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福岛核电站土壤含钚说明什么?

2011-3-30 08:49:44
科技日报




就在人们开始能够面不改色地谈论发生在日本的这持续数日的放射性物质泄露事件之时,3月28日晚,日本东京电力公司宣布,在福岛第一核电站区域内的5处地点采集的土壤样本中首次检测出了放射性钚。东京电力公司委托外部专门机构进行的检测报告指出,样本中有微量的钚-238、钚-239和钚-240。东京电力公司方面承认,5个土壤样本中有两处与核电站毁损有关,而非来自大气,而钚-238可确定来自于本次核事故反应堆。

  谈钚色变,何故?

  钚目前被应用于核武器和核反应堆,且是大多数核反应堆的产物,由堆内燃料中的铀吸收中子后产生,其以半衰期长、毒性剧烈著称。

  此次在核电站土壤样本中检测出的是钚的3种同位素。其中,已被东京电力公司“认领”的钚-238是率先踏入核能领域的极毒类放射核素之一,它的物理半衰期为87.7年,即一旦释出到自然环境,需经历87.7年放射性才会减半。它因辐射密度高、身轻体小而被制成核电池,除应用于核工业领域外,航天、深海探测甚至人工心脏技术中都有它的身影。其与钚-239均为α辐射体,但按辐射活性计算,钚-238的氧化物要比钚-239氧化物高出283倍。

  这是因为,钚-239的物理半衰期要长达24100年之多。但其作为核电站的初始加浓燃料,却在世界许多核国家广泛应用。而更为人所熟知的是利用铀-235或钚-239等重原子核的裂变链式反应原理制成的武器,也就是通常所说的原子弹。广岛原子弹属于铀弹,而长崎原子弹则是钚弹,这两次事件带来的震撼,或也是现今人们谈铀心惊、谈钚色变的一大原因。

  其实,钚燃料比铀燃料相对更容易被分离出来(即乏燃料再加工),但却不容易被设计成核弹,以至于当年曼哈顿计划的科学家曾一度认为钚弹是不可能成功的。这里面的原因,就是并存在钚弹里的一种放射性杂质——钚-240。

  钚-239再吸收一个中子,就变成了更重的钚-240。但一“子”之差,决定了钚-240是不受欢迎且有高放射性的杂质——钚-240的半衰期长达6500年左右;而钚-239在钚中的含量,则影响其成为一个核武器还是核反应堆的命运。

  事态程度,升级!

  日本当局3月29日表示,从出现核泄漏事故的福岛第一核电站区域内土壤中首次检测出放射性钚,这表明了“事故的严重性”。

  受污染的土壤样本采集于一周前,即3月21日和22日。土壤中检测出钚很可能与福岛第一核电站1号至4号机组连续发生的氢气爆炸和火灾有关,但目前尚不清楚这些钚来自哪个机组,以及是通过什么途径泄漏的。

  由此,人们开始关心事故机组的燃料类型。目前舆论认为,在大地震发生时,反应堆仍在运作的3个机组中并非都使用同类的核燃料,而由于在3号反应堆混合燃料中使用了钚,因此嫌疑最大。

  事故核电站的命运则很可能走向终点。日本首相菅直人3月29日表示,福岛第一核电站很可能会报废,但“要等(核电站)进入一定的稳定状态并听取专家的意见后再作决定,不过可能性很高”。而在回答就该事故的质询时,他也承认当局“对海啸的认识存在重大误差”——事故核电站设计时设想的海啸高度只有3.122米,而实际到达当地的海啸浪高达14米左右。 

  同样是29日,日本内阁官房长官枝野幸男在记者会上宣布,核电站2号机组的燃料棒出现部分熔毁。他指出,从核电站区域内的土壤中检测出了放射性钚,而且2号机组涡轮机房地下室存在含高浓度放射性物质的积水,“这些证明燃料棒出现了一定程度的熔毁”。这个声明与一些专家对目前事态的认识基本一致。

  至于东京电力公司方面,态度只能是:要想调查清楚这次钚到底扩散到了多大范围并非易事,但公司将加强对核电站区域内和周边环境的监测。

  未来影响:堪忧!

  在道歉和承认钚-238来自于这次事故的同时,东京电力公司副社长武藤荣强调,此次检测到的钚的浓度对人体无影响,“这个浓度和冷战时代其他国家核试验之后飘落到日本的浓度一样”。

  日本原子能安全保安院29日也“发表劝慰”,称放射性钚在高温下生成,且非常重,不会轻易飞散。

  然而,日本核安全机构的官员西山英彦则说:“虽然浓度还不足以危及人体健康,但我对此并不乐观。”

  同样作为核反应过程中必然产生的物质,在稍早些时间里这场核事故中已经出现了放射性碘,说明燃料棒外壳发生了破损,所泄漏的放射性物质中肯定也会含有钚。但钚与碘相比挥发性和流动性较差,会首先进入水中再进入土壤,因此会先在空气中检测到了碘,那之后,再在核电站附近土壤内检测到钚,只不过是时间问题。

  这也是国际原子能机构(IAEA)称其是“预料中的事”的原因。

  但麻烦的是,几种钚同位素的半衰期远远超过我们人类的寿命。而钚一旦进入人体,会潜伏在肺部和骨骼等组织细胞中,释出带有高能量的α粒子撞击人体组织,损害细胞的脱氧核糖核酸。且其被排出体外的速度非常之慢,能令组织器官长期曝露于辐射当中,使人体增加患癌几率。

  因此,无论本次泄漏的钚有多少,处理起来都是棘手之事,有专家指出,在泄漏初期,应该及时将燃料棒取走,如果最后选择对福岛第一核电站几个受损的反应堆进行封堆处理,却不拿走含钚的燃料,钚仍然会污染地下水。而意识到了这一点,或也正是日本有关方面称事态“严重”的原因。

  据最新消息,东京电力公司29日仍在继续加紧恢复各反应堆和乏燃料池的冷却功能。但由于1号至3号机组的涡轮机房地下室及机房外的隧道和竖井内存在含高浓度放射性物质的积水,排除这些积水是当务之急。