釋放了約1.7 × 1019貝克勒爾的氙-133，大於切爾諾貝利估計的總放射性釋放量1.4 × 1019貝克勒爾。德·蓋爾說，福島事故中有三個反應堆爆炸，這解釋了氙氣總量如此巨大的原因。
氙-133不會對健康構成嚴重威脅，因為它不會被人體或環境吸收。然而，銫-137的沉降物更令人擔憂，因為它會在環境中滯留數十年。新模型顯示，福島釋放了3.5 × 1016貝克勒爾的銫-137，大約是政府官方資料的兩倍，是切爾諾貝利釋放量的一半。德·蓋爾說，這個較高的數字顯然令人擔憂，儘管持續的地面調查是真正確定公共健康風險的唯一方法。
斯托爾認為，該團隊的結果與日本政府的結果之間存在差異，部分原因可以用使用了更大的資料集來解釋。日本的估計主要依賴於來自日本境內的監測站的資料3，這些資料從未記錄到大量吹到太平洋上，並最終到達北美和歐洲的放射性物質。“考慮到漂流到太平洋的輻射對於真正瞭解事故的規模和性質至關重要，”神戶大學的放射物理學家山內智也說，他一直在測量福島周圍土壤中的放射性同位素汙染情況。
斯托爾補充說，他對負責官方估計的日本團隊表示同情。“他們想盡快拿出成果，”他說。群馬大學的火山學家早川幸夫也對事故進行了建模，他指出，兩項研究之間的差異可能看起來很大，但模型中的不確定性意味著這些估計實際上非常相似。
新的分析還聲稱，儲存在4號機組燃料池中的乏燃料釋放了大量的銫-137。日本官員一直堅稱，幾乎沒有放射性物質從燃料池中洩漏出來。然而，斯托爾的模型清楚地表明，向燃料池中注水導致該核電站的銫-137排放量明顯下降（見“輻射危機”）。這一發現意味著，如果早些時候對燃料池進行注水，本可以避免大部分沉降物。
日本當局繼續堅稱乏燃料不是汙染的主要來源，因為燃料池本身似乎沒有遭受重大損壞。“我認為4號機組的釋放並不重要，”日本原子能機構（茨城）的科學家、幫助制定日本官方估計的千野正道說。但德·蓋爾表示，新的分析表明燃料池“看起來令人信服”。
最新的分析還提供了證據，表明氙-133在地震發生後，在海嘯淹沒該地區之前就開始從福島第一核電站釋放出來。這意味著，即使沒有毀滅性的洪水，僅地震就足以對核電站造成損害。
日本政府的報告已經承認，福島第一核電站的震動超過了該核電站的設計規範。反核活動家長期以來一直擔心政府在核電站許可時未能充分解決地質災害問題（參見《自然》448, 392–393; 2007），而氙氣的氣味可能會促使人們重新考慮反應堆安全評估，山內說。
該模型還顯示，這次事故很容易對東京人民產生更具破壞性的影響。事故發生後的最初幾天，風向是吹向大海，但在3月14日下午，風向轉回岸邊，將大片放射性銫-137雲團帶到該國的大片地區（見“放射性同位素重建”）。在降水的地方，沿著該國中部山脈和核電站西北部，後來在土壤中記錄到更高水平的放射性；值得慶幸的是，首都和其他人口稠密地區天氣乾燥。“有一段時間，相當高濃度的放射性物質掠過東京，但沒有下雨，”斯托爾說。“情況本可能更糟。”
大衛·西拉諾斯基和野澤裡奈的補充報道。
本文經《自然》雜誌許可轉載。本文於2011年10月25日首次發表。