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核爆炸对全球自然环境会产生哪些影响?

2022-05-21

奥秘(创新大赛) 2022年4期
关键词:半衰期放射性福岛

大气层“躺枪”

核武器爆炸后形成的烟云含有大量放射性粒子,在大气中运动扩散并逐渐向地面沉降,形成放射性落下灰,造成环境污染。

按照放射性落下灰扩散沉降的范围可分为局部沉降、带状沉降和全球沉降三种类型。

局部沉降

局部沉降是烟云中放射性粒子较大的一部分,受重力作用沉降在爆区附近和下风向一定距离内,形成不规则椭圆形的污染区。核武器在地面爆炸时,局部沉降将对局部环境造成严重污染,可危及人的健康。空爆时,局部沉降较轻微。

带状沉降

核废水对环境和生物有哪些危害?

当地时间2021年4月12日,日本福岛县,航拍福岛第一核电站核污水仓。

带状沉降是位于对流层顶以下的落下灰向地面沉降造成的,故又叫对流层沉降。对流层顶的高度在低纬度地区为17~18km,在中纬度地区为10~12km,在高纬度地区为8~9km。落下灰在对流层中受所在高度的风向和风速的影响,沿同一纬度绕地球运行数周,逐渐沉降到地面。一般说来,带状沉降对地面的污染比局部沉降轻,但遇到降雨时可加速沉降过程,并对环境造成较严重的污染。落下灰也可被风传送到较远地区。

全球沉降

全球沉降是指放射性烟云上升到平流层中的那一部分的粒子向全球扩散沉降。这些小粒子在平流层中充分混合,以较慢速度均匀地沉降到地面,构成全球性污染。全球沉降对环境污染轻微,但由于是世界范围的污染,增加了人体所受放射性剂量负担。

只要大气层内发生核爆炸,在全球沉降的作用下,放射性落下灰都会对大自然造成大范围和长期的环境污染。放射性落下灰扩散面积广,影响时间长,会在一年甚至几年时间内陆续沉降到地面。这种污染与核武器的结构、爆炸的当量、爆炸方式等因素有关。在1957~1958年和1961~1962年间,美苏两国进行过多次大规模核试验,世界各地区落下灰对环境的放射性污染明显增高。在这以后,因大气层核试验减少,环境中的放射性污染也降低。

产生核废水

自从人类利用核裂变反应进行核爆炸试验以来,已有数百次核试验是在大气层中进行,而在地下和水下核试验中也有部分落下灰逸出地面或污染海洋。此外,建于海岸线附近的核电站一旦发生泄露,将会产生大量核废水,并严重威胁海洋生态。

2011年3月11日,日本东北太平洋地区发生里氏9.0级地震,引发海啸,该地震导致福岛第一核电站、福岛第二核电站受到严重的影响,福岛第一核电厂的放射性物质泄漏到外部,大约有100万吨受污染的水被堆积起来。

10年后的2021年4月中旬,日本政府宣布要将这100余万吨的核废水排入太平洋,预计2年后开始排放,并声称处理过的核废水稀释后可以直接饮用。这一反人类的操作直接激起了民愤。到底核废水是怎么产生的?对环境和生物有哪些危害?处理过的核废水真的就安全了吗?

核废水是怎么产生的

核能,是一种清洁型能源。核能的使用可以减少全球温室气体的产生,全球各国为了共同抑制温室效应,也在努力进行清洁型能源转型。核能的使用很广泛,其中核电已成为仅次于水电的第二大低碳电力。全球十大核能发电国家分别是:美国、法国、中国、日本、俄罗斯、韩国、加拿大、乌克兰、英国、瑞典。

压水堆是目前世界上最常见的在运核电反应堆。通过使用中子轰击浓缩铀的燃料棒发生核裂变链式反应,产生热能,进而加热水,产生的水蒸气带动发电机,从而转化为电能。

尽管核能的运用给人类带来了更多方便,但同时产生的核废水的处理问题,也成了全世界的难题。核废水中有氪-85(半衰期为10.76年)、氙-133(半衰期为5.25天)、锶-90(半衰期为29年)、碘-131(半衰期为8.02天)、铯-134(半衰期为2.06年)、铯-137(半衰期为30.17年)等放射性元素,处理核废水必须保证其含有的放射性元素衰变,辐射危害降低,而后才能在国际组织监督下进行处理。目前核废水的处理方法有多种,如通过火箭装载发射到太空、注入地层、排放入海等,但实际上这些手段只是饮鸩止渴,属于核辐射危害转移,故大多选择将核废水存储在特殊材料制成的贮存罐中,等待未来科学攻破此难题再予以解决。

事故发生后,为冷却核反应堆,东京电力向福岛第一核电站建筑物内注入大量冷却水,利用专门设备来净化,产生大量的核废水保管在储水罐中。

核废水对环境和生物的危害

虽然海洋的庞大体量,在一定程度上可以稀释核废水中的放射性元素,但若直接将核废水排入海洋中,一是放射性元素会在海洋生物体内不断积蓄,人类打捞食用海洋生物,这些有害物质也同样会在人体内不断积蓄,对人体产生危害。二是会污染饮用水,进而污染土壤及陆地动植物。一旦处理不当,很有可能对环境和生物带来巨大危害。受海洋洋流影响,若将核废水排入太平洋,预计140天后,核污染将影响我国东海及南海领域。1年后,核污染将覆盖整个北太平洋;2年内,会对我国大部分沿海区域产生影响。

处理后的核废水是否安全?能否真如日本官员所说,可达到饮用级别呢?

北斗智库环保管家网的专家表示,福岛一号核电站内的水,即使经过仔细清洗,如果被排到海洋中,仍可能导致放射性同位素留存在包括鱼类等海洋生物体内,继而在人体内积累。可以肯定的是,这些放射性同位素需要更长的时间降解,可能会以更长久和复杂的方式影响海洋环境。核废水排入海后,其传播速度、影响范围和环境风险都将处于不可控的状态。这些辐射物质,对人类的DNA有破坏性,更可怕的是,这些放射性物质在数千年内,都是极其危险的。

这就意味着,只要排入大海中的放射性同位素的总量没有减少,既使将浓度稀释到达标程度,对于生态的影响也是不可避免的。

目前并不存在可大批量处理核废水到安全级别的成熟技术,且据东京电力公司的评估,超过70%的核废水储罐还需要进行二次处理,方能降低放射性元素浓度,达到法律规定的排放“标准”。即便如此,这些达到“标准”的核废水在大量排放之下,随着放射性元素在海洋动植物体内逐渐蓄积,终究会在未来某一天爆发。人类对大自然的伤害,大自然终会反击到人类身上。

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