福島核泄漏的最壞可能

　　福島核電站已經(jīng)好久沒(méi)給我們帶來(lái)好消息了，各種稀奇古怪的故障一個(gè)接著一個(gè)，越來(lái)越多的人在考慮“最壞情況”的可能了。那么最壞到底能有多壞呢？
　　完整的評(píng)估太過(guò)復(fù)雜，咱們就從比較簡(jiǎn)單的，也是目前很多人最關(guān)心的問(wèn)題說(shuō)起：放射性物質(zhì)的泄露對(duì)海水到底能有多大的影響。這里我們主要拿風(fēng)頭正勁的碘-131來(lái)開刀。
　　
　　泄露的碘-131最多有多少
　　
　　福島第一核電站的乏燃料存儲(chǔ)，按去年３月份計(jì)算是1760噸，而那里的存儲(chǔ)總?cè)萘坎?100噸，一年下來(lái)肯定離塞滿還有一段距離。一個(gè)典型的反應(yīng)堆內(nèi)部核燃料最大容量約在100噸左右，實(shí)際容量則根據(jù)每個(gè)堆的具體功率而定，一般只有幾十噸。拼命往大算的話，我們就按6個(gè)堆一共2600噸燃料估算，其中2000噸乏燃料，600噸核燃料；它們都是相應(yīng)放射性金屬的二氧化物。
　　核電站如果使用標(biāo)準(zhǔn)的低濃度鈾燃料，有效燃料（鈾-235）一般只有4％左右，剩下的96％是鈾-238。如果使用目前新興的MOX混合燃料，則是7％的钚和93％的鈾-238，其中7％的钚中又只有三分之二是可裂變的（其中大部分是钚-239，有少量的钚-241），折合下來(lái)約為4.5％。按最大數(shù)值估算，就統(tǒng)一按照5％來(lái)算。而乏燃料里面的鈾-235和可裂變钚加在一起也絕不會(huì)超過(guò)2％。這樣可裂變的鈾和钚的二氧化物最多也就70噸（5％×600噸+2％×2000噸）；去掉兩個(gè)氧原子，真正的鈾和钚元素質(zhì)量只有大約62噸。
　　碘-131是鈾-235和钚-239的重要裂變產(chǎn)物，但論原子數(shù)只占所有裂變產(chǎn)物的2.8％，考慮到碘比鈾和钚輕接近一半，那質(zhì)量更是只占1.6％；而二者自發(fā)衰變的話都不會(huì)產(chǎn)生碘，衰變到鉛（鉛-207）就停止了。目前釋放出來(lái)的碘-131照理說(shuō)應(yīng)該都是前一段時(shí)間沒(méi)停堆時(shí)的裂變產(chǎn)物，現(xiàn)在裂變已經(jīng)幾乎完全停止，只剩下衰變；但既然是估算最壞情況，那么就讓全部的核燃料都盡可能裂變。這樣最多能得到1噸碘-131（1.6％×62噸＝0.99噸，為計(jì)算方便，定為1噸）。當(dāng)然了，實(shí)際數(shù)字一定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于此值。
　　1噸哎，看起來(lái)好可怕呢，能裝一輛解放牌卡車的！
　　
　　對(duì)海水影響有多大
　　
　　我們?cè)賮?lái)看看海水有多少。
　　太平洋的總水量估計(jì)為6.22億立方千米，1立方千米的海水大約重1.03×109噸，太平洋的總水量就是6.4×1017噸啊！1噸的碘-131扔進(jìn)去，那質(zhì)量濃度還不到10-17，要想毒害全地球，實(shí)在是力不從心。
　　拿整個(gè)太平洋與核電站的放射性物質(zhì)來(lái)比也許是不公正的，那么我們拿日本東海岸的主要洋流——黑潮暖流來(lái)比。它是世界上第二大洋流，如果污染擴(kuò)散的話它是最大危脅。黑潮的流量大約是6500萬(wàn)立方米/秒，也就是6.7×107噸/秒；其厚度500～1000米，寬度約200千米。讓我們假設(shè)1噸的碘-131一瞬間全進(jìn)入黑潮正中央，那進(jìn)入處的魚蝦大概是死翹翹了。可碘總得擴(kuò)散吧。假定碘按照半球形的方式擴(kuò)散，接觸到黑潮的邊界就自動(dòng)停止，那么到接觸洋流下表面（500米）的時(shí)候，碘的質(zhì)量濃度也可憐地只剩下不到10-8。等到接觸到洋流的側(cè)面（100千米）的時(shí)候，含碘水團(tuán)的質(zhì)量濃度就是不到10-13。
　　當(dāng)然還有一個(gè)麻煩是，碘-131的半衰期只有可憐的8.1天，而黑潮的平均流速只有1～2米/秒。在短短的8.1天里，含有碘-131的洋流拼了命能流1400千米。而黑潮是要一路流到加拿大才會(huì)掉頭的——路上起碼要花掉五六個(gè)半衰期吧。就算是40天（5 個(gè)半衰期），那么等流到加拿大，只剩下原來(lái)的1/32能幸免于衰變，要是花同樣的時(shí)間再流回來(lái)，那就只剩下1/1024了。
　　還有一個(gè)問(wèn)題是，這點(diǎn)可憐的碘能否進(jìn)到海鹽里？海水里本身是含有極少量的碘的，平均濃度為0.064（1ppm等于100萬(wàn)分之1），也就是質(zhì)量濃度為6.4×10-8。可是我們吃的鹽卻需要人工額外添加碘，因?yàn)榫退愠缘氖呛｛}，按照現(xiàn)在的海鹽濃縮鹵水制法，海水里的碘根本達(dá)不到沉淀成鹽的濃度；而這次新加進(jìn)去的碘-131無(wú)論怎么算，濃度都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于海水里的天然碘濃度，不可能沉淀下來(lái)的。再說(shuō)整個(gè)海鹽的生產(chǎn)流程下來(lái)，又不知道幾個(gè)8天過(guò)去了。
　　可見，碘-131也許能對(duì)福島核電站周圍造成危害，但只要進(jìn)了大海，就實(shí)在威風(fēng)不起來(lái)了。
　　那么放射性的銫呢？銫-137要稍微多一點(diǎn)，質(zhì)量在裂變產(chǎn)物中約占3.7％，是碘的兩倍多；此外它的半衰期要長(zhǎng)很多，超過(guò)30年。然而，多出來(lái)這么一點(diǎn)劑量，也并不能扭轉(zhuǎn)它和海水力量對(duì)比的頹勢(shì)，除了半衰期計(jì)算之外，以上其他的結(jié)果數(shù)量級(jí)依然不變。這些放射性元素集中起來(lái)確實(shí)可以對(duì)核電站周邊幾十千米的地區(qū)造成嚴(yán)重危害，可是一旦陷入汪洋大海之中，就實(shí)在起不了多大作用了。有研究人員對(duì)放射性銫在日本茨城縣海域擴(kuò)散的情形進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬后推測(cè)，這些放射性物質(zhì)隨海流5年后可到達(dá)北美，10年后到達(dá)亞洲東部，30年后幾乎擴(kuò)散至整個(gè)太平洋，但即使高放射性污水全部泄漏入海，其擴(kuò)散區(qū)域的放射性活度也極低，不會(huì)對(duì)人體造成影響。
　　其實(shí)在裂變的眾多產(chǎn)物中，還有很多別的東西也都是具有放射性的，比如鍶-90、锝-99和鋯-93三種主要產(chǎn)物，加起來(lái)質(zhì)量接近10%；幸好它們極難揮發(fā)，很難像碘和銫一樣，以氣體形式逸出。不過(guò)就算它們也下了海，代入上面的公式算算，一樣只能望洋興嘆。
　　當(dāng)然我們也不能忘了占大頭的二氧化鈾和二氧化钚。如果發(fā)生最嚴(yán)重的堆芯熔化導(dǎo)致放射性物質(zhì)徹底泄露，鈾和钚可能直接進(jìn)入大海。不過(guò)，這兩種物質(zhì)都是既不揮發(fā)也不溶解于水的，進(jìn)入海水就會(huì)很快沉底然后被沉積物掩埋起來(lái)，雖然它們會(huì)危害本地的海底生態(tài)，卻很難把傷害擴(kuò)散出去，更談不上污染整個(gè)大洋了。
　　總之，即使福島第一核電站的燃料統(tǒng)統(tǒng)下了海，我國(guó)的海鹽生產(chǎn)和近海魚業(yè)遭到嚴(yán)重核污染的可能性實(shí)在不大。海洋環(huán)境中的放射性輻射本已有之。大洋海底經(jīng)常發(fā)生地震，巖石中的放射性同位素時(shí)有涌出，構(gòu)成了海洋環(huán)境中天然放射性本底的一部分。這種天然放射性本底通常對(duì)人類健康是無(wú)害的。核電站泄露造成的輻射加入后，自然環(huán)境中的放射性輻射雖然會(huì)陡增，但只有累積到一定量之后，才會(huì)對(duì)人體有害。
　　目前，我們的放射性同位素的檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)很成熟，過(guò)程簡(jiǎn)便，設(shè)備簡(jiǎn)易，且成本很低，完全可以及時(shí)檢測(cè)海水以及海產(chǎn)品中是否含有碘-131、銫等核泄漏中的放射性同位素及其含量。當(dāng)然，這也并不代表我們可以掉以輕心。沿海近期關(guān)注的將主要是核輻射的擴(kuò)散物理過(guò)程，比如海洋水動(dòng)力過(guò)程引起的海水?dāng)U散。從遠(yuǎn)期來(lái)看，半衰期長(zhǎng)的放射性核素存在著通過(guò)食物鏈傳遞而一級(jí)級(jí)富集的可能。必須嚴(yán)格檢測(cè)海鮮中的核輻射現(xiàn)狀數(shù)據(jù)才能做到萬(wàn)無(wú)一失。大家可以關(guān)注臨近各國(guó)海洋、漁業(yè)、環(huán)保部門定期發(fā)布的最新核輻射檢測(cè)數(shù)據(jù)。
　　【責(zé)任編輯】趙菲