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核辐射背后还有多少秘密

添加时间:2024-02-22

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辐射对于生命世界而言,可以说是一种催化剂、一种推动力,既有功于这个丰富的大千世界,又威胁着人类的生存。

核辐射是一种能量,它是原子核从一种结构或能量状态向另一种结构或能量状态转变过程中所释放出来的微观粒子流或电磁波,能产生核辐射的物质被称为放射性物质。

科学家们介绍说,宇宙间放射性物质有很多,但所产生的核辐射对于人类而言危害都不是太大。只有核爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质,才能大范围地对人造成伤亡。

核电站核泄漏事故又与核爆炸所带来的破坏力不一样,原子弹中铀235的浓度超过90%,而核电站里铀235的浓度仅为3%一5%。原子弹的爆炸是由于放射性物质无控制地发生链状反应聚集起的巨大能量,爆炸后四散到环境中的放射性物质是大量的,影响力更为持久。

核电站里的核反应是受控制的,紧急情况一旦发生,“刹车”系统会自动启动,核燃料棒的外部一共设了三四道屏障,以防止放射性物质泄漏,即便最严重的泄漏发生了,放射性物质的辐射范围也是相对有限的。

但是,相对于人类短暂的生命周期而言,核辐射的周期是一个令人绝望的数字。从反应堆芯里产生的是高放射性核废料,其中有一种名为“钚”的元素,只需要10毫克就能置人于死地,钚同位素的半衰期最长可达8000万年。

而核电站的安全隐患不仅仅源于核电站内部。

从上世纪60年代以来,全球范围内已经发生过150多起不同程度的核危险,小到盗窃和走私核材料、劫持甚至杀害核专家,大到建有核电站地区发生爆炸、试图潜入核设施等,甚至攻击核电站。“9·11”以后,人们开始担心核电站成为恐怖分子的下一轮攻击目标。

为此,国际原子能机构曾破例要求增加5500万欧元用在监督全球核电站安全上。各国都给自己的核电站上空织起了“安全网”。伊朗以“保卫首都和核电站”的名义向俄罗斯订购了8亿美元的S一300防空导弹系统;以色列把爱国者导弹安排在核电站周围;法国在主要的核电站周围布署了射程8公里的响尾蛇地空导弹;美国联邦航空总局规定所有飞机在飞越核电站上空时,高度不能低于1.8万英尺,否则后果自负。

地面的情况就更为复杂了。2006年,独联体进行了一次“核反恐一2006”的演习。在演习中,亚美尼亚国家安全特工和俄联邦安全局特种部队联手,成功粉碎了极端分子企图夺取核电站、发动垓恐怖袭击的“世界末日”行动。

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每年,核电站核反应堆都会更换一定比例的燃料棒,以保持持续的能量输出,而更换下来的乏燃料棒,就会存储在厂房里的衰变池中,淹没在几米深的水下,水体不断循环,以带走其衰变热。

所谓乏燃料,就是核反应堆“烧”剩下的“煤渣”,其中含有约1%的铀235以及碘131、铯137等具有放射性的大量裂变碎片。乏燃料被冷却之后会被放进专门的容器里运到贮存场。

据统计,每年,全世界32个国家和地区442个正在使用中的核电站产生的废料、核武器被拆解下来的废料、工业及医学所产生的放射性废料加起来有几千吨。

对于低放射性核废料,如核电站的污染设备、检测设备、废水等,只需在地上挖20米的沟,装上防辐射屏障,把它们放进去,几年后它们就会衰变成无害物质。距离甘肃省敦煌市西北约90公里的玉门关戈壁滩上,就有中国最早的低放射性核废料处置场。

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然而,从反应堆芯里产生的核裂变产物和超铀元素,却是高放射性核废料,高放射性核废料处理的关键词是“永久安全”。 科学家们曾设想过把核废料放进太空或者埋到南极冰层下或干脆丢进深海沟,但目前正在做的,是先杷核废料放入一个封闭的不锈钢容器里,包一层混凝土,再把它埋到地下几百米处。

至于处置场,科学家们一致认为花岗岩、岩盐和黏土最适宜。因为它们都具有低孔隙和低渗透的特征,从而降低了核素随地下水迁移的速度,另外它们的导热性也差,不会在核素衰变产生的辐射热的作用下破裂。

装好“棺材”、选好地,该挖坑了。坑的深度随各地地质构造条件而定,都在300米以上。具体的做法是,在地表打竖井至深处,然后由井底开凿水平坑道,再在水平坑道中打竖井或支坑道作为废物的存放场所。科学家们认为这样处置的核废料与生物圈之间的隔离至少能保持几千甚至上万年。

2006年,德国科学家Claus Rolfs教授和他的团队又发现了一种新的技术,经这种技术处理的高放射性核废料将在几十年内变为无害。具体而言,就是杷核废料埋在金属中,把它们冷却到超低温。这样一来就会加快放射性物质的辐射速度。

英国的科学家做了恰好相反的实验,在地质学家吉布博士的实验室里,第一次证明了在摄氏900度的高温下,核废料可以在几天内部分熔化周围的岩石,之后的几个月内熔化的岩石慢慢冷却结晶,能把核废料封闭起来。吉布博士认为,他的办法既省钱又管用,因为“你已经埋得比挖出它的地方还深了”。

其实, 人类在把核辐射用于做武器或发电之前,早就开始利用它们改进人类的生活。

核辐射在医学领域的应用有近百年历史了。现在,全世界每年50%以上的放射性核元素并不是被做成了核武器,而是进入了医院的放射科,X射线照相、CT、放射性核素诊断等。

放射性诊疗对人体有没有伤害?科学家们说,一切都控制在人体可接受的范围内。

食品辐照技术是20世纪发展起来的,运用x射线、r射线或高速电子束等电离辐射产生的高能射线对食品进行加工处理,达到杀虫、杀菌、抑制生理过程、保鲜的目的。目前,全世界500多种辐照食品已在53个国家和地区获得批准,包括中国在内的30多个国家开始了大规模商业化应用,每年的辐照加工量在30万吨以上。

从1958年起,中国就开展了辐照土豆、洋葱、大蒜、蘑菇等蔬菜、水果、鲜猪肉、牛羊肉、鸡鸭肉及其制品,水产、鲜蛋、酒和中成药、中药材等的实验研究。我国批准的适宜辐照的食品现已达到6大类57种,几乎涵盖了在超市里能找到的所有种类!

国际食品法典委员会2003年正式宣布:“辐照是一种处理食物的物理加工过程,如同用加热和冷冻保藏食品一样。”这个结论使辐照食品的安全性有了充分的科学依据。

科学家不仅在果实成熟后打核辐射的主意,在种子阶段,核辐射技术就已经捷足先登了。核辐射在育种方面利用的是它能诱发基因突变,突变成功的概率比自然界自发的突变高出1000倍。现在全世界利用辐射育种培育出的新品种已经超过2000种,播种面积达几十万公顷,我国用辐射育种培育的作物新品种有620多个,数量、种植面积和经济效益都排世界第一。

上世纪70年代,我国科学家利用r射线和电子束诱变,就培育出“鲁棉一号”、“原丰早”水稻、“铁丰18”大豆,还分别得了国家发明一等奖。

还记得切尔诺贝利核电站事故发生多年之后有人声称在废墟内发现了巨大鼠类,这是有可能的,强烈的核辐射很可能造成了生物体发生基因突变。这正如科学家近年热衷的航天育种一样:让种子坐上航天飞机,利用太空中的强磁场、微重力、强宇宙射线辐射以及高真空等综合物理因素,让种子的遗传基因发生诱发突变。

尽管科学家们沾沾自喜,但太空物种仍然遭到公众的质疑。

核辐射对于生命世界而言,可说是一种催化剂、一种推动力,它既有功于这个多样性丰富的大千世界,又威胁着人类的生存。功过相较,是非难断。但可以肯定的是,为了满足人类无休止的欲望,被“滥用”的核辐射无疑变成了魔鬼。

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