日本核危機專家解答《自然》雜誌讀者提問

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


在4月6日上午,我們在《自然》雜誌的同事進行了一場關於福島第一核電站危機的線上問答活動。訪問者向英國朴茨茅斯大學的環境物理學家吉姆·史密斯和《自然》雜誌高階物理科學記者傑夫·布魯姆菲爾提問。布萊恩·歐文擔任主持人。

 

以下是時長一小時的問答活動的編輯摘錄。點選此處檢視完整記錄,點選此處檢視《大眾科學》關於該危機的其他文章。


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布萊恩·歐文

首先,有幾個人詢問前往該地區旅行的安全性,包括一位女兒在日本留學的家長,以及一位即將前往韓國的旅行者。吉姆,您能告訴我們旅行者面臨的輻射風險嗎?

        

吉姆·史密斯

我猜到會有人問這個問題,所以我事先準備了一個答案

 

前往日本以外的國家旅行沒有明顯的風險——您在飛行過程中受到的宇宙射線輻射劑量可能比您從輻射中受到的劑量高得多。即使在日本,輻射風險也非常非常低。這是因為(1)受汙染的產品被排除在食品供應之外(2)除了在40-50公里範圍內的區域外,來自沉積放射性的風險不大。(3)目前引起所有擔憂的放射性碘正在衰變。所有碘將在幾周內消失。我更擔心地震、海嘯和核事故對服務造成的破壞和引起的焦慮。

        

[來自ZoeyZoey的問題:]

儘管在日本週圍的水域中銫137和碘131的含量很高,但許多人認為這不值得擔憂,因為海洋有能力大量稀釋放入其中的物質。您認為其他國家應該擔心嗎,還是您同意海洋可以解決這個問題?

 

吉姆·史密斯

是的,海洋系統中放射性物質的稀釋量非常大。當任何汙染物越過海洋到達其他國家(如果有的話)時,濃度將非常小,不會造成任何風險。海洋系統的主要擔憂在於福島當地地區。

        

[來自桑尼·特倫奇(Sonny Trench)的問題:]
那麼遷徙的受汙染魚類呢?

 

布萊恩·歐文
這是一個好問題,我自己也想知道。

 

吉姆·史密斯

這是一個好問題。不確定該地區的魚類是什麼物種以及它們可能遷徙多遠。如果它們在受汙染的區域停留很長時間(放射性物質需要時間才能透過水生食物鏈進入魚類),它們可能會被汙染。在遷徙過程中,它們也會透過排出體外而失去一些放射性物質(I-131會全部衰變),但一些Cs-137可能會保留下來。我想他們必須監測是否有遷徙物種。

 

[來自瑪格德琳·盧姆(Magdeline Lum)的問題:]

您預計福島局勢將持續多久?主流媒體將其描繪成災難片,現在似乎不知道該怎麼辦,因為沒有可預見的結論。

 

傑夫·布魯姆菲爾

公平地說,瑪格德琳,我認為現在每個人都感到茫然。反應堆的情況不可預測,下一步措施遠不明確。我們可以說的是:福島的局勢將持續數年。首先,需要控制反應堆,然後需要進行清理,這將非常困難……

 

傑夫·布魯姆菲爾

我今天早些時候查看了1957年發生的英國溫斯克爾事故。清理工作仍在進行中。三里島花了14年。我不確定福島屬於哪種情況,但這將超過十年。可能幾十年。

 

布萊恩·歐文

我們在這裡和部落格上還收到了一些關於日本食品和牛奶安全性的問題。吉姆,您能談談您的看法嗎?

 

吉姆·史密斯

正如我在上面關於旅行的答案中所說的那樣——我認為在日本攝入受汙染的食物/牛奶/水不會有明顯的風險。水中的含量現在非常低,日本當局正在努力將受汙染的產品排除在食品供應鏈之外。考慮到他們還要應對地震和海嘯,這將是一項艱鉅的任務。我不能肯定地說不會有一些“受汙染”的產品溜過關,但我會強調,食用一些超出限量的產品的風險仍然非常低。這些限值設定為可以在該水平上長期食用產品。因此,如果有人不小心食用了超出水平的產品,並不意味著他們會受到不安全的劑量。

 

[來自德魯·懷特(Drew Wight)的問題:]

展望未來,如何以不同的方式設計核電設施(尤其是在地震多發地區)以承受地震活動?

 

傑夫·布魯姆菲爾

許多較新的設計被認為是“被動安全的”,這意味著即使控制室完全被摧毀或喪失能力,反應堆也會自行冷卻下來。

 

我認為一個更困難的問題是如何使現有反應堆更安全。就福島第一核電站而言,柴油備用發電機相對於海岸的位置顯然是一個問題。我估計世界各地的監管機構將審查各種備用系統的數量和狀態,看看是否可以改進。

 

[來自莉齊(Lizzie)的問題:]

攝入輻射(魚、海帶)與外部暴露於輻射的影響有很大區別嗎?

 

吉姆·史密斯

主要區別在於它會在您的體內停留一段時間。這在風險模型中被考慮在內。例如,Cs-137會在幾個月內從體內排出,而I-131會更快地排出。有些人也認為風險更大,因為放射性物質在您體內。我不同意。區分“內部”和“外部”發射器有點虛假。X射線或外部伽馬射線會在體內產生高速電子,就像內部發射器一樣。正是高速電子引起電離,可能導致DNA損傷和癌症——它們來自哪裡並不重要。

 

[來自樸珍珠(Chinju Park)的問題:]

如果需要數十年時間,這是否意味著放射性物質的擴散會在那段時間內持續?

 

傑夫·布魯姆菲爾

吉姆可能對此也有一些想法,但我不認為我們需要擔心輻射的持續擴散。一方面,燃料將在未來幾年繼續冷卻,並且會比現在安全得多。另一方面,工程師應該能夠採取一些措施來減少任何逃逸的輻射的擴散。我已經看到東京電力公司正在現場噴灑樹脂,以減少放射性粉塵,例如。

 

這並不意味著在未來不會有大量釋放,但總的來說,我預計現場的輻射會減少。

 

吉姆,有什麼要補充的嗎?

 

吉姆·史密斯

放射性Cs-137會在土壤中保留數十年(每30年減少一半)。它不會擴散太遠——少量是透過風和水傳播的。由於反應堆現在(希望)更加穩定,因此土地系統的問題是已經存在於土壤中的放射性物質。

 

[來自克里斯(Kris)的問題:]

據報道,1號機組的燃料棒暴露率高達70%,他們正在透過注入氮氣來稀釋氫氣濃度。這意味著1號機組的冷卻已經失敗……可能是由於鹽的積累(沒有水迴圈)。在您看來,最壞的情況是什麼?

 

傑夫·布魯姆菲爾

我們在本週早些時候我寫的一篇文章中談論了一些這個問題(https://www.nature.com/news/2011/110405/full/news.2011.211.html)。基本上,如果冷卻失敗,那麼堆芯可能會部分或全部熔化,並最終進入下方的混凝土乾井中。這意味著清理工作將需要更長的時間、更高的成本和更大的危險。

 

另一個危險是反應堆內部存在一些短暫的發電裂變,或者反應堆可能會意外重啟。這可能會成為一個真正的問題(顯然),無論是在輻射釋放還是管理事故方面。

 

但目前,發生這種情況的證據很少。正如我之前所說,情況似乎穩定。

 

實際上,我應該補充一點:我們並不真正知道反應堆內發生了什麼,但目前看來情況穩定……

 

[來自亞當·F(Adam F)的問題:]

在切爾諾貝利,他們將反應堆封在混凝土墓穴中。這種技術的優點和缺點是什麼?在福島這樣做是否弊大於利?

 

傑夫·布魯姆菲爾

我前幾天和某人談論過這個問題。建造大型混凝土墓穴的風險在於它必須存在數十年,甚至一個世紀。考慮到該地區的地震和其他環境風險,我認為走石棺路線將極其困難。吉姆可能有其他想法。

 

吉姆·史密斯

這對我有道理,但這使得開始退役變得更加困難。

 

[來自霍華德(Howard)的問題:]

據報道的在中子束是否是現場裂變的跡象?關於中子釋放的最佳和最壞情況是什麼?

 

傑夫·布魯姆菲爾

啊,是的,神秘的“中子束”。首先,這幾乎肯定是一個翻譯問題:他們更可能指的是中子“爆發”。其次,我與之交談過的大多數物理學家都無視了有關該地點附近中子束的報道。原因大致有三個

 

1. 中子極難檢測,因此這將是一項艱難的測量。

2. 讀數相當低,可能是由於該地點更高水平的伽馬輻射造成的噪聲引起的。

3. 這根本不合理。讀數離建築物很遠。很難理解為什麼中子會從安全殼中逸出,即使它們確實被釋放了。

 

儘管如此,這些反應堆中肯定存在中子活動,這是燃料中其他裂變產物的結果,而且肯定很危險。

 

吉姆·史密斯

如果發生裂變,你還會看到一些證據,例如在空氣和水監測資料中出現非常短壽命的裂變產物 - 我目前還沒有看到任何明顯的證據,儘管我沒有看到該地點的大量空氣監測資料。

2011年4月6日,星期三,4:37 吉姆·史密斯

 

[來自 ShelbyShelby 的提問:]

19公里區域周圍的大多數輻射讀數都是以一種不太科學的方式進行的,通常是從一個點開車到另一個點,沒有包括關鍵的細節,例如讀取時的風向。當高讀數到低讀數的巨大波動可能歸因於諸如風向或讀數點之間的大面積區域時,我們是否可以相信這些讀數的準確性?似乎我們最多隻能粗略地瞭解放射性粒子在這個廣闊區域的實際排放情況。

 

吉姆·史密斯

在早期階段(即當受汙染的物質在空氣中時),讀數將非常依賴諸如風向之類的因素,並且變化會很大。但是一旦放射性物質沉積在地面上,風向就不會影響讀數。土壤溼度會影響讀數,我注意到讀數中會說明是否正在下雨,但它不會產生太大影響。總的來說,我對資料感到滿意,但有時很難解釋,因為正如你所說,需要更多關於方法等的附帶資訊。這可能是翻譯問題——也許日語版本更完整。

 

傑夫·布魯姆菲爾

美國能源部已經用飛機進行了一些測量,可以很好地描繪出輻射擴散的區域:http://blog.energy.gov/content/situation-japan/

 

除此之外,我想補充的是,公平地說,這是一個非常艱難的局面。對日本人進行事後諸葛亮很容易,而且在很多情況下這樣做也是值得的。但是我們不應該忘記,特別是在海嘯過後,儀器裝置有限,而且進入該區域也很困難。

 

[來自 Claire CailesClaire Cailes 的提問:]

因暴露於福島放射性汙染而增加的癌症風險與吸菸等其他癌症風險相比如何?

 

吉姆·史密斯

肯定要低得多。舉例來說,切爾諾貝利清理人員的平均輻射劑量約為100毫希沃特。這轉化為在晚年死於癌症的額外風險約為0.5-1%。持續吸菸者死於吸菸相關疾病的機率約為50%。

 

[來自 IanIan 的提問:]

是否有國際監督機構檢查核電站,還是這種檢查留給國家監管機構控制?顯然,似乎缺乏對可能預見的風險的洞察力。

 

布萊恩·歐文
吉奧夫和吉姆,你們對國際協調有什麼看法?

 

傑夫·布魯姆菲爾

國際原子能機構有權檢查民用核反應堆,但主要目的是確保它們不被用於核武器開發或其他秘密用途。我想有些人會問,在這種事故發生後,他們的權力是否應該擴大。

 

吉姆·史密斯
我正要說這個...

 

傑夫·布魯姆菲爾

然而,最終,無論好壞,安全問題很可能仍然掌握在國內監管機構手中。

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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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