北京地区受日本福岛核污染扩散影响的估算分析

张洪博

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.179

摘 要：2011年3月11日，日本宫城县以东太平洋海域发生了9.0级特大地震并引发海啸，导致日本福岛核电站发生爆炸并释放大量核辐射物质。日本各地均监测出超过本地标准值的核辐射量，当局对核电站附近居民进行了紧急疏散和撤离。作为日本近邻的中国人民也感到了异常的恐慌，并出现了抢购食盐等风潮。该文将利用中学生所掌握的数学物理知识，通过分析影响核辐射污染扩散的主要因素，建立了考虑传输、扩散和沉降三种主要影响因子的核辐射污染扩散简化计算模型，估算分析了北京地区受核污染扩散的影响程度。结果表明，日本福岛核污染粉尘扩散约需8～33 d才能到达北京，到达北京后的辐射量比照一次X光片的辐射量还小很多，对人体没有危害。

关键词：北京地区 福岛核污染扩散 估算 影响分析

中图分类号：TL75 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（c）-0179-03

1 背景及问题的提出

北京时间2011年3月11日13时46分，日本东北部宫城县以东太平洋海域发生了9.0级特大地震，并引发海啸，日本人民遭受到巨大的损失。3月12日至15日，日本福岛核电站1、2、3、4号机组接连发生事故，引发爆炸并释放大量核辐射物质。日本各地均监测出超过本地标准值的核辐射量，当局对核电站附近方圆30 km范围内的居民进行了紧急疏散和撤离。

同时，与之一衣带水的中国人民也感到了异常的恐慌。国内顿时谣言四起，并出现了抢购食盐的风潮。我们全家对核泄漏的影响也进行了激烈的辩论，并一致支持我利用所学的数学知识来估算分析北京地区所受到的影响。

2 估算模型的假设和说明

核辐射污染通过哪些渠道扩散呢？经过查寻资料得知，核辐射污染主要通过大气粉尘、海水和生物链等形式来扩散并传播。北京地区的核辐射污染主要通过大气粉尘随大气环流而扩散。在此我们重点讨论大气粉尘扩散的问题。

问题的假设：

大气粉尘随大气环流受到传输、扩散、沉降、地形、热力作用、降水等因素影响，相互作用很复杂。由于北京和福岛纬度基本相同，均处在大气环流的西风带中，为便于简化问题，我只考虑传输、扩散和沉降这三种因素，将地形、热力作用、降水等复杂因素忽略不计。

解决问题的基本思路如图1所示。

3 数学模型的建立

第一步，计算核辐射粉尘随大气环流到达北京的传输距离。

如图2所示，设北京与福岛间的传输距离为L，即从福岛B点出发途径美国绕地球一周到达北京A点的距离；