福岛核泄漏的最坏可能

福岛核电站已经好久没给我们带来好消息了，各种稀奇古怪的故障一个接着一个，越来越多的人在考虑“最坏情况”的可能了。那么最坏到底能有多坏呢？

　　完整的评估太过复杂，咱们就从比较简单的，也是目前很多人最关心的问题说起：放射性物质的泄露对海水到底能有多大的影响。这里我们主要拿风头正劲的碘-131来开刀。

　　泄露的碘-131最多有多少

　　福岛第一核电站的乏燃料存储，按去年３月份计算是1760吨，而那里的存储总容量才2100吨，一年下来肯定离塞满还有一段距离。一个典型的反应堆内部核燃料最大容量约在100吨左右，实际容量则根据每个堆的具体功率而定，一般只有几十吨。拼命往大算的话，我们就按6个堆一共2600吨燃料估算，其中2000吨乏燃料，600吨核燃料；它们都是相应放射性金属的二氧化物。

　　核电站如果使用标准的低浓度铀燃料，有效燃料（铀-235）一般只有4％左右，剩下的96％是铀-238。如果使用目前新兴的MOX混合燃料，则是7％的钚和93％的铀-238，其中7％的钚中又只有三分之二是可裂变的（其中大部分是钚-239，有少量的钚-241），折合下来约为4.5％。按最大数值估算，就统一按照5％来算。而乏燃料里面的铀-235和可裂变钚加在一起也绝不会超过2％。这样可裂变的铀和钚的二氧化物最多也就70吨（5％×600吨+2％×2000吨）；去掉两个氧原子，真正的铀和钚元素质量只有大约62吨。

　　碘-131是铀-235和钚-239的重要裂变产物，但论原子数只占所有裂变产物的2.8％，考虑到碘比铀和钚轻接近一半，那质量更是只占1.6％；而二者自发衰变的话都不会产生碘，衰变到铅（铅-207）就停止了。目前释放出来的碘-131照理说应该都是前一段时间没停堆时的裂变产物，现在裂变已经几乎完全停止，只剩下衰变；但既然是估算最坏情况，那么就让全部的核燃料都尽可能裂变。这样最多能得到1吨碘-131（1.6％×62吨＝0.99吨，为计算方便，定为1吨）。当然了，实际数字一定是远远小于此值。

　　1吨哎，看起来好可怕呢，能装一辆解放牌卡车的！

　　对海水影响有多大

　　我们再来看看海水有多少。

　　太平洋的总水量估计为6.22亿立方千米，1立方千米的海水大约重1.03×109吨，太平洋的总水量就是6.4×1017吨啊！1吨的碘-131扔进去，那质量浓度还不到10-17，要想毒害全地球，实在是力不从心。

　　拿整个太平洋与核电站的放射性物质来比也许是不公正的，那么我们拿日本东海岸的主要洋流——黑潮暖流来比。它是世界上第二大洋流，如果污染扩散的话它是最大危胁。黑潮的流量大约是6500万立方米/秒，也就是6.7×107吨/秒；其厚度500～1000米，宽度约200千米。让我们假设1吨的碘-131一瞬间全进入黑潮正中央，那进入处的鱼虾大概是死翘翘了。可碘总得扩散吧。假定碘按照半球形的方式扩散，接触到黑潮的边界就自动停止，那么到接触洋流下表面（500米）的时候，碘的质量浓度也可怜地只剩下不到10-8。等到接触到洋流的侧面（100千米）的时候，含碘水团的质量浓度就是不到10-13。

　　当然还有一个麻烦是，碘-131的半衰期只有可怜的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会掉头的——路上起码要花掉五六个半衰期吧。就算是40天（5 个半衰期），那么等流到加拿大，只剩下原来的1/32能幸免于衰变，要是花同样的时间再流回来，那就只剩下1/1024了。

　　还有一个问题是，这点可怜的碘能否进到海盐里？海水里本身是含有极少量的碘的，平均浓度为0.064（1ppm等于100万分之1），也就是质量浓度为6.4×10-8。可是我们吃的盐却需要人工额外添加碘，因为就算吃的是海盐，按照现在的海盐浓缩卤水制法，海水里的碘根本达不到沉淀成盐的浓度；而这次新加进去的碘-131无论怎么算，浓度都要远远小于海水里的天然碘浓度，不可能沉淀下来的。再说整个海盐的生产流程下来，又不知道几个8天过去了。

　　可见，碘-131也许能对福岛核电站周围造成危害，但只要进了大海，就实在威风不起来了。

　　那么放射性的铯呢？铯-137要稍微多一点，质量在裂变产物中约占3.7％，是碘的两倍多；此外它的半衰期要长很多，超过30年。然而，多出来这么一点剂量，也并不能扭转它和海水力量对比的颓势，除了半衰期计算之外，以上其他的结果数量级依然不变。这些放射性元素集中起来确实可以对核电站周边几十千米的地区造成严重危害，可是一旦陷入汪洋大海之中，就实在起不了多大作用了。有研究人员对放射性铯在日本茨城县海域扩散的情形进行计算机模拟后推测，这些放射性物质随海流5年后可到达北美，10年后到达亚洲东部，30年后几乎扩散至整个太平洋，但即使高放射性污水全部泄漏入海，其扩散区域的放射性活度也极低，不会对人体造成影响。

　　其实在裂变的众多产物中，还有很多别的东西也都是具有放射性的，比如锶-90、锝-99和锆-93三种主要产物，加起来质量接近10%；幸好它们极难挥发，很难像碘和铯一样，以气体形式逸出。不过就算它们也下了海，代入上面的公式算算，一样只能望洋兴叹。

　　当然我们也不能忘了占大头的二氧化铀和二氧化钚。如果发生最严重的堆芯熔化导致放射性物质彻底泄露，铀和钚可能直接进入大海。不过，这两种物质都是既不挥发也不溶解于水的，进入海水就会很快沉底然后被沉积物掩埋起来，虽然它们会危害本地的海底生态，却很难把伤害扩散出去，更谈不上污染整个大洋了。

　　总之，即使福岛第一核电站的燃料统统下了海，我国的海盐生产和近海鱼业遭到严重核污染的可能性实在不大。海洋环境中的放射性辐射本已有之。大洋海底经常发生地震，岩石中的放射性同位素时有涌出，构成了海洋环境中天然放射性本底的一部分。这种天然放射性本底通常对人类健康是无害的。核电站泄露造成的辐射加入后，自然环境中的放射性辐射虽然会陡增，但只有累积到一定量之后，才会对人体有害。

　　目前，我们的放射性同位素的检测技术已经很成熟，过程简便，设备简易，且成本很低，完全可以及时检测海水以及海产品中是否含有碘-131、铯等核泄漏中的放射性同位素及其含量。当然，这也并不代表我们可以掉以轻心。沿海近期关注的将主要是核辐射的扩散物理过程，比如海洋水动力过程引起的海水扩散。从远期来看，半衰期长的放射性核素存在着通过食物链传递而一级级富集的可能。必须严格检测海鲜中的核辐射现状数据才能做到万无一失。大家可以关注临近各国海洋、渔业、环保部门定期发布的最新核辐射检测数据。

　　【责任编辑】赵菲