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趋利避害持久造福人类

发布时间:2020-07-13 19:10:29 阅读: 来源:家用盆厂家

近日,最新一期英国《科学报告》杂志发表了日本研究人员的最新发现,在福岛核电厂核泄漏事故后,生活在关东地区北部苍鹰的繁殖成功率正在下降,显示出放射性污染物对生态环境的巨大影响。

由于公众对核技术知之甚少,提起“核”,人们最先想到的就是核辐射、核泄漏这些低概率的“核事故”带给人类的危害,对“核”的认识也一直都是两个词:一是恐怖,二是神秘。

“其实核技术与人类的生产生活息息相关,在工农业、医疗、地质等领域业绩非凡。”理论物理学博士、河北师范大学副教授郭志辉说。

一面是无处不在的“核辐射”,一面是业绩非凡的“核技术”,让我们跟随专家,追寻“核”与你我的关系。

业绩非凡的“核技术”

“了解核技术,首先要知道什么是放射性。”郭志辉指出,核技术的“核”指的就是化学元素的原子核,原子核由质子和中子两种粒子构成。有一些元素的原子核不稳定,可以辐射出很高能量的质子、中子、电子或者光子等等,这些粒子可能脱离原子核而放射出去,从而形成我们熟知的各种射线,如α射线、β射线、x射线、γ射线等,这就是“放射性”。

郭志辉介绍,放射性射线能够穿透普通光线所不能穿透的某些材料,并且与被辐射物质发生物理、化学或生物效应。

医学领域是放射性药物与核技术应用中最重要、最活跃的领域之一。在发达国家中,放射性诊疗在整个卫生支出中占10%以上。

人们研制了放射性药物,进行“放射性示踪”。郭志辉解释,“放射性示踪”,其实就是我们经常在医院听到的“造影”。由于任何一种放射性核素从不稳定到稳定都要经历一个衰变期,不同核素衰变类型不同,有特定的半衰期和衰变能量,因此对于放射性的检测和追踪也较为容易。“X光机、CT、γ相机等医学设施都使用了‘放射性示踪’。”

“我们在医院做胃部造影时,喝下的硫酸钡就属于放射性药物,它在胃部聚集,通过X射线检测就可以判断胃部是否存在病变。此外,进行CT检查前也会服用放射性药品。”郭志辉说。

“放射性示踪”在工业上的应用也很广泛。据介绍,应用放射性核素硫—35做成示踪剂,注入油井,打一些检测井进行检测,就可以知道地下的油水分布情况。

此外,在考古领域,应用放射性核素碳—14测年;在食品工业领域,利用辐照技术为食品保藏与灭菌等,都已经非常普遍。

无处不在的“核辐射”

“应用广泛、业绩非凡也意味着核辐射的无处不在。”河北省国防科技工业局(河北省核事故应急办公室)专家周海焕介绍,辐射是一种自然现象,自古以来,人每时每刻都生活在天然辐射的照射中。

据了解,天然辐射的第一类来源是宇宙外层空间发射的α、γ等高能射线,第二类来源是土壤、岩石中含有的铀、钍等放射性物质。这些天然辐射被称为本底辐射。此外,人还自觉地接受着额外的人工辐射,比如坐飞机、去医院做CT检查等。

不仅如此,人体本身也是辐射源,人体内部都有天然性放射性元素钾—40,放射β、γ射线,这些射线一半被人体吸收,一半向外辐射。

周海焕介绍,辐射剂量的单位是希沃特(有效辐射当量剂量的单位,记作Sv),每千克人体组织吸收1焦耳能量记为1希沃特。

有数据显示,地球上每人每年平均受到天然辐射的剂量约2.4毫希沃特(1希沃特=1000毫希沃特),受人工放射性核素影响的辐射剂量为0.01毫希沃特。乘飞机每小时辐射量为0.005毫希沃特;每次X光检查的辐射量为0.2—2毫希沃特。如果做胃部造影,喝下硫酸钡后进行透射,所受的辐射剂量为5到15毫希沃特。

“只有过量的辐射才会对人体造成伤害。”周海焕介绍,辐射对人体的伤害主要有两种:一种是对人本体的伤害,比如高强辐射会造成血液病变、皮肤烧伤和致死等;另一种是辐射会造成人的遗传基因发生变异,影响下一代健康。

据了解,人体一次受到250毫希沃特以下的核辐射照射不会发生损伤;当剂量在250到500毫希沃特时,可能引起血液变化,但无严重伤害;当剂量超过4000毫希沃特,在没有医学监护的情况下,有50%的死亡率;超过6000毫希沃特时,则可能致命。

那么,如何有效地防止有害辐射?周海焕介绍,在防止辐射方面,应该区分外照射和内照射。

所谓外照射是指放射性核素在生物体外,使生物受到来自外部射线的照射。对此,可以采取的措施有:加大人与放射源的距离、缩短在放射性区域停留时间、采用屏蔽技术等,常用的屏蔽材料有混凝土、铁、铅。内照射是指放射性物质进入人体内产生的照射,要减少内照射需要尽量不让放射性物质进入体内,如进入放射性工作区穿特制的连体服,强放射性物质的操作要在热室中进行等。

周海焕介绍,虽然核辐射处处存在,但实际上国内外所发生的放射性伤害,主要是急性的放射性事故。比如放射源被盗、丢失,辐照设备操作失误等。

安全高效的“核电厂”

除了核辐射,核能是人类应用核技术的另一个重点领域。

郭志辉介绍,核能俗称原子能,它是原子核里的核子(中子或质子)重新分配和组合时释放出来的能量,一类是裂变能,一类是聚变能,两种类型都会带来巨大的威力。

核能是目前能取代化石燃料的高效、清洁的能源之一。据介绍,1公斤铀核裂变释放的能量,约等于2700吨标准煤燃烧所放出的化学能,核聚变释放的能量更巨大。

虽然核能效率很高,但人们对核电厂的安全更为关心。

“核燃料铀化合物在链式裂变释放热量的同时,会伴随着中子和α、β和γ射线。”周海焕指出,为了避免辐射伤害,核电厂的关键部位核反应堆内外都建有多重保障系统,包括核燃料元件的包壳、压力容器和安全壳等。

首先是包壳。周海焕说,核燃料被制成颗粒状,封闭填充在包壳内,构成燃料棒。包壳材料要求耐高温高压、耐腐蚀,破损率万分之一。

其次是压力容器。燃料棒密闭后按一定规律排列在一起,构成燃料组件,放在压力容器内。“压力容器是反应堆的心脏,要求强度大、抗腐蚀,保证绝对没有裂缝和泄漏。”

第三重保障体系就是安全壳。保证反应堆在一个密闭的体系里运行,安全壳要求能耐3—4个大气压,能承受飓风、地震和来自内部或外部飞射物与飞机坠落的袭击。

此外,核反应堆内还设有空气净化、喷淋水和消除氢气等系统,能够防止氢气爆炸、阻止放射性核素外放,减少对环境的影响。

周海焕介绍,核电站对放射性的检测是非常严格的,在核电厂内装有许多监测头,在核电厂外的几千米甚至几十千米范围内,也设有许多辐射监测点。此外,还有检测车、监测船和飞机航测做流动巡回检测,取样分析空气、水、土壤中的放射性浓度,以及粮食、牛奶和海产品中的放射性水平。

“可以说没有什么物质能够像放射性一样被灵敏地捕捉。放射性一旦超标,仪器会自动报警。”周海焕说。

根据对现有核电站的监测,核电站周围增加的核辐射剂量只在几个微希沃特(1毫希沃特=1000微希沃特)水平,不到天然本底辐射的百分之一。比如中国秦山核电站对周边环境的辐射剂量率小于10微希沃特/年,而秦山地区天然本底辐射为2.4毫希沃特/年。

至于核废料的处置,“低中放射性废料已经有比较完善的处理方法。”周海焕指出,要认真对付的是那些包含有长寿命核素(如镎—237,钚—239等,半衰期长达数十万年)的放射性强度高、毒性大的高放废液。这些废物,可以采取玻璃固化或陶瓷固化的形式,固化后封装在非常耐腐蚀的高级合金钢制成的容器内,运到高放废物处置库。

“根据现有的科学研究结论,天然辐射、医疗辐射和核工业厂矿、正常运行的核电厂的辐射照射,对人体的健康是不会有影响的。”周海焕说,采取有效措施,可以做到安全、无害的开发利用核科学技术,持久地为人类造福。(记者 谷晓哲)

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