复旦教授：如果出现最坏情况，影响也有限
科技名博发表于2011-03-18 13:30:20 http://www.guokr.com/article/13491/
日本福岛的核事故无疑给人们带来了极大的恐慌，一时间各种说法四起。然而，日本的核事故到底对中国有多大的影响？且听复旦大学核科学与技术系教授袁竹书如何说。
（袁竹书口述）福岛核电站在强烈地震的时候，一开始系统倒是正常工作的，停顿信号一传出，反应堆就停止了。核反应堆和煤气灶不一样的地方在于，煤气灶只要把煤气切断，就完全没有火了，但是反应堆不一样。反应堆由核燃料铀235的连锁核裂变产生能量。当你把控制棒插到堆芯的底部时，它把大部分中子吸掉，没有中子，裂变反应不能进行，连锁反应就停堆了。那为什么停堆了，还会产生之后的爆炸呢？尽管控制反应快慢的控制棒已经插到了堆芯的底部，已经实现了正常的停堆。但是它还有百分之几的核燃料继续裂变反应，没有一下子彻底停掉。只要有裂变反应它就会放出热量，我们本来就是利用这个裂变时放出的热量加热水，并使产生的水蒸气来推动汽轮机发电的。还有许许多多原先裂变以后的产物、碎片等，里面有很多放射性同位素，这些同位素会衰变并放出热量。虽然停堆了，但是这个热源仍存在。一个反应堆的堆芯部分是被密封在一个不锈钢的压力壳里面，压力壳外面有一个容器叫安全壳。这个压力壳是一个20厘米的不锈钢完全密封容器，把堆芯和燃料棒密封在里面。福岛核电站的压力壳可能只有15厘米厚，外面的安全壳是一米多厚的钢筋水泥，里面还衬着钢板。
停堆以后，还是有热源不停发热，且里面有很多水，本来把热源导出就是靠这些水，此时温度升高以后，水蒸发变成蒸汽致使密封的容器压力升高。正常情况下，停堆以后冷却系统就会工作，冷却堆芯，让堆芯的温度不会升高。冷却主要是通过泵把外面的水抽进来，把里面的热水抽出去，形成一个循环。这个水循环是要有动力的，反应堆一般有三路电源，第一路就是本身在发电的电源，在正常的情况下，抽冷却水的泵可以利用自己发出来的电来推动。如果发生了地震之类的破坏性事件，停堆以后自己的发电就停止了。还有一路备用的电源，是用别的地方的火电站、水电站发出的电，通过电网送到核电站来作备用电源，并于停堆后马上接替上去，来启动安全系统。地震后，备用电源也不能用了，它还有第三条路，就是紧急备用的发电机。现在，备用发电机由于海啸将备用发电机的机房淹没，因此也无法工作。所有之前设计优良的高压喷水、低压喷水统统没有了动力，所以也就不能冷却。温度越来越高，蒸汽压也越来越高，问题就出现了。
所以他们想了一个办法，打开密封的不锈钢压力壳上面的阀门，把里面的气体排出去。正常情况下，里面的气体是不容许直接向大气排放的。因为这个反应堆里多少有一些放射性的元素，因此都要经过严格的处理，一层层过滤，达到一定标准后，才可以排向大气。但是现在是非正常情况，压力容器是难以承受过高压的。
据新闻报道，一号机组已经有少量的燃料棒处于融化的状态了。铀235的氧化物做成的燃料棒不是直接放到反应堆里，它的外面有一层镐合金密封，镐合金本身也有耐高压高温的能力，但是温度一旦超过1200度，部分镐合金棒就会开始融化。镐合金融化等于把里面的核燃料暴露在压力壳里面。当高压的蒸汽喷出时，就会将放射性元素带出去。这时就会对周边的环境造成一定的影响。所以我们开始测到中心控制室里面，放射性比正常值上升了1000倍，就是这个原因。但总体来说，总量还不是太大。但是日本政府为了预防，就把人员撤离区域从3公里扩大到10公里。事实上，这种氢气爆炸本身不能说有什么影响。当它的浓度增加到一定程度，遇上火星就会爆炸。堆芯融化过程中产生了许多氢气，因此会出现连续不断出的爆炸。现在日本政府尽量在控制局面，不让最坏的情况出现。
所谓最坏的情况，就是里面的温度越来越高，致使压力容器无法承受，然后破损、炸开。外面的安全壳虽然是一米多厚的钢筋水泥，但是它也有一定的承受力，一旦超出就会炸开，导致所有放射性的物质，彻底暴露在空气当中。
据我估计，目前为止，不能说已经控制了局面，不能说避免了最坏的情况。因为现在的手段有限，只能倒灌海水，堆芯融化的情况仍然存在，还很严重。这么做有其积极意义，它可以延长民众的撤离时间。慢慢融化，使得许多放射性物质沉到底部，并凝结成块。将来万一如果容器敞开，有一部分物质沉淀在底部，因此辐射量也会减少。
如果出现最坏的情况，从目前来说，其影响范围也非常非常有限。真正核心的范围就是核电厂的周边，距离稍远的地方根本不会受到影响。但作为政府不能这么考虑问题，现在周边20公里的范围都要撤离。出现最坏的情况，核心的受灾区就是半径二三十公里的范围。更远的地方，会不会受到影响？比如上海，肯定会受到影响。核泄漏会产生很多气体状的物质，爆炸的时候许多东西会形成微粒，这些微粒也会漂浮在空气中。一部分重的颗粒还会掉在周边的范围内，但是一部分比较轻的气溶胶，会飘洒的比较远。
这几天的风向是从西向东与我们国家的方向相反。我们这里很早就启动了检测机制。监测点都在监测辐射的范围是否在扩大，现在报道一切正常，仍是原来的水平。其实，我们一直生活在辐射当中，我们有句话叫做“本底辐射”。如果是平均的本底水平，就属正常。如果超出本底水平，就说明受到了辐射漂浮物的影响。但是，这种影响并非就等于一定会引起疾病甚至死亡，这完全是两回事。比如切尔诺贝利核电站的核泄漏是有史以来最严重的，按照事故的分级是最高级——七级事故。切尔诺则利核电站在乌克兰，并且影响了整个欧洲，包括北欧、瑞典、挪威都测量到辐射水平升高。后来整个欧洲的70多个国家联合对它评估，其受到的辐射量仅相当于一年的本底辐射翻了一倍。由于受到切尔诺贝利核泄漏的影响，平均整个欧洲范围内增加了一倍的本底辐射，可是增加一倍也不会怎么样。
还有一个数据，说是引起了恶性肿瘤的增长，只是这个数字仅是万分之三。上海还没有受到影响，所以我们根本不用去担心什么。如果万一出现了最坏的情况，而且风向也调转过来，朝我们的东海岸吹来，这时候就不能说对上海没影响了。那会使得我们的辐射上升，但也不是说一听到辐射上升，大家就要紧张得一塌糊涂。毕竟上海距离日本那么远，大气会把爆炸到上面的气体进行稀释，因为大气环境是那么的庞大。从那么遥远的地方过来并经过稀释，飘到我们这个地方实际上已经到了很稀很稀的水平。不能说没有影响，但是按照我的估计这个影响微乎其微。
举一个不精确的例子，原来我们这里甲状腺肿瘤的比例比如说是十万分之一。十万个人中有一个人得甲状腺肿瘤，由于受到辐射影响，比如说在上海地区过了一段时间影响才会上升到万分之一点二、一点三。而且这个情况比较复杂，跟每个个体自身的情况有一定的关系，当然这些都是统计学上的结果。
还有一个问题就是这些灰尘随着下雨会大部分沉降在周边。但是有些非常细小的颗粒，诸如气溶胶会飘到一定的地方。如果到了云层里面，遇上下雨，就会沉降到别地方的土壤、水体里面，因此，这些地方就会受到一定的污染。虽然轻微，但也是污染。而且一旦进入土壤、水体，就有可能间接进入到食物链中去。所以如果说根本没影响太武断了，影响是有的，甚至有的影响还会持续比较长的时间。但是从它影响的程度来说，我估计不会大的。根本没有必要引起大家惊慌失措，不需要考虑逃难的问题。
至少目前为止，不需要采取任何的措施。我们国家政府也非常关心这个事情，因为它会直接影响到我们公民的健康。如果真有问题的话，也会及时地发布必要的信息，提醒大家采取相应措施的。我看最终也不需要采取什么特别的措施，因为我们还是离得比较远的。
据袁竹书教授口述整理，作者授权果壳网独家刊发。
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口述者介绍： 袁竹书1968年复旦大学物理二系原子核物理专业本科毕业；1978年至1981年复旦大学物理二系原子核理论专业师从卢鹤绂院士，获理学硕士学位；1993年被评为副教授；2001年提升为研究员。现仍任教于复旦大学核科学与技术系。
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