本书中关于核的部分知识
2011-03-15
图片看这儿http://www.douban.com/note/139872334/
关于辐射与身体健康的部分：
放射性与死亡
人们对放射性几乎有着先天的恐惧。这大概算得老式的“荣格原型”的新例子：害怕看不见的危险，最初也许是害怕潜伏的捕食者或敌人。其他例子包括害怕巫婆、细菌、蟑螂或藏在床下的怪物。但放射性更甚，不仅是潜藏的威胁，也是潜藏的攻击。基因悄无声息地变异，直到10年或20年后，当癌变最终发生，它才显露出来。……
我们用单位雷姆（rem）来度量辐射对人体的伤害剂量（1雷姆=10毫西弗）。如果你遭受的全身剂量为100雷姆，可能不会有什么感觉。你的身体会修复大部分伤害，不会让你得病。
更大的剂量就糟糕了。如果遭到200雷姆的打击，你就会生病，这种病叫做辐射中毒或辐射病。你的头发会脱落，你会感到恶心、疲倦。如果你认识做辐射治疗的人（通常是为了杀死癌细胞），就见过这些症状。恶心的部分原因是，你的生理系统在劳碌地修复辐射的伤害，占用了其他剧烈活动（如消化）的能量。
当剂量超过200雷姆，你可能会死。超过300雷姆时，你暴露在辐射下的死亡几率将超过50%，除非你得到输血和其他强化治疗。因为这个原因，300雷姆就是半数致死剂量（LD50）。暴露在1000雷姆的辐射下，几个小时就会让你失去活动能力。在如此高的辐射水平下，医疗手段可能也无能为力了。
不过，100雷姆以下不会引起任何症状。所以，我们说辐射有“阈值”效应。阈值高是因为你身体强健。它可以应对部分损伤，甚至能修复其中的大部分而不影响身体的正常功能。低剂量尽管可能最终增大癌变的风险（很多年以后），也不会被人注意。……
线性效应
在小剂量下——如25雷姆，致癌剂量的1%——人不会得辐射病，因为剂量远低于辐射病的阈值。但即使在这个低剂量下，控制细胞增长的调节基因也会有一定几率被辐射病破坏而且不能修复。结果，1%的致癌剂量有1%的几率导致最终的癌变。对更大的剂量，这个几率也成正比地增大。4%的致癌剂量有4%的几率引发癌症。（见图8.1）……
注意竖轴是额外癌变的几率。为什么说额外呢？原因是，即使不暴露在认为辐射下，我们也有大约20%的死于癌变的几率。没有人知道为什么。这20%并不来自任何确证的环境效应。环境放射性还不足以导致这个结果。我们不知道哪些环境污染的效应能累积到20%。这个数从哪儿来？这是一个科学和医学的难题。……
假设你暴露在100雷姆的辐射下，那是致癌剂量（2500雷姆）的4%，因此你死于癌症的几率从“正常的”20%增大到24%。（20%的正常几率随不同人群变化，但为了例子更清楚，我假定那个值对每个人都等于20%。）
现在让我们用线性效应来估计广岛和长崎原子弹造成的癌症死亡。大约10万名幸存者暴露在高水平辐射下。很难知道他们遭受的剂量是多大，很多研究都在估计辐射总量。最佳估计是幸存者遭受的平均剂量为20雷姆。
你可以从图8.1确定，暴露在20雷姆辐射下发生额外癌变的几率是0.8%。于是我们预期，在10万名幸存者中，有800人死于额外的癌变。可以拿它与其他效应导致的死亡相比（如死于爆炸、火灾、辐射病的人数，估计在5万到15万之间）。这些数字说明，辐射引发的癌症只占广岛和长崎死亡人数的0.5%到1.5%。……因原子弹爆炸引发的癌症而死亡的人数之所以那么低，不是因为辐射安全，而是因为几乎每个遭受大剂量辐射的人都死于其他原因了。
有一种心理学效应，所有医生都知道。多数病人都相信自己知道病因。广岛和长崎的2万个因为其他原因而感染癌症的幸存者——即使没有原子弹爆炸他们也可能死于癌症，多数（甚至大多数）都错误地认为他们的癌症来自于原子弹。在这种误会的部分原因在于，受错误引导的公众普遍感觉癌症比实际的要罕见得多。声称自己知道癌症原因的人，即使错了，通常也不有人来批评。你是不会和一个要死的人争论的。
切尔诺贝利核反应堆大灾难
1986年，乌克兰切尔诺贝利城附近的一座核电站发生了重大事故。反应堆深处的链式反应失控，释放出大量能量，反应堆核心发生爆炸。爆炸并不大，不过也足以摧毁反应堆，引发熊熊大火。大量辐射散入大气，大概占反应堆辐射总量的30%或更多。与烈火搏斗的几十名消防员死于辐射病。……
事故的很多灾难是在最初的几个星期内发生的。每个核只能爆炸以此，辐射源就耗尽了。15分钟后，辐射降到初始值的1/4；一天后，1/15；三个月后，不到1%。但知道今天，仍有一些残留下来。多数辐射几乎都随风飘散了，只有近地面的辐射感染到人群。很难估计人群暴露的辐射总量。估计在反应堆附近的大约3万人平均遭受了45雷姆的辐射，与广岛幸存者的平均辐射量差不多。注意这个平均水平还不足以引发辐射病，但暴露人群增加的癌变几率为45/2500=1.8%。除了6000个正常的自然癌变患者外，这个风险几率可能导致额外500人死于癌症。……
如果把远离事故的世界其他地区也考虑进来，预期的死亡人数还会高很多。即使25000人平均每人遭受0.1雷姆，也会多出1个死于癌症的人，而实际的数字更令人伤心。……
2006年，国际原子能机构（IAEA）发表了辐射总量分布的最好估计：大约1000万雷姆。那意味着切尔诺贝利事故导致的额外癌症死亡总数将达到1000万除以2500，即4000。……
许多辐射是以放射性碘的形式释放的，它们集中在甲状腺，诱发甲状腺肿瘤。甲状腺肿瘤很少见，所以切尔诺贝利地区附近发现的十几例甲状腺肿瘤几乎肯定可以归因于那次事故。甲状腺肿瘤是可以治疗的，虽然有三个切尔诺贝利的患者死了。
放射性衰变
辐射确实会消失，不过要等很长时间。有的危险辐射，例如碘131的辐射，只持续几个星期。钚令人色变，因为它的辐射能持续24000年，而钾40——在血液和肉类（特别是香蕉）中发现的一种重要放射性原子——会持续10亿年！……
随着原子的消耗，残余的可以爆炸的核的数量也在减少。放射性在消失，它随着时间衰减。正因为这个，人们常称放射性爆炸为放射性衰变。……
经过一个半衰期后，辐射的危险降低1/2，但它还能延续很多个半衰期。只要还有最后一个原子没爆炸，放射性就不可能完全消失。但减小10亿倍（经过30个半衰期）后，大多数辐射都不可能探测，通常也就没有危害了。
让我们再回来看看碘。它之所以这么危险，部分原因是它衰变太快，在很短时间内向受害者发出很大的剂量。碘聚集在甲状腺，其辐射又发甲状腺肿瘤。如果你害怕近距离暴露在碘的辐射下，可以多吃碘片（无放射性的碘）。你的甲状腺饱和了，有足够的无害碘供给，就不会再吸收更多的碘。所以要服用碘片，把放射性碘赶出你的甲状腺。你只需要坚持服用几个星期，因为大部分放射性碘都将在那段时间里衰变、消失。
可怕的变异
辐射引发疾病和癌症，还能做很多其他坏事。早期实验表明，高强度的辐射可以再昆虫中引发可怕的变异。这一发现激发了一批恐怖电影。……
在高级动物（哺乳动物、蜥蜴和鱼等）身上没有发现类似的变异。根据2006年国家科学院报告，广岛和长崎的儿童受害者没表现明显增长的生长缺陷。……
但这个事实并不意味着有害的变异不会发生。胎儿特别脆弱。……某个肝细胞（能转变为其他细胞的细胞）的变异可以引发智力迟钝、畸形生长或癌症，但结果通常是自然流产。
2003年出品的一部题为《切尔诺贝利之心》的纪录片，将切尔诺贝利地区的大量出生缺陷归咎于那次事件的辐射。大多数专家认为这部影片没有准确反映事实的真相，因为同样其他的暴露（如广岛和长崎）并未引发类似的问题。举例来说，影片里表现的那些病，很可能一直就在当地流行——也许因为那儿的人都爱抽烟喝酒，但只是在当地切尔诺贝利事故而受到医学重视时，才向外界报道出来。因为电影不是科学研究，制片人没有义务呈现不同的解释。
放射性会传染吗？
放射性不会传染——至少大多数放射性在大多数时间不会那样。记住，放射性是原子核的爆炸，这种爆炸损害你的DNA，但不会讲其他原子转化为放射性原子。
如果某些放射性物质击中了你，你就会有放射性了。当然，你不会真的产生放射性，而是被放射性尘埃污染了。……
（关于核电站为什么不会发生核爆的问题，http://www.v2ex.com/t/9714 这里都讲了。我就不打了。）
关于两次严重的核事故
三里岛的核燃料熔毁
1979年3月29日，美国的一个核反应堆出事了，1/3的铀被熔毁。事故发生在宾夕法尼亚州哈里斯堡附近的三里岛。事故首先是因为向反应堆灌注冷却水的管道爆裂了。而备用管道的一个关键阀门不小心关闭了。控制棒立刻陷入反应堆芯，中断了链式反应，但裂变碎片衰变的能量还在继续加热堆芯。其他安全系统也因为设计毛病或人为疏忽而失去作用。一个技师误以为反应堆灌满了水，关闭了堆芯紧急冷却系统。当铀过热时，燃料和废料都熔化为液体。放射性材料没有把装燃料的钢容器融化彻底，所以中国综合症没有发生。然而，冷却了燃料的一些水漏进了容器的混凝土建筑物，溶解在水中的放射性气体使建筑物内部成为强放射性的。为阻止压力升高，操作人员故意让一些气体漏到外面环境中。计算表明（假定线性假说是对的），这些泄漏放射性的的预期致癌人数大约为1。
这次事故恰好发生在电影《中国综合症》播映之后。很多人错误地认为事故与电影描写的一样可怕。还有人知道它没有那么恶劣，但仍然怕它可能会和恶劣。
三里岛事故之后，附近很多人买来盖革计数器测量当地的放射性。他们发现数量巨大——比全国平均水平大约高30%。这个发现引起了巨大关注，却令专家们疑惑，因为电站释放的放射性远远低于那个数字。最后发现，高剂量是当地的区域性特征，早在事故之前就那样了。它来自当地土壤里的铀衰变成为放射性的氡气。对生活在三里岛附近的5万人来说，核泄漏可能会多杀死60人。
在《前线》纪录片“核反应”中，三里岛反应堆附近的一个居民被事故的高放射性吓坏了。人们告诉她来自土地的氡更危险。她回答说不怕，因为它是“自然的”。但她忽略了，人体细胞是分不清天然和人工放射性的。
切尔诺贝利——脱缰的链式反应
有史以来最恶劣的核反应事故，1986年4月26日发生在切尔诺贝利村附近（在乌克兰）。切尔诺贝利反应堆与费米在第二次世界大战时期建造的第一个反应堆一样，用碳做缓和剂，而美国后来的反应度都用水。在为测试反应堆安全性而设计的一个实验中，链式反应变得越来越失控。部分是因为操作员的失误，部分是因为拙劣的设计。切尔诺贝利反应堆有一个正温度系数，意思是链式反应速率随反应堆温度的升高而增大。结果，反应堆使冷却水爆炸式地沸腾，即所谓的蒸汽爆炸。没有了冷却水，碳会开始燃烧，堆芯的多数放射性（来自裂变碎片）被烟携带，扩散到反应对外。估计大约5%至30%的堆芯裂变碎片扩散到了周围乡村。这些东西不仅是气体和挥发物，甚至还有固体成分。从这个意义说，这次事故比美国式的水缓和剂反应堆可能出现的最坏情况中国综合症还要糟糕。对美国核电站而言，反应系数是负的，所以链式反应不会过热。
令人难以置信的是，切尔诺贝利核电站连包围容器都没有。假如有一个，事故很可能一个人都不会死。这次事故不是中国综合症式的例子——因为失去冷却剂而发生燃料熔毁。这是一次反应堆失控的反应事故。因为链式反应依赖于慢中子，只要温度引发一次小爆炸，它就会立刻中断。由此引发的大火和烟尘将大部分放射性散布出去。
联合国估计切尔诺贝利事故导致二外4000人死于癌变。这是有史以来最恶劣的工业事故吗？不。核反应堆的杀伤力并不是独一无二的。1984年，印度博帕尔附近的一家化工厂毒气泄漏，令5000人当场死亡；有人估计最终死亡人数达到20000。
查字典图书网