核泄漏的原因和后果及对策.doc

核泄漏的原因和后果及对策核工业主要由核燃料工业、核反应堆工业、核动力工业、放射性同位素生产以及辐射工业等部分组成，其重点还是核动力反应堆和核武器研制。核工业在生产过程中产生的放射性产品或废物失控，就有可能引起核泄漏。散布到环境中的放射性物质直接污染空气、土壤、水和动植物且难以清除，也可直接照射或污染或间接地进入人体。由于环境中的放射性物质难以清除和辐射对人体存在致癌效应、促癌效应和遗传效应，所以对经济生活、社会心理造成一定的影响。严重的核事故，对政治、经济、社会、环境及人体健康，均造成很大影响和不良后果。 一、核泄漏的主要原因 导致核泄漏的原因很多，概括起来有人为因素和技术原因以及自然灾害等几大类。 1、背景 当今世界上有众多的民用、军用核设施正在运转，生产、库存着大量的核燃料和核武器。目前，在全世界30多个国家和地区运行着近500座核电机组在运营中。估计已有二三十个国家已经掌握了核技术，有些国家还在研制核武器。据不完全统计，全世界约有3万多枚核弹头。在世界各地分布着数百万枚放射源，其中，就有数量可观的闲置或退役或报废源储存在废物库。此外，地下或海里储存了成千上万吨的高活性放射性废物。核动力卫星也有可能掉下来污染环境。 2、人为因素 人为因素如核实验、不正当利用核或辐射的恶意行为，核和辐射恐怖、操作失误等使辐射源失控而造成的辐射事故较多。 核实验是一种故意扩散放射性物质，污染环境的行为。几十年来，有核国家已在空中、地下或水下进行了近2000次核实验。一个小型核炸弹爆炸产生的放射性尘埃能够污染方圆几百公里，千吨级核炸弹产生的放射性大约需要一个月才逐渐沉积下来，污染几千公里。超级热核弹，需要一年以上的时间才沉积到地面，污染半个地球。在地下或水下进行的核试验将大面积污染土壤和水。 不正当利用是用放射性物质危害他人或进行恐怖活动，破坏核设施等恶意行为。 操作失误1986年4月26日发生的前苏联切尔诺贝利核电站事故，就是工作人员的操作失误直接导致的灾难。 2、技术原因 核和辐射技术是年轻的学科，核电站的真正应用也就经历了半个世纪，很多方面的技术也不太成熟。现在虽然因此，免不了出现一些技术问题。1979年3月28日凌晨4点钟，在美国宾夕法尼亚州哈里斯堡附近的三哩岛压水堆核电站2号反应堆的燃料元件熔化事故。还有英国温斯凯尔军用反应堆泄露事故也是技术原因引起的。 3、自然力量导致 地震、火灾、洪水、海啸、台风、火山喷发、雪崩、泥石流以及引力作用核动力卫星或航天器坠毁等自然力量或其它不可抗拒的因素导致放射性物质泄漏或失控。2011年3月11日在日本9级地震和海啸引起的宫城地区第一核电站几个机组的核泄漏就是由备用电源无法使用，从而冷却系统无法工作，导致堆芯过热造成的。 4、管理不善如巴西高亚那事故就是由废弃治疗机的137Cs源丢失后被破裂造成的。人们辐射危害认识不足或根本不了解，把发出蓝色光的137Cs粉末分发给亲朋好友，涂抹在嘴唇、眉毛甚至涂抹在食品上食用等，最终导致。也有不法分子走私核物质等。 二、核物质扩散的主要途径 除了核战争、核实验、核恐怖等放射性物质扩散污染外，反应堆泄漏事件波及面较大。因为它的用途比较多，可以用来生产一些核燃料和人工放射性核素。又可以用于做核物理、辐射化学、放射生物学、工程物理学等方面的实验研究以及微量元素的中子活化；利用堆内核反应产生的大量热能可以用来推动汽轮发电机发电，或作为潜水艇以及其他舰船的动力等。 反应堆产生大量的裂变产物，现在所能利用的只不过是其中的一小部分。正常运行中产生的中子、轫致辐射、淹没辐射和内转换电子产生的电磁辐射以及在反应堆内生成的气体放射性核素85Kr、133Xe、131I、41Ar、3H和14C等，只对某些区域的工作人员、维修人员和辐射防护人员产生一些以外照射为主的照射，而对外界不会有辐射影响。但是，裂变反应失去控制就很可能引起爆炸。 由于反应堆体用的水、气、控制棒、传动系统、中子注量率、参数监视系统、辐射剂量监测系统和报警系统都是自动控制的，所以操作失控事故很少。而且燃料元件自身缺陷引起的事故就更少。燃料元件的包壳破裂或烧结、熔化的事故较多，主要是由失水或冷却剂通道阻塞引起的。如果得不到及时、有效地控制则引起核泄漏，造成污染环境和公众受照。 1、由空气扩散 包围地球的大气层的低层是对流层，其高度在赤道上空距海平面约16公里、两极地区约8公里，云、风、雨等一切天气变化都发生这一层。在对流层顶的下面赤道附近南北两个半球存在着以时速800公里自西向东吹的非常强劲而稳定的两股迂回弯曲路线的风。当这股风的某一气团离开路线向南或向北移动时，由于科里奥利效应在北半球引起沿顺时针方向的旋风、而在南半球引起沿逆时针方向的旋风，即台风或飓风。它们对低层气团的运动有非常大的影响。在事故情况下，泄漏的裂变产物在空气中形成放射性气溶胶或气载物质，随着气流蔓延，所到之处对居民全身的外照射，以及吸入被污染的空气造成的内照射。 2、由土壤扩散 核泄漏对土壤的直接渗透是局部的、扩散也是有限的，但是通过地下水的扩散却不能忽视，地下水是岩石和土壤层中的放射性核素的扩散介质。在地下水中3H的迁移速度与水流速度相同， 90Sr较慢、137Cs则通常被土壤所吸附。而大气中放射性灰尘的沉降则是广泛的，70以上的90Sr分布在08土壤表层中，向下层仍有分布。而137Cs则100%地聚集在06的土壤表层，不向下层土壤移动，尤其是在质地较细的草甸土中，100%地积累在1的最表层中。沉积在地表上的放射性尘埃对居民造成的外照射，还通过食入被放射性核素污染土壤中的蔬菜、粮食、水果以及食入污染植物动物肉和奶等生物链及食物链进入人体。 3、由水扩散 进入海洋、湖泊、江河等水体的放射性物质的扩散各有其特点。放射性污染物在海洋中主要以水平方向扩散为主，在垂直方向上通常保持在一定的厚度层内，因此垂直扩散则较缓慢。由于在海洋中存在着宽约80公里、深约0.8公里、每小时以6.4公里的速度沿着赤道朝正东方向运行数千公里的一股又细又直的克里威尔海流；以及科里奥利效应引起的在北半球的大洋中的海流是沿顺时针方向绕一个大圈运行的，而在南半球的大洋中则是沿逆时针方向；此外，海底还存在着从南冰洋和北冰洋流向赤道的环流等，所以，进入海洋的放射性物质的扩散与湖泊、江河等水体中扩散有着很大的区别。由于风的作用海洋表面10200米深度的水层中放射性物质的扩散迅速而完全且均匀。在不同的海域水平扩散速度每天约为5140公里不等，而垂直扩散速度为3060米或更慢。 河水中的放射性物质在平流作用下沿水流方向迁移的同时，在湍流的作用下与水流垂直方向也扩散。放射性污染物首先在垂直方向上混合均匀，然后再横向混合均匀，先被吸附在悬浮的固体颗粒上，而后再一同沉降到河底。由河流携带的污染物质首先在河口附近随淡水在表层流动，然后在湍流和潮流的作用下进入海湾并滞留较长时间，有的可达一年以上。所以，放射性物质多沉积在海岸一带，此后向海洋扩散并流入外海。 一般情况下，湖水流速缓慢，污染物在湖泊中的停滞时间可能比海湾还要长。湖泊中的放射性水平与污染物的浓度、停滞时间、湖泊的大小和形状以及深浅有关。 放射性物质进入水体以后，有一部分将被水生物吸收。大部分水生植物对放射性核素的吸收和解吸都相当快，也相当完全。因此，大量的放射性物质能储积在水生植物，从而又增加了水生动物的体内放射性含量，这是人类食物链污染的一个重要环节。 4、植物中的分布 植物主要从大气和水及土壤中直接或间接地摄取放射性核素。大气中放射性核素随灰尘、雨水沉降到植物地上部分，其中少量可溶部分被植物吸收；而其余部分则附着在植物表面，在风雨作用下落到地表后，从土壤中通过根部吸收再转移到植物地上部分。137Cs被植物叶部吸收程度比90Sr大。植物从土壤中摄取放射性核素的程度，取决于核素的化学形式、植物新陈代谢过程对这种核素的需要程度及土壤的物理化学因素。植物从土壤中摄取的鍶多、铯次之，而鈈少。草本植物放射性核素含量，春季生长期最高、开花结穗或结实期下降、秋季再上升。砂性土壤上生长的植物对放射性核素的摄取量高。地衣对大气中各种微量元素有高度的浓集作用。131I容易被植物直接吸收，当生长旺盛的牧草被污染时，将引起牛奶中131I含量显著升高。禾谷类在抽穗期至成熟期，附着在果穗表面的放射性核素一部分转移到籽实中。多年生植物对放射性核素有较高的累积量。海洋植物对Mn、Zn、Fe、I、Ce、Pu及ZrNb的浓集能力强。各类淡水植物中，以单细胞藻的浓集能力最强。一般情况下淡水高等植物浓集232Th比226Ra和238U更多些。在淡水中藻、丝藻类放射性含量比高等植物高、水生植物比水生动物高。 5、动物体内的分布 空气、水和植物的放射性污染，可能导致放射性物质进入动物机体，并在体内蓄积。此外，土地污染程度的不同，同样也影响着动物群体对放射性核素的积累。放射性核素在动物体内的分布主要取决于放射性核素在动物种群生存环境的污染水平和分布的类型、动物种系及其生物学特征、动物在生态系统的食物链中所处的营养层以及放射性核素的化学性质。在鱼、两栖类、爬虫和哺乳动物的放射性核素含量有很大差别。不同纲的动物也表现了放射性核素积累水平的明显差别。90Sr在不同种动物体内积累的差别可能主要取决于它们不同的寿命和矿物质代谢作用的特点。长期在核企业附近放牧的牛羊，其体内含有相当数量的放射性核素，其中最危害的主要是90Sr。90Sr在反刍动物骨骼中的积累基本上取决于动物的种和生长龄。对90Sr积累最多的是幼龄动物骨组织和肌肉，绵羊骨中比山羊骨中积累稍高些。另外，山羊肌肉中的积累量比绵羊肉的为多。牛对90Sr摄入量明显地取决于植物群落类型、饲料成分及饲料地的利用情况。在天然草甸上放牧的牛，90Sr摄入量比其他方式饲养的牛高出1.34.4倍，奶中的90Sr含量也高40%左右。 海洋中的软体动物对碘等放射性核素具有较强的浓集能力，而甲壳动物则对钴的浓集能力较强。蛤、牡蛎、扇贝和一些蟹类，能浓集较大量的90Sr，主要分布在虾蟹等的贝壳等硬组织内。60Co一般浓集于海产品的可食用组织内。鱼类中90Sr主要分布在骨和鳞中。 6、人体中的分布 人体重量的99.95%是由氧、碳、氢、氮、磷、钾、钠、钙、氯、镁、铁等12种元素构成的，其他还有氟、铬、锌、锰、铜、碘、钴、钼和硒等，但含量较低；而人体血液则含有约60余种元素。人体及其血液中的各种元素的含量与地壳中这些元素的含量分布规律十分相似，人与自然的这种统一、平衡关系是保持人体健康的最基本的条件。以不同的途径进入体内的放射性核素，随着血液循环分布到全身各个组织或器官中。 吸入的放射性物质，除有一部分直接被呼出外，其余的则在呼吸系统的各段沉积下来。其中一部分直接进入体液，另一部分由粘液纤毛转移到消化道被吸收后剩余部分将进入体液。 食入的放射性物质如果是非转移性的，则其中大部分将通过胃肠道随粪便排出。如果是转移性的，那么大部分将主要由小肠吸收而进入体液。此外，吸入的放射性物质由气管排出后被咽下也是一种食入途径。 渗入皮肤的放射性核素主要是透过皮下组织后被吸收而进入体液。从呼吸道和胃肠道转移到体液的放射性核素中，未沉积的那一部分核素则通过肾、肝、肠、皮肤或肺，随尿、粪便、汗或呼出气排出体外。体液中的放射性核素一部分通过肾、肝、肠、皮肤或肺排出，其余的将沉积在它所亲和的那个器官中。也有少数重要的放射性物质，是全身均匀分布的。放射性核素沉积的组织和器官，本身就像一个放射源，不尽受到它本身的放射性核素的照射，而且同时还受到其他组织和器官的放射性核素的照射。由于各种核素的化学形式及性质、不同组织或器官的代谢等原因，并非均匀地分布于全身各组织器官，而是表现出互相各自具有不同的亲和力。 进入体内的3H和137Cs等相对均匀地分布在全身各器官或组织中。137Cs在摄入的早期体内各器官或组织中的滞留有些差异，但到10天后，分布便基本呈均匀态，约80%沉积在肌肉、8%在骨骼中。成人体内137Cs的有效半减期一般为50200天，儿童较短，新生儿为10天。232Th等则90%沉积于肝脏，可导致肝癌。90Sr、239Pu等核素主要蓄积在骨骼内，放出的粒子或粒子的持续性照射可诱发骨肉瘤。由于锶的化学性质近于钙，属于极毒类放射性同位素，进入骨骼后代谢很慢，在体内呆大半辈子，无法排出。聚集到一定浓度后可能引起白血病和癌症。238U、106Ru等放射性核素主要分布在肾，它们都能引起不同程度的放射损伤。131I主要沉积在甲状腺，半衰期为7.6天，可引起甲状腺癌。但是，比、射线外照射引起甲状腺癌的1/3到1/5。一般成人体内碘含量约11，甲状腺中含10。 三、核泄漏的主要的后果 核泄漏导致的后果与泄漏方式、量和范围以及环境情况、气象条件等诸多因素有关。严重的核泄漏事故，除了直接造成人员伤亡外，还会引起潜伏期较长的癌症为主的恶性疾病和遗传性疾病、以及人们心理恐慌和社会经济秩序混乱。 1、污染我们的生存环境 较大的核泄漏事故造成的环境污染所产生的后果，无论是在持续时间上还是在波及范围上都比它直接照射产生的后果更严重。严重核泄漏事故的清除处理，非短时间内可结束，有的需要几年、几十年甚至更长。象137Se、90Sr、239Pu较长寿命的核素，对自然界造成的危害恐怕200年也难消除。切尔诺贝利核电站事故造成了广泛的地区放射性污染，气载放射性物质通过风力、雨水等各种传播途径，迅速扩散到苏联西部以及欧洲大部分地区。事故地点周围30公里范围成了死亡地带。 2、引起有害的辐射生物效应 核泄漏事故发生后控制放射性物质扩散很难，可引起受照者造血功能障碍、神经系统损伤等近期效应；也可诱发可怕的癌症或恶性肿瘤等持久的威胁健康和生命的远期效应；还导致破坏遗传基因、先天性遗传性，引起后代死亡或各种疾病等遗传效应。核试验的经验教训确认早期落下灰可引起确定性效应和随机性效应，明显增加甲状腺癌特别是对儿童的诱发率。因此，辐射的远期效应，特别是致癌和遗传效应，要进行数十年甚至终生观察才能作出科学评价。切尔诺贝利核电站事故波及到的地区约10万人进行了人工流产。从理论上来讲，核辐射对人体机能的损害可以在人体内潜伏40年以上。 事故发生后，短期内危害较大的核裂变产物是131I，受照的主要器官是甲状腺；事故后，较长时间内污染环境的核裂变产物是137Cs和90Sr等，受照的主要部位是人体全身和骨髓。 3、可造成巨大的经济损失 较大的核事故所造成的经济损失巨大。为处理切尔诺贝利核电站事故前苏联政府动用了全苏必要的科学、技术及经济方面的应变力量。还有7000多个辐射实验室、防疫站及各类科研和实际工作机构，在前苏联境内进行辐射监测。控制和消除事故后果，及救助居民的工作、应急措施与恢复工作，共动用了60余万人。其中就有1964个医疗分队，22000余名各类医务人员，1200多名大学生和1600余名科技和工程技术人员以及许多辐射安全专家。还动用了野战部队及防化、工程兵、通讯兵、军用气象部门及运输汽车、飞机等苏军兵力就近34万人。撤走近12万居民外，为保证牲畜和牛奶免受放射性污染，还动用了几千台卡车将事故点周围30公里范围内的10万多头牛运往污染较轻的地区。可造成的经济损失总计已经超过数千亿美元。事故善后工作，特别是辐射远期效应的研究仍在继续。可见核事故救援及善后工作，要投入的力量是巨大的。 4、对公众的社会心理影响更大 几次重大核事故的经验证明，核事故也可造成很大社会心理影响，引起人群心理紊乱、焦虑、恐慌和长期慢性心理应激。这种不良的社会心理效应，其危害可能比辐射本身导致的后果更严重。由于核武器首次直接用于战争，已经留下了可怕的印象和后果；已经发生的核事故尤其是军用核事故一般不公开其影响和后果，公众对核和辐射事件特别忧虑。这种害怕心理导致以精神、消化及泌尿等系统的心理应激综合症，并演变为焦虑、自我意识障碍及尿中儿茶酚胺水平增高等慢性心理应激综合症。切尔诺贝利核电站事故后，由于社会心理效应，出现大部分人员有应激、焦虑、抑郁、神经衰弱及精神或植物神经紊乱等，甚至还出现了射线恐怖症。还出现了心情不安、纪律松散、易受刺激，借助酒、镇静剂或麻醉剂等摆脱不安情绪、无组织、无计划地自发逃离或企图离开污染区，有的则疏散后偷偷回来居住, 生活在核污染区。对有关辐射情况的报道特别关注，但又对某些报道的可靠性表示怀疑所谓的隐性恐慌症。由于害怕辐射对胎儿的不利影响，人工流产数明显增加，对自身和亲人尤其是婴儿的健康多疑，总认为健康状况恶化，担心长肿瘤；同时，调查表明，事故最重要的健康影响是心理应急，最苦恼的人是居住在离核电站附近又有学龄前儿童的母亲。事故中心地区人员自发逃离，有些人无计划地四处投奔亲友，大量人争购火车票和飞机票，造成交通拥挤及社会混乱；人们盲目提取存款，有的银行开门仅2小时就已将款提空，加重了紧张气氛；宗教意识也以多种形式活跃起来。有些临国也受影响，争先抢购粮食和其他食品，盲目使用碘剂和抗辐射药品。切尔诺贝利核电站事故造成了很大的不良社会心理影响，事故后果对公众的精神压力大，心理损伤重，社会心理效应强烈，持续时间还要长。 5、公众对核和辐射的重新审视 核事故和核泄露等事件使人们重新审视核电与核设施的安全问题。一旦发生事故，造成的危害是长期的甚至是全球性的。在美国，核武器试验引起长期的公众恐惧和社会动荡，并对政府进行谴责，包括诉讼。切尔诺贝利核电站事故进一步促使公众对国家的其他核设施的安全及辐射影响更加关注。公众对政府核能政策的支持率明显降低，反核力量增强。从而公众对政府失去了信任，在事故期间对政府的号召、报道根本就不相信，只相信医务人员说服的尴尬局面。事故造成了公众不信任政府和本国科学家的不利局面，甚至把事故的发生及善后处理措施等，作为攻击政府的借口和手段，加剧了政治上的动荡与不安。 三、公众应急防护的一般措施 对周围居民来说，采取辐射防护措施的依据是辐射监测情报。应根据不同的辐射水平采取不同的防护措施。如果环境辐射水平低于通常的限制水平时，就不必采取防护措施。如果环境辐射水平达到或者超过所规定的警报水平时，就应当迅速通知周围居民关闭门窗，这可以使居民受到的辐射剂量减少到1/5；或者通知居民执行撤离计划。 1、自我防护方法 空气有放射性污染时，屋外人员可利用口罩、手帕、毛巾、纸等捂住口鼻，对呼吸道进行防护，可使吸入的放射性核素所致剂量减少到1/10。日常服装、雨衣、帽子、头巾、手套和靴子等也可防止或减少体表污染。回去后脱下衣物装好袋以免污染扩散，也便于日后进行污染监测或处理，然后迅速淋浴冲澡、更换衣服后尽快撤离。室内人员可关闭门窗和通风系统，可降低吸入放射性核素剂量2倍，减少体内污染，也可降低沉降放射性核素外照射1/21/10，几个小时后要通风。在2天以内可防止的剂量为10 mSv，但不超过1224小时。 2、服用稳定性碘保护甲状腺 成人一次服用100稳定性碘碘（相当于130KI或170KIO3），一般在530分钟内就可阻止甲状腺对放射性碘的吸收，大约在一周后对碘的吸收恢复正常。在摄入放射性碘前6个小时服用，效果100%；同时服用效果90%；摄入后6小时给药，可使甲状腺剂量减少约50%；摄入后12小时给药，预期防护效果很小；24小时后给药，已基本没有防护效果。 碘化钾（KI）可以减少放射性碘同位素进入甲状腺。少数人可能有过敏反应。130碘化钾（KI）相当于100稳定性碘，每日1次、大约服用一周，但不要超过10次。碘化钾有效期较长，必要时可事先保存使用。事故之前要服用碘化钾，可以使131I在甲状腺内的沉积量减少。服用30mg碘化钾大约需要2小时后才能完全封闭甲状腺。服用100mg碘化钾30分钟后就可以完全封闭甲状腺。在事故发生后立即服用碘化钾250mg，连续服用8天，这可以使甲状腺受131I的照射剂量减少到1%。 碘酸钾（KIO3）也可以减少放射性碘同位素进入甲状腺。170碘酸钾相当于100稳定性碘。碘酸钾的有效期也较长。 在没有稳定性碘碘、碘化钾或碘酸钾的情况下，含碘药品或食品如碘含片、卢氏液及海带等代替，或用碘酒涂抹皮肤，也可取得一定的防护效果。 3、撤离 从核泄漏现场迅速撤离是避免或减少各种途径照射的最有效的防护对策。在不长于1周的期间内可临时撤离，当一周内累积剂量有可能超过50100mSv时应考虑撤离，并迁到更好一些的居住设施内。当遭受已沉降的放射性核素的持续照射时，为避免在几个月内接受不必要的高剂量照射，从受污染地区避迁。1个月内可以防止的剂量为30 mSv和10 mSv。主要是让短寿命核素衰变。但不能长于1年，否则缩短人们的预期寿命。 4、永久性重新定居 如果预计在1年