核污染 :核物质泄露后引起的污染

更新时间:2023-08-15 18:15

核污染(nuclear contamination)是指由于各种原因产生核泄漏甚至爆炸而引起的放射性污染,主要是核物质泄漏后的遗留物对环境的破坏,包括核辐射、原子尘埃等本身引起的污染,还有这些物质对环境的污染后带来的次生污染,比如对核物质污染的水源对人畜的伤害。国际上核污染从0级到7级共分8个级别,级别越高造成的危害就越大。

在1986年4月26日,在苏联白俄罗斯-乌克兰大森林地带东部的切尔诺贝利核电站第4号机组发生的一次反应堆堆心毁坏、部分厂房倒塌的灾难性事故。1979年3月28日,美国宾夕法尼亚州三英里岛核电站,发生五级核能事故,这是美国核电历史上最严重的一次事故。2011年3月15日,福岛县第一核电站2号机组发生爆炸。2011年4月12日,日本原子力安全保安院(Nuclear and Industrial Safety Agency, NISA)将福岛核事故等级定为核事故最高分级7级(特大事故)与切尔诺贝利核事故同级。日本当地时间2023年8月24日13时,日本福岛第一核电站启动核污染水排海。

产生来源

来源分类

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污染途径

污染途径主要分为两种,第一种是核泄漏会产生放射性气溶胶等放射性污染物,这会对呼吸系统及人体体表产生很大危害;第二种是核泄漏后随风向扩散产生的污染,污染程度视核泄漏严重程度而定。例如在切尔诺贝利事故中,核燃料在爆炸中形成烟尘飘扬空中,危害面积非常广泛。核爆炸不会引起明显的气候变化,但会在事故发生地及一定距离范围内存留放射性。

核电站受损后,相关设施就会释放一定量的放射性物质,其中一些“寿命短”的放射性物质相对来说危害不大,但是另一些半衰期长的放射性物质则要危险得多。放射性物质的原子有半数发生衰变时所需要的时间。

高温分裂的过程会产生一百多种新的物质。核反应堆完全熔解后,会释放一些较低毒性的放射性气体,包括氮-16、和。这些气体比较轻,会快速消散,对人类的危害不大。其中,氮-16会迅速转变为稳定的氧,而氪气则很轻,进入大气后迅速消散。此外,氚气的能量很低,其半衰期为12年。当它衰变时,会以稳定的氦气形式存在。

衰变是一种核反应,也会产生辐射。核反应堆完全熔解后,除了前面提到的氮-16、氚和氪之外,还会释放出另一种危险物质-137。铯-137具有剧毒,其半衰期为30年。人类可能通过食物和水将其摄入,或者类似灰尘的形式被人吸入。与铯-137接触会增加患癌症的风险。

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主要特点

持续性

核污染是一种严重的物理性污染,与其他物理性污染相比,其最大的特点是持续性。一般的物理性污染会在源头消失后立即消失,例如噪声污染在声源消失后会立即停止。然而,核污染不会随着核爆炸或反应堆停堆而结束,因为放射性核素具有固有的半衰期,不同核素的半衰期各不相同,时间范围从几分钟到几千年不等。这些放射性核素会在短期内产生,并遵循其内在的固定衰减速率。这一特点与化学污染类似,即使污染源已经不存在,化学污染物也不会立即消失。

稳定性

与化学污染不同的是,核污染物在自然环境中无法通过降解或与其他物质反应来降低其毒性。目前,人类尚无法通过物理手段彻底消除核污染物的毒性。

累积性

核污染与一般性的物理和化学污染相比,还具有累积性的特点。一般的物理和化学污染在降低到一定程度后,不会因为源头的持续存在而累积起来产生伤害。例如,把噪声降低到一定分贝值以下,噪声不会因为声源的持续存在而累积起来产生伤害;化学毒物的摄入量低于一定值时,一般不会造成伤害,也不会因为接触时间长或者摄入次数多而产生伤害。然而,根据前人的研究,核污染对人体和生物的危害具有明显的累积效应。尽管人和生物自身具有一定的抵抗力,但是对核污染物的抵抗力比较弱。因此,如果人长期处于低剂量的核污染环境中,或者体内长期接触核污染物,极可能因为核污染物的累积效应而产生危害。

公众无感知性

与物理和化学污染物不同,核污染物没有颜色、气味或震动,因此人类无法通过看、闻或触觉来察觉其存在。只有在受到核污染后,人类才能通过检测放射性物质的存在来发现核污染的存在。然而,此时可能已经对人类和生物造成了危害。因此,核污染对人类的影响具有隐蔽性,人类只能一直受害。

核辐射分级

国际核事故分为7级,最低影响的3个等级被称为核事件,最高的4个等级被称为核事故。

核污染分类

核污染通常分为以下几类:

主要危害

一定量放射性物质进入人体后,既具有生物化学毒性,又能以它的辐射作用造成人体损伤,这种作用称为内照射;体外的电离辐射照射人体也会造成损伤,这种作用称为外照射。

辐射损伤是各种电离辐射作用于人体所引起的各种生物效应的总称。这是由于各种电离辐射(如X或γ射线β射线α射线和中子束等)引起电离、激发等作用而把能量传递给机体,造成各组织器官的病理变化。放射性核素可以对周围产生很强的辐射,形成核污染。放射性沉降物还可以通过食物链进入人体,在体内达到一定剂量时就会产生有害作用。人会出现头晕、头疼、食欲不振等症状,发展下去会出现白细胞血小板减少等症状。如果超剂量的放射性物质长期作用于人体,就能使人患上肿瘤、白血病及遗传障碍。

核辐射剂量

核辐射对人类健康可产生较大影响,机体受到核辐射作用时,可根据辐射剂量、辐射方式以及损伤效应来分类。

(注:1雷姆=10-2希。)

人体健康

核辐射对人体健康造成长期损害,可导致癌症、遗传变异和免疫系统衰弱。人体长期处于辐射环境中会增加患上多种疾病的风险,包括白血病、肺癌甲状腺癌等。这些疾病可能对造血系统、生殖系统和免疫系统造成影响。据报载 , 由于遭受 原子弹爆炸后 的大量放射性核污染影响,日本九州长崎东北地区外的几十个劫后余生者变成 了没有生育能力、形象怪异 、智力低下 的 “ 昆虫人 ”,贫铀弹的使用也带来严重的灾害 ,据报道,共有10多万名参加过海湾战争的士兵遭受 “ 海湾战争综合征 ” 的困扰,同样参加巴尔干维和行动的士兵也饱受 “ 巴尔干战争综合症 ” 的困扰,严重 的甚至失去性命。在伊拉克,儿童患白血病、成人患癌症的比例剧增,其患病人数相比海湾战争前增加了约10倍,2003年伊拉克战争中贫铀弹的使用又加剧了此种形势 。切尔诺贝利核事故导致的孕妇流产率和死胎率上升,新生儿畸形率增加;福岛县核事故后,一些地区还出现了肾结石肝癌的患病率上升。

生态环境

核污染破坏生态系统平衡,对植物和动物造成伤害,破坏植物、动物和食物链平衡,影响整个食物链,损坏生物多样性,使动植物死亡或迁移。一些污染地区会形成”死城”,土地无法耕种或种植,直接影响当地居民的生计。核能事故引发的放射性物质泄漏可能导致土壤、水源和空气受放射性物质污染,危及农作物、饮用水和环境健康。原子弹贫铀弹核弹的使用,除了在爆炸地方对生态系统产生最直接的破坏外,其所产生的含铀粉尘和气溶胶随空气飘动会对更多更远的地方造成空气污染、水污染和土壤污染,进而通过食物链和饮水链影响生态系统的稳定性。进行了23次核试验(1958年停止) 的美国比基尼岛,因为核污染而几乎变成了不毛之地。

精神心理影响

更重要的是核污染给人们带来的精神损失、心理恐惧更是无法统计。

除污方法

核污染环境整治去除方法:物理法、化学法、电化学法、物理一化学联用法、微生物清除法、焚烧、超级压缩法和土壤核污染去除方法如铲土去污、深翻客土、可剥离性膜、森林修复等。

物理法

吸尘法、机械擦拭法、高压喷射法、超声法

化学法

化学去污就是利用化学清洗剂溶解带有放射性核素的污腻物、油漆涂层或剥离氧化膜层,从而达到去污的目的。

电化学法

该法将去污部件作阳极,电解槽作阴极,在电流作用下污染表面层均匀溶解,污染核素进入电解液中。

物理-化学联用法

该法利用化学药剂的溶解作用加之机械力去除放射性污染物,相对单一的方法效果要好得多。

微生物清除方法

微生物清除技术,是一种把自然存在的生物损害性行为转变为有用活动的方法。

焚烧处理

焚烧是目前国际上广泛采用的处理可燃放射性废物的有效方法之一 。针对被核元素污染的纤维类 物质、塑料、橡胶类物质、有机离子交换树脂、废有机溶剂等可燃性的废物,可采用焚烧进行处理。以 达到大大减容的目的,最后再对焚烧后所得的焚灰进行水泥固化,以便进行最终处置。

超级压缩处理

以前认为不可压缩的废物如退役过程中产生的混凝土渣、各种管道、阀门等,现在可用压力达2000t的超级压缩机进行压缩处理,从而达到减容处理。

判断和防治

快速判断

根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》(GB18871),衣服、皮肤、手、等表面污染控制水平α放射性物质不超过0.04Bq/cm2,β不超过0.4Bq/cm2,污染水平可以通过便携式表面沾污仪、局部表面沾污仪和全身表面沾污仪进行快速测量,如果α大于0.04Bq/cm2,β大于0.4Bq/cm2,即可判断为受到核辐射污染。一旦发现体表受到核辐射污染,应尽可能远离放射源,缩短被照射时间,同时注意屏蔽,尽快将受污染的衣物脱下,冲淋,清除核污染。

防治措施

1.严格控制能引起核污染的原料生产加工使用。

2.通过立法限制核的使用和核原料的买卖,交易。

3.使用核能源要确定其安全性,以安全最大化为原则,

4.加快核能的科技研究,更深入的了解其原理,以更好的掌握和利用核能。

5.避免核战争。约束有核国家关于核武器的研制和开发。

6.进行核试验和开发核能,应尽量使之在比较偏僻的地方进行,如果有事故,使其造成损失最小.

长崎广岛原子弹爆炸

1945年8月6日和8月9日,美国广岛市长崎市两座城市投下原子弹后,造成了巨大的爆炸和火灾。爆炸瞬间释放出巨大的能量和热辐射,市内大部分建筑物的毁坏。强烈的冲击波和火焰使数万人当场死亡。随后几周内,由于辐射和其他伤害导致的副作用,更多的人们死于伤病。广岛35万人口中有约14万人在爆炸中丧生,长崎有约7.4万人丧生。数万人受伤。幸存者们长期面临着辐射引起的健康问题,如癌症和出生缺陷。这次事件对整个日本和世界产生了深远的影响,也成为了人类历史上一次强烈的警示。很多受害者在多年后死亡,死因是与爆炸引起的核辐射中毒有关的癌症和其他疾病。1998年的一项研究发现,广岛原子弹爆炸还导致另外约6.2万人死亡,遇难者总数超过20万人。

重要事故

1957年前苏联乌拉尔核废料罐爆炸

1957年9月,位于奥焦尔斯克(1994年之前被称之为“车里雅宾斯克-40”)的玛雅科核燃料处理厂发生事故,INES等级达到6级。1957年秋天,一个装有80吨固态核废料的容器周围的冷却系统发生故障。放射能迅速加热核废料,最终导致容器爆炸,160吨的混凝土盖子被炸上天,并产生规模庞大的辐射尘云。当时,共有近1万人撤离受影响地区,大约27万人暴露在危险的核辐射水平环境下。至少有200人死于由核辐射导致的癌症,大约30座城市从此在苏联的地图上消失。

1986年前苏联切尔诺贝利核灾难

1986年4月26日,位于乌克兰北部靠近白俄罗斯边境的苏联切尔诺贝利核电站4号机组突然发生爆炸,造成30人当场死亡,逾8吨强辐射物泄漏。这起核泄漏事故还使核电站周围6万多平方公里土地受到直接污染,320多万人受到核辐射侵害,成为迄今人类和平利用核能史上最严重的事故。截止2006年,还有超过150万俄罗斯人住在受切尔诺贝利核事故污染的土地上,其中有人还在吃受放射性污染的食物。联合国卫生机构评论说,大约9300人可能死于由放射性污染引起的癌症。

美国三哩岛核事故

1979年3月28日凌晨4时,美国宾夕法尼亚州三英里岛核电站第2组反应堆的操作室里,红灯闪亮,汽笛报警,涡轮机停转,堆心压力和温度骤然升高,2小时后,大量放射性物质溢出。这是美国核电历史上最严重的一次事故,被国际核事件分级表列为五级核能事故。事故发生后,全美震惊,核电站附近的居民惊恐不安,约20万人撤出这一地区。

苏联核动力卫星坠毁事故

1978年1月24日,苏联“宇宙”954号核动力卫星发生故障,核反应堆舱段未能升高而自然陨落,未燃尽的带有放射性的卫星碎片散落在加拿大境内,造成严重污染。此次卫星解体事件产生大量的放射性碎片,给约10万平方公里的区域带来“永久性”的放射污染。

美国核动力卫星事故

美国在1964年4月发射“子午仪”号导航卫星时,因发射失败卫星所携带的放射性同位素源被烧毁,钚238散布在大气层中并扩散至全球。后来改用特种石墨作同位素源外壳,以防烧毁。1968年5月“雨云”号气象卫星发射失败时,核电源落入圣巴巴拉海峡,后被打捞上来。

1999年日本东海村铀处理设施事故

1999年9月30日,人为操作失误和仓促的商业决定最终导致日本东海村铀处理设施发生事故。这座铀处理设施座落于东京北部的茨城县,这起核事故由缺乏培训的工人导致,他们在精炼铀燃料过程中走捷径,忽视了安全问题。为了按时完成任务,工人们省略了精炼过程的几个步骤。他们在10公升的桶中混合氧化铀粉和硝酸,而不是专用的沉淀池,所倾倒的铀/硝酸是规定数量的7倍。在达到临界点之后,铀/硝酸混合物发生连锁反应,共持续了20个小时。当时共有两名工人死于辐射暴露,另有数十人受到超出正常水平的核辐射。

日本福岛核泄漏事故

2011年3月11日 日本福岛县附近海域发生9.0级特大地震,地震引发的巨大海啸袭击了福岛第一核电厂,造成核电站1至3号机组堆芯熔毁。次日,日本有关部门确认,福岛第一核电站有放射性物质泄漏到外部。随后,持续冷却堆芯等措施以及雨水、地下水流入反应堆设施产生了大量核污染水,并不断增加。

2011年4月12日,日本原子力安全保安院(Nuclear and Industrial Safety Agency, NISA)将福岛核事故等级定为核事故最高分级7级(特大事故)与切尔诺贝利核事故同级。

日本福岛第一核电站启动核污染水排海

日本当地时间2023年8月24日13时,日本福岛第一核电站启动核污染水排海。两年多来,福岛核污染水排海计划的正当性、合法性、安全性一直受到国际社会质疑。日方迄未解决国际社会关于核污染水净化装置长期可靠性、核污染水数据真实准确性、排海监测安排的有效性等重大关切。中方等利益关方多次指出,如果核污染水是安全的,就没有必要排海,如果不安全,就更不应该排海。日本强推核污染水排海不正当、不合理、不必要。

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