物理學博士:戲說福島事故和核能安全

物理學博士:戲說福島事故和核能安全 最近的那個已經被地震毀了的福島核電站再次成為關注點。本人雖然不是這個領域的專家,複習了一下相關的物理學知識,查了些資料,本著科學和娛樂的精神,來評論一下。原子能那點事兒

無論是原子彈還是原子能,利用的都是鈾235這種原子核的鏈式反應。

這種原子核會以比較慢的速度自發地分裂成兩半,釋放出極大的能量和兩三個中子。然而中子如果撞上了一個鈾235核,就會馬上導致分裂。就像上面那張圖,一發而不可收拾。

發生鏈式反應是有條件的,對於中子,行走在物質中感覺很空曠,原子核對於原子,想當於半徑一公里的大球中間的一粒櫻桃,發生碰撞的機會不大。想要產生鏈式反應,必須:

1 鈾235的濃度足夠高,這種原子核只是金屬鈾的一種同位素,天然情況下含量極低,絕大部分天然鈾是不會裂變的鈾238。

2 必須有一大塊鈾,這樣,大部分中子跑到外面之前就會撞上一個鈾235核。

原子彈使用高濃度的鈾235,幾大塊壓在一起,一下子就炸了。核電站里的燃料中鈾235的濃度是4-5%,無論如何也不會炸。它們是這個樣子的:

把這些二氧化鈾的小塊裝進套筒里,變成棒棒糖一樣東西(差不多就是這樣粗細)。再把幾百根棒棒糖變成一個森林。這樣,中子們逃出一個棒棒還會撞到另一個棒棒,反正逃不遠。如果想控制核反應的速度,森林中還可以插入或拔出一些吸收中子的棒棒(常常是用碳做的)。再讓水從中間流過,把核反應產生的熱量帶走去發電。核電站,差不多就是這麼回事。

說到原子能,大家都會想到可怕的放射性。其實,作為核燃料的鈾雖然有放射性,但它的半衰期都在幾億年以上。衰變的極慢意味著放射性極弱。吃進去不可以,放在床底下你可以安心睡大覺。

然而核裂變的產物是有超強放射性的,強到放射衰變產生的熱量可以把這些棒棒糖融化,人靠近就會很快死。所以,即使一個核反應堆停止運轉,你也必須不斷地冷卻,否則就要出大事。核電站需要大量的冷卻水,所以都建在海邊或河邊。

燃料棒一般要在反應堆里燃燒幾年,燒盡的棒棒必須放在池子里用循環水冷卻,就這樣伺候好幾年。幾年後,放射性最強的衰變都完成了,可以拿出來了。但它們仍然是「別摸我」,二十萬年內都有放射性。必須找到一個地方埋掉。

就不知,兩千年後會不會有考古隊把它挖出來,「嗯,這個古董很好玩,把它放在家裡做擺設吧.....」

福島發生了什麼

福島出事後國人恐慌,我當時在笑:泄露的核污染再多,也比不上原子彈吧?美國人當年在那裡扔過兩顆原子彈,中國人還挺高興的,沒聽說當時鹽賣光了。研究了一下,發現還沒那麼簡單。

核反應堆里的燃料,好幾年才換一次,裡面可能積累了幾年的裂變產物,遠比一顆原子彈多。光福島的1號堆,裡面就有78噸二氧化鈾。粗粗算了一下,夠造40-50顆廣島原子彈的。最壞的情況下,如果這些燃料燒得差不多了,隨著爆炸四處飄散,夠日本人喝一壺的(還好,目前絕大部分還沒散出來)。所以,核電站馬虎不得。

地震來的時候,福島所有的反應堆自動停止運轉。但雖然沒電,核燃料還需要冷卻啊。於是,備用的冷卻系統啟動。然而海嘯涌了進來,備用的電源泡湯了。

雖然是史無前例的大地震加海嘯,如果處理果斷及時,悲劇還可以避免。然而日本人高層的搞不清情況,低層的不敢承擔責任做決定。還想遮醜,也沒有人敢進去把東西修好,武士道的精神不知道哪兒去了。無能的日本人,在全世界人民的圍觀下,讓所有三個正在運行的反應堆一個個地融毀,爆炸。還好,爆炸是裡面逸出的氫氣造成的,炸開了的建築物,並沒有炸開反應堆外面的水泥封閉牆。

為了冷卻,日本人把海水灌進去。正常情況下,內層的水和外層的冷卻水是隔離的。現在反應堆壞了,冷卻水高度污染,剛開始他們還在往海里排,全世界人民都不幹了。現在,近6年後,那裡已經積累了小100萬噸放射性水,存在一個個大罐子里。他們還在申請排到海里去。

最近的報導是2號堆的水泥封閉牆內又探測到了高輻射。沒人能進去看,日本人也搞不清怎麼回事。但有可能融化了的棒棒糖已經融穿了內層的高壓容器。讓人擔心最後一層水泥底被燒穿,地下水被污染。

後果有多嚴重

如果你去讀關於切諾貝爾事故各種網上文章,最多的說死了20萬人。而實際上,確定因為受了輻射致死的只有43人。其他的,受過點兒輻射的人,得癌症的幾率多少會大一些,有一些模型可以用來計算這種意義上的「致死人數」。也有些人瞎算。一個人如果得了癌症,誰知道是不是因為二十年前被照過一下呢?

福島事故,沒有人因為受輻射死亡。然而,一些統計表明因為緊急疏散人口,死了1000多人。比如,重症病人需要從醫院挪走。一些人感嘆,其實這些人留在那裡不走,反而不會死。

這就是核污染,毒不死你也可以嚇死你。

由於排放放射性海水,當時附近海水的放射性增加了1000倍。自然界到處都有一點點輻射,只有達到一定的強度才會對人體有害。增加了1000倍聽著很恐怖,但仍然是人畜無害的。用常識想想,太平洋那麼大,人類折騰點兒東西進去,算個什麼事兒?現代的科技可以進行高靈敏度的測量,污染了的海水順著洋流走到美國那邊,那邊捕到的金槍魚身上也能檢測到放射性,但強度遠遠沒有危險。

再說下去我就像為小鬼子說話了。肯定會有人質問我:福島的海鮮你吃不吃?我不吃,雖然吃了多半不會有事,但風險畢竟不是零,世界那麼大,我為什麼偏要吃這裡的海鮮?

福島事故對中國意味著什麼?國人大可不必擔心日本的核污染波及中國。然而中國仍然在大幹快上核電站,就需要三思而行了。中國的核技術,據說比福島的更安全,然而意外總會發生,只要是人就總有一天會犯錯誤。更何況,一旦發生戰爭,敵人急了眼,什麼事兒都能幹出來。到時候假如敵人說一枚巡航導彈找錯了目標,我們要不要用核武器去報復?

一旦發生核泄漏,以現代人脆弱的神經,肯定全社會慌亂,謠言滿天飛。到時候如果有科學家出來說,大家別慌,你一時半會兒不會死的,一定會被罵得狗血淋頭。果殼網本來還算不錯的科普媒體,這次出來說福島的事兒其實沒那麼嚴重,很快被人扒出有日本人的投資,在為日本人說話。

如果不出事,核能是很乾凈的能源。然而處理核廢料很頭疼,而一旦出事,麻煩就大了。福島的清理需要40年,將耗資超20萬億日元。個人認為,核能得不償失。

如果想利用核能,太陽公公每天都在燃燒核能,不會污染到我們,他老人家還不收我們建設費,取之不盡用之不竭。太陽能和來自太陽能的風能才是未來的能源。


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