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上海应用物理研究所

添加时间:2024-01-30

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近十年以来,福岛因为核辐射一直处在舆论的漩涡中。而最近,因为日本政府决定向大海排放据称仅含放射性核素“氚”的核废水,福岛又一次被推上了热搜。那被广为谈论的放射性核素“氚”究竟是什么呢?它真的如日本政府所说那样对人体无害吗?

氚到底是什么?

翻遍中学的元素周期表,我们也找不到“氚”这个元素。其实,元素周期表中的1号元素“氢”有两个亲兄弟,一个是比氢(又可以称为氕:音同撇)多一个中子的氘(音同刀),一个是比氢多两个中子的氚(音同川)。因为多出了两个中子,氚的质量更大,比氢和氘更不稳定。因为太重,为了稳定下来,氚只好对外放出能量和电子,这个过程就叫氚的衰变,而因为释放了电子,所以也称β衰变。氚衰变后变成了稳定的氦-3,它的半衰期为12.33年,也就是说每过12.33年氚就有一半衰变成了氦-3。

氚平时都在哪里呢?

氚在日常生活中最常见的应用是氚灯,它是利用了氚发出的β射线与不同的荧光发光材料撞击,从而产生各色荧光。另外,很多手表为了实现自发光,也会利用氚来制作发光的指针。在将来,当我们掌握了热核聚变的科技,氚可以为我们提供源源不断的聚变能源。

氚在自然界中也有存在,但含量极小。目前环境中的氚主要来自宇宙射线、核电站、核废料后处理厂以及其他的使用和生产氚的装置。因为氚是氢的亲兄弟,所以它们的各种特性都差不多,氚也就会混杂在氢中间进入自然界中。生命之源——水,其分子式为H2O,氚很容易混杂在水里面,置换掉其中的氢,变成氚化水(HTO),随着水进入生态循环,从而进入人体。

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为什么谈氚色变?

氚很容易随着水循环进入各种生物体,最后经过食物链进入人体。在食物链中,有个名词叫做生物富集作用,这是指通过生态系统中食物链或食物网的各营养级的传递,放射性化学物质等在生物体内逐步浓集增大的趋势。而且随着营养级的不断提高,有害污染物的浓集程度也越高,最高营养级的肉食动物最易受害。而人类,基本也处于食物链的顶端,含氚的食物会因为生物富集作用而大量富集到人体。

因为氚具有放射性,会对人体健康造成威胁,国际组织和各国政府对饮用水中的氚都有活度的限值要求。

日本政府决定将核废水中的氚稀释到日本标准的1/40,即1500 Bq/L,但这个标准值每个国家差别很大,甚至于美国每个州的规定都不一样。根据我国国标GB 6249-2011规定,对于内陆厂址,需要保证排放口下游1 km处受纳水体中的氚浓度不超过100 Bq/L。按照这个标准,日本稀释后的核废水还达不到我国内陆核电排放口下游1 km处水中氚的浓度,这也不怪全世界都反对日本的做法了。

如何做好防护?

氚衰变的能量不高,衰变放出的β粒子对物体的穿透性不强,它发出的低能β射线能被纸、塑料、玻璃或者金属吸收,对于人类皮肤,其射程只有6μm,而人类皮肤的表皮角质层厚度大约在30~100μm之间,所以氚对于人类来说,大家应该主要担心通过饮水或使用含有氚的食物摄入,或者被大量吸入或通过皮肤被人体吸收后对人体造成的内照射危害。

氚就像一把双刃剑,好好利用可利国利民,但如果不加监管地随意排放,也会给人类带来无穷的灾难。

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