肠道振动可缓解便秘症状,有助健康
科学网讯 北京时间3月16日消息,总部在以色列的威布伦特(Vibrant)公司研发出一种“振动胶囊”,这种用电池带的药物被吞下肚经过肠道时会不停振动,从而对肌肉产生刺激,促使肠道自然蠕动,缓解便秘症状。
据英国《每日邮报》报道,下个月这种发明将进行人类临床试验。研究人员表示,跟其他治疗便秘的方法不同,这种一次性胶囊没有任何副作用。导致便秘的常见原因包括饮食不合理,缺乏运动或者服用某些药物。遭受便秘折磨的女性是男性的两倍,而且随着年龄增长,患便秘的可能性也会更大。
便秘会减慢肌肉收缩,这种情况会使便秘变得更严重。之前有研究指出,腹部按摩能刺激肠道肌肉,对缓解便秘症状有好处。目前还不清楚按摩是如何产生作用的,一种理论认为,便秘时肌肉会发生痉挛,而按摩有助于肌肉放松。
威布伦特公司的这种新药物,不仅能让肠道蠕动起来,还能打碎变硬结块的粪便。在下个月的试验期间,志愿患者将吞下这种胶囊。这种胶囊重10克,里面是一个微型电动机和微型电池。这个电动机的位置偏离中心,所以在打开开关时,胶囊会不断振动。胶囊被吞下肚6小时后会自动开始振动,因为经过这段时间它应该已经到达肠道,振动2小时后被排出体外。
这种药物会自动振动
进行试验的以色列特拉维夫爱奇洛夫医院(Ichilov hospital)的研究人员将观察这些患者两周时间。英国伊令医院国家健康中心(NHS)信托会胃肠病学家和帝国理工医学院的名誉高级临床讲师(honorary senior clinical lecturer)伊恩-麦克内尔博士说:“这种治疗便秘的方法很有趣,但是不是有效,现在下定论还为时尚早,不过我们都期待早点看到数据。”
在荔枝里发现的布拉酵母菌(Sb)曾被用来治疗克罗恩病(Crohn’s disease),这种疾病会导致肠道内壁发炎。目前还不清楚引起大肠躁郁症的原因,一种理论认为,肠道细菌失衡可能应该承担一部分责任。大肠躁郁症会导致肠道发炎,引起腹胀腹痛和腹泻。布拉酵母菌则能帮助肠道细菌恢复正常水平。
巴基斯坦Aga Khan大学附属医院将利用布拉酵母菌进行研究,志愿者是70名大肠躁郁症患者。该试验为期6周,这些患者需要每天服用这种酵母菌,或者安慰剂。
(蒙斯)
这张图片是利用美国宇航局的月球勘测轨道飞行器拍摄的照片合成的
这张令人难以置信的图片是迄今为止获得的细节最好的月球背面图片,是用美国宇航局的月球勘测轨道飞行器(LRO)在2009年11月到2011年2月间拍摄的1.5万多张广角相机(WAC)照片合成的。亚利桑那州立大学的一个科研组把这些图片拼接在一起。
美国宇航局发言人说:“这张合成图是迄今为止我们看到的最完整的月球背面地貌图,它将为科学界提供一个宝贵资源。这是一个非常壮观的画面。”月球地貌学是研究月球及其地貌特征是如何形成的一门科学,其中包括陨石坑、山脉和其他地形特征。直到1959年,苏联的“月球3”号飞船才首次获得月球背面的照片。从地质学上来说,月球的远端和近端是两个不同世界。与月球近端不同,远端只有相对较少和较小的区域存在玄武岩火山作用,而且扁平的高地占据主导地位。
以前用美国宇航局的“克里门汀(Clementine)”号飞船(1994年发射升空)拍摄的照片合成的月球远端图片,拍摄角度不利于看到被照亮的月表地貌。月球勘测轨道飞行器在距离月球50公里的轨道里以每小时3600英里(5793.64公里)的速度飞行时,拍摄到这些图片。它的成像系统由两个窄角相机(NACs)和一个广角相机组成,前者负责提供高清图片,后者负责提供100米范围内的清晰图片。(孝文)
显微镜拍摄的蝌蚪特写照片
科学网讯 北京时间3月16日消息,英国摄影师大卫-斯皮尔斯借助高性能电子显微镜,拍摄到一张高清晰蝌蚪特写照片,照片中的小蝌蚪似乎在朝着镜头微笑十分有趣。
据英国《每日邮报》报道,斯皮尔斯先生住在萨默塞特的柯克兰,照片是在他自己的家庭实验室中拍摄完成的。他借助电子显微镜捕捉到肉眼通常无法看到的细节。斯皮尔斯曾是一位动物学家,他在池塘中捕获蝌蚪,将它们放在造价9万英镑的电子显微镜下。
摄影师大卫-斯皮尔斯
65岁的斯皮尔斯表示:“你可以用光学显微镜拍摄出类似的照片,但只有借助电子显微镜才能获得如此高的清晰度。你可以看到它似乎正朝着镜头微笑,照片中像眼睛的部位其实是蝌蚪的鼻孔,它们真正的眼睛长在脑后。”
1970年从大学毕业后,斯皮尔斯投身神经生物学研究,曾就职于刚刚落成的公开大学(Open University)。工作期间他创建了该大学的首个电子显微镜部门,此后不久又开始为Scientific Films独立电视制作公司工作,曾与大卫-贝拉米和大卫-阿滕伯勒合作制作大量电视节目。后来,他又成立了自己的制作公司Science Pictures。
游来游去的蝌蚪
在购买私人电子显微镜后,斯皮尔斯开始专攻科学摄影。由于年龄太大,他开始压缩工作量,后与65岁的妻子玛德琳创建了Clouds Hill成像公司。斯皮尔斯经常在自家的花园寻找新的拍摄对象,照片中的蝌蚪身长只有1厘米,口器及鼻孔形成了可爱的笑脸。
(蒙斯)
国际核事件分级表
生活中的辐射
环境保护部(国家核安全局)3月15日16时发布了全国省会城市和部分地级市辐射环境自动监测站实时连续空气吸收剂量率监测值,结果表明,我国辐射环境水平未受到日本核电事故的影响。环境保护部核与辐射安全中心总工程师柴国旱表示,虽然总体上说目前日本的核安全状况很严重,但是,考虑到其与我国距离较远,而且根据目前的气象条件,近期辐射不会扩散到我国。
未来三天气流:向东
针对日本核电站核泄漏污染物是否会对我国产生影响,15日下午,世界气象组织和国际原子能机构北京区域环境紧急响应中心组织了专题会商。该中心分析认为:日本中北部区域在中低层大气中的风向由西南风转为西北风;高空大气主要以偏西风气流为主,近期由于降水发生,有利于核物质沉降,影响范围缩小。未来三天(16日至18日),日本核电站核泄漏产生的放射性污染物主要影响区域为日本中部、北部及其以东的北太平洋区域,对我国没有影响。
北京区域环境紧急响应中心由国际原子能机构委托世界气象组织建立,是全球8个承担环境应急响应职能的区域专业气象中心之一,设在中国气象局国家气象中心。
11日17时52分,世界气象组织和国际原子能机构向各核应急响应区域专业气象中心发出核应急响应气象支持请求。北京区域环境紧急响应中心立即启动应急响应,数值预报专家迅速启动大气污染扩散传输模式,利用高性能计算机对500米、1500米和3000米高度的核放射性物质扩散轨迹进行模拟预报。
在日本地震核安全事件发生后,环境保护部持续跟踪地震对日本核电站的影响,并要求省级环保部门加强监测。中国工程院院士、中国环境科学研究院院长孟伟告诉记者,环科院利用国际最先进的数字模型分大区域模拟了日本核安全事件对我国的影响。结果表明,根据目前大气环流的情况,这个季节的天气过程主要是由西北向东南,因此,近期不太可能出现不利于我国的情况。
根据国家环保部的指令,3月12日起上海市环保局开展了放射性监测。截至3月15日16时,上海市辐射环境监测未发现任何异常,相关监测数据可从环保部网站查询。该部门使用的监测仪器达到了国际先进水平,如超大流量气溶胶采样器、高压电离室等,灵敏度很高,可及时发现可能的放射性污染。
未来三天海流:向东
记者从国家海洋局获悉:截至记者发稿时,针对日本地震后发生的核泄漏次生灾害可能造成的影响监测,我国海域目前尚未发现异常。未来三天内,如果日本福岛海域发生核泄漏污染,将不会对我国海域产生影响。
据国家海洋局海洋环境保护司相关人员介绍,国家海洋局正在组织相关监测,目前我国海域未发现任何异常。国家海洋局目前已启动海域放射性应急监测,对我国海域进行持续性监测。
国家海洋预报台预报员李云说,从15日上午10时的预报看,未来3天,海流将先向西南方向走,然后往东走,如存在核泄漏污染源,对我国海域没有影响。
从海流影响来看,福岛在日本东岸,沿岸正好是黑潮流和亲潮流两个流系交汇,这两个流系是西太平洋的西边界流,方向比较固定,是常年存在的。虽然两个潮流一个从南向北,一个从北向南,在福岛附近流动复杂,但总的趋势是往东发展,海流往东进入太平洋。如果这一处海水流域发生核泄漏污染,对我国海域影响可能是比较小的,除非发生特殊的短期变化,比如大风吹动海流改变方向。总的来说,核泄漏污染通过海流影响我国可能性很小,公众没有必要恐慌。
日本政府已将这次福岛核事故初步定为4级,而1986年苏联的切尔诺贝利核事故则被定义为最严重的7级。柴国旱用“严重”来评价此次日本核安全事件,但是他强调,这与当年切尔诺贝利的事故还是有很大差异。他说,切尔诺贝利事故发生时,反应堆堆芯爆散,核物质随爆炸冲向空中,而此次事件中堆芯虽有破损、融化,但到目前为止还只是泄漏。
链接
什么是辐射?
人类有史以来一直受着天然电离辐射源的照射,包括宇宙射线、地球放射性核素产生的辐射等。人类所受到的集体辐射剂量主要来自天然本底辐射和医疗。
目前,国际上普遍采用的辐射防护的三个原则是:实践的正当性,防护水平的最优化和个人剂量限值。国际基本安全标准规定公众受照射的个人剂量限值为每年1毫希,而受职业照射的个人剂量限值为每年20毫希。
如何应急避险核辐射?
据国家原子能机构网站介绍,应急状态下为避免或减少工作人员和公众可能接受的核辐射剂量可采取一定的应急防护措施,如隐蔽、撤离、服碘防护、通道控制、食物和饮水控制、去污,以及临时避迁、永久再定居等。
当事故已经或可能导致释放碘的放射性同位素的情况下,还可实行服碘保护,即服用含有非放射性碘的化合物,以降低甲状腺的受照剂量。服用稳定碘产生负效应的危险,对单次服用而言很小,但随服用量增加而增加。
安全专家表示,日本由地震引发的核反应堆泄露造成的健康风险似乎非常小,因为风把污染物吹向太平洋,不会对他国构成威胁。
目前没有严重的健康风险
日本东京正在努力防止福岛核电站的三座出故障的反应堆发生“堆芯熔毁”(meltdown)现象,这是自1986年切尔诺贝利核泄漏事故以来发生的最严重的核事故,反应堆故障是由11日的海啸引起的。日本女川(Onagawa)核电站的放射物水平也在升高。联合国原子辐射效应科学委员会专员马尔科姆·克里克说:“此刻这还不是一个非常严重的公共健康问题。它跟切尔诺贝利事故没有任何可比性。切尔诺贝利核电站爆炸时正在正常运转,而且它也没有防泄漏系统。”
为了以防万一,目前大约有14万人正从福岛核电站周围撤离。克里克表示,1979年美国三哩岛核电站的部分堆芯发生熔化,释放出少量放射物。不过按照国际标准,三哩岛事故比日本核泄漏事故更严重。他说:“三哩岛核泄漏事故发生后,很多人认为自己遭到核辐射污染。然而,虽然这次事故释放的放射物的量已经达到能检测到的水平,但这对人类健康来说并没有什么。”放射物可引起癌症。
世界卫生组织还表示,日本核电站的公共健康风险保持在“很低水平”。这次地震和随后发生的破坏性巨大的海啸可能已经导致1万人丧生。日本气象厅表示,当地的南风会在13日夜转变成西风,从福岛吹向太平洋。瑞典核电站安全负责人雷纳尔特·卡尔森说:“风吹向太平洋,这对日本人有好处。我认为这不会对其他国家构成威胁。”
不会危及美国和加拿大
美国核管理委员会(NRC)13日表示,他们并不认为随风吹到美国海岸的放射物水平会达到有害值。加拿大官员表示,日本核泄漏问题显然也不会对该国的太平洋沿海地区构成威胁。美国核管理委员会在一项声明里说:“所有可以获得的资料都表明,天气状况已经将福岛核反应堆释放出来的少量放射物吹向大海,远离人群。由于两个国家相距数千英里,美国夏威夷、阿拉斯加州、该国其他地区和西海岸都不会遭受任何辐射危害。”
不列颠哥伦比亚省安全部长里奇·科尔曼表示,加拿大也在进行监控,以防止日本福岛核电站发生堆芯熔毁对其产生影响。他在一项声明里说:“加拿大卫生部建议我们说,当前日本核电站的核泄漏事故不会对英属哥伦比亚省造成任何健康威胁。”加拿大建议该国公民不要在福岛核电站周围20公里范围内旅行,不要在海啸袭击的地方旅行,前往东京要谨慎,因为那里存在交通和供电问题。
与切尔诺贝利核事故不同
与日本核事故正好相反,切尔诺贝利核泄漏事故是在瑞典福什马克(Forsmark)核电站的工作人员发现放射性粒子后,才发现的,莫斯科公布这次事故时,爆炸事件已经过去1天,放射物已经被风吹到整个欧洲。克里克表示,减少健康风险时间是关键,因为很多最有害的核物质,例如放射碘,是在爆炸发生几个小时或几天内释放出来的。联合国进行的研究显示,死于切尔诺贝利核泄漏事故释放的放射物的人数只有几千人。其中30名工人死亡,他们几乎全都死于放射物。
克里克表示,放射物对健康有害的最明显迹象,是切尔诺贝利核泄漏时期有大约6000名不到18岁的年轻人患上甲状腺癌,通常情况下只有老年人才会罹患这种疾病。农田上的放射性微尘可能使牛奶具有放射性,对人体产生危害。不过他说,现在在乌克兰、白俄罗斯和俄罗斯进行的研究显示,个人长期接触放射物的平均水平相当于做一次CT扫描。
环保组织“绿色和平”不赞成上述说法,并认为死于切尔诺贝利核泄漏事故的总人数多达9.3万。按照国际标准,日本福岛核泄漏事故被初步认定为4级,这说明此次事故只对局部地区有影响,不像切尔诺贝利事故,后者被认定为7级,属于最严重核泄漏事故。而三哩岛事故被认定为5级。世界卫生组织发言人克里斯蒂·菲戈表示,这次不必像切尔诺比利事故一样,不用成立辐射应急医学准备与救援网络(REMPAN)专家组。(孝文)
科学家认为蓝色“瞳孔”是超大质量黑洞产生的超强X射线引发
科学网讯 北京时间3月16日消息,NGC4151是所有正孕育黑洞的星系之中距离地球最近的目标之一。天文学家们把它称作“索伦之眼”(Eyeof Sauron),源自于《指环王》中的一个人物,其名字的意思是“令人憎恶的”。而这个距地球4300万光年的星系核心区域,确实会给人这种恐怖的感觉。
据英国《每日邮报》报道,科学家们认为该星系核心部位诡异的蓝色“瞳孔”是其中隐藏的超大质量黑洞产生的X射线引发的,而“瞳孔”四周的红色环晕则是氢原子。这张图像由美国宇航局钱德拉X射线空间望远镜,及西班牙加纳利群岛上的1米口径雅各布-卡普坦望远镜拍摄的图像合成的。
NGC 4151星系的核心被为“索伦之眼”
黑洞是物质的极高密度状态,引力强大到任何物质都无法逃脱。当物质以吸积盘的形式落入黑洞时,由于剧烈的摩擦和超高速运动,引发剧烈的X射线释放。科学家们认为NGC4151星系的核心便正是这种情况。
由于相对其他含有黑洞的星系,NGC4151相对较近,这为天文学家研究超大质量黑洞与其所在星系之间的作用提供了机会,有关对该星系及其内部黑洞的研究论文将发表于《天体物理学杂志通讯》。
(蒙斯)
松鼠妈妈正在忙着搬家,最重要的“货品”自然是宝贝孩子
科学网(kexue.com)讯 北京时间3月16日消息,母爱并不是人类的专利,动物们的母爱比起人类来丝毫没有任何逊色。图片中的小松鼠卷成了一个小球紧紧抱着母亲,而这个溺爱孩子的母亲则稳稳的叼住它去往安全的庇护所。
据国外媒体报道,这只松鼠妈妈正在忙着搬家,最重要的“货品”自然是自己的宝贝孩子,要确保安全的把小家伙带到一个刚刚建好的新巢穴中。抓拍下这些温馨照片的,是莫尔凯尔-伊拉兹马斯(Morkel Erasmus)先生,他也是一位孩子的父亲。28岁的莫尔凯尔先生当时正和妻子在度假的途中,在公园的树上无意中发现了这一幕,用他自己的话说是碰巧在正确的时间和地点遇到了这对松鼠母子。
小松鼠卷成了一个小球紧紧抱着母亲
莫尔凯尔先生说:“当时我们正开着车沿着河边的树林前行,突然间我发现旁边的树上有动静,看到一只松鼠在树上移动,但明显感觉它的脸大的很奇怪。后来我通过相机镜头才得以看到,原来是这只松鼠正在以不寻常的方式带着它年幼的孩子出门。”
“松鼠妈妈显得非常小心,以免把孩子掉下,那可能会让小家伙成为某些动物的午餐。”莫尔凯尔先生补充道,“那棵树非常的高,你可以看到它们抱的非常紧,另外我怀疑这个小家伙当时仍在睡觉,松鼠妈妈是趁着这个时候把它送到另外一个更好更安全的巢穴。”
通过这些照片也许能让你回想起小时候和父母在一起的时光
莫尔凯尔是在南非克鲁格国家公园拍到的这一幕,他表示,享受一个美好的野外旅行其实并不只是看一些如豹子或大象之类“传统壮观”场面,即使是最小的生物,也会为旅途提供精彩和乐趣。通过这些照片能够回想起自己小时候和父母在一起的时光,而如果光想着盯住看那些大型动物,就很可能会错过这些精彩。
(科学网-kexue.com 大平)
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泰国食品和药物管理局3月15日发表声明称,考虑日本核泄漏致辐射污染,泰国将对从日本进口的食品进行随机检测,以防被污染的食品进入泰国境内。
泰国食品和药物管理局负责人当天表示,“我们将对从日本进口的蔬菜水果等新鲜食品进行优先检测”,并透露泰国政府将敦促国内食品进口商避免或尽量减少从日本进口诸如肉类、乳制品、海产品等食物。
这位官员称,“我们对日本遭受这一巨大灾难表示同情,但泰国消费者的食品安全仍是首先需要考虑的问题”,泰国政府已做好准备加强安全措施,必要时将对所有从日本进口的食物进行检测。
据悉,目前约有4.5万日本人居住在泰国曼谷、清迈、春武里以及罗永府等城市。(陈璐)
日本核泄漏事故发生后,美国麻省理工学院科技政策与产业发展中心的博士Josef Oehmen撰写了一篇题为“为什么我不担心日本的核电站”的文章,以相对通俗的话语解释了核安全问题,在网络上流传甚广。不过,因为其主业为“供应链危机管理”(supply chain risk management)研究,因此文章的一些观点也引起了部分读者的质疑。
我在这里写下这些文字,是为了让大家对在日本发生的事情——核反应堆的安全问题,感到放心。事态确实严重,但是已经在控制范围内。这篇东西很长!但是你读完之后,你会比世界上任何记者都明白核反应堆究竟是怎么回事。
核泄漏确实已经发生,但是在将来不会有任何显著的泄漏。
“显著泄漏”大概会是个什么程度?打个比方说,可能比你乘坐一趟长途飞行,或是喝下一杯产自本身具有高程度自然辐射地区的啤酒,所受到的辐射要多一些。
我读了自从地震发生以来的所有新闻报道。可以说几乎没有一篇是准确或是无误的(当然也可能是因为地震发生之后在日本的通讯问题)。关于“没有一篇是无误的”,我并不是指那些带有反核立场的采访,毕竟这在现在也挺常见的。我指的是其中大量的关于物理和自然规律的错误,及大量对于事实的错误解读——可能是因为写稿子的人本身并不了解核反应堆是如何建造和运营的。我读过一篇来自CNN的3页长度的报道,每一个段落都至少包含一个错误。
接下来我们会告诉大家一些关于核反应堆的基本原理,然后解释目前正在发生的是什么。
福岛核电站的反应堆属于“沸水反应堆”(Boiling Water Reactors),缩写BWR。沸水反应堆和我们平时用的蒸汽压力锅类似。核燃料对水进行加热,水沸腾后汽化,然后蒸汽驱动汽轮机产生电流,蒸汽冷却后再次回到液态,再把这些水送回核燃料处进行加热。蒸汽压力锅内的温度通常大约是250摄氏度。
上文提到的核燃料就是氧化铀。氧化铀是一种熔点在3000摄氏度的陶瓷体。燃料被制作成小圆柱(想像一下就像乐高积木尺寸的小圆柱)。这些小圆柱被放入一个用锆锡合金(熔点2200摄氏度)制成的长桶,然后密封起来。这就是一个燃料棒(fuelrod)。然后这些燃料棒被放到一起组合为一个更大的单元,接着这些燃料单元被放入反应堆内。所有的这些,就是一个核反应堆核心(core)的内容。
锆锡合金外壳是第一层护罩,用来将具有放射性的核燃料与世隔绝。
然后,核心被放入“压力容器”中,也就是我们之前提到的蒸汽压力锅的比喻。压力容器是第二层护罩。这是一个坚固结实的大锅,设计用于容纳一个温度可能达到数百摄氏度的核心。在核心降温措施恢复前,压力容器起到一定的保护作用。
一个核反应堆的所有的这些“硬件”——压力容器,各种管道,泵,冷却水,被封装到第三层护罩中。第三层护罩是一个完全密封的,用最坚固的钢和混凝土制成的非常厚的球体。第三层护罩的设计,建造和测试只是为了一个目的:当核心完全熔融时,将其包裹在其中。为了实现这个目的,在压力容器(第二层护罩)的下方,铸造了一个非常巨大厚实的混凝土大碗,这一切都在第三层护罩的内部。这样的设计就像是为了“抓住核心”。如果核心熔融,压力容器爆裂(并且也最终融化的话),这个大碗就可以装下融化了的燃料及其他一切。这个大碗设计成让融化的燃料能够向四周铺开,从而实现散热。
在第三层护罩的周围包裹的是反应堆厂房。反应堆厂房是一个将各种风吹雨打挡住的外壳(这也是在爆炸中被毁坏的部分,我们稍后再说)。
福岛第一核电站1号机确实是通用电气的MarkI型沸水堆。新闻里露出钢筋的部分是最外部的厂房,里面的安全壳应该没事。
核反应的一些基本原理
铀燃料通过核分裂产生热量。大的铀原子分裂成更小的原子,这样就产生热量及中子(构成原子的一种粒子)。当中子撞击另外一个铀原子时,就触发分裂,产生更多的中子并一直继续下去。这就是核裂变的链式反应。而现在的情况是,当一堆燃料棒凑在一起时就会很快导致过热,然后在45分钟后就会导致燃料棒融化。但是值得指出的是,在核反应堆内的燃料棒是绝对不可能导致像原子弹那样的核爆炸的。制造一颗原子弹实际上是相当困难的(不信你们可以去问问伊朗)。当年切尔诺贝利的情况是,爆炸是由于大量的压力积攒,氢气爆炸然后摧毁了所有的护罩,接着将大量的融化的核心挥洒到了外界(就像一颗“脏弹”)。这样的情况为什么在日本没有发生,及为什么不会发生,请继续看下面。
为了控制链式反应的发生,反应堆操作员会用到“控制棒”。控制棒可以吸收中子,从而瞬间停止链式反应。一个核反应堆是这样设计的:当一切正常运转时,所有的控制棒是不会用到的。冷却水会在核心产生热量的同时带走热量(并转化为蒸汽和电力),并且在常规的250摄氏度的运转温度下还有许多余地。
而挑战在于将控制棒插入并停止链式反应后,核心依然在产生热量。虽然铀元素的链式反应已经停止,但是在铀元素的核裂变过程中会产生一些具有放射性的副产品,比如铯和碘同位素,这些元素的放射性同位素会最终衰变为更小的原子,然后失去放射性。在这些元素的衰变过程中,也会产生热量。因为它们不会再从铀元素中产生(在控制棒插入之后铀元素就停止衰变了),所以它们的数量会越来越少,然后在衰变结束的过程中,大约几天时间内,核心就会最终冷却下来。
目前让人头痛的就是这些余热。实如此,所以操作员们只能退到“纵深防御”中更进一层。这一切,无论我们看起来多么不可思议,但却是反应堆操作员的培训的一部分——从日常运营到控制一个要融化的核心。
于是在这个时候外界开始谈论可能发生的核心熔融。因为到了最后,如果冷却系统无法恢复,核心就一定会融化(在几个小时或是几天内),然后最后一层防线——第三层护罩及护罩内的大碗,就将经受考验。
但是此时最重要的任务是在核心持续升温时控制住,并且确保第一层护罩(燃料棒的锆锡合金外壳),及第二层护罩(压力容器)能够保持完整并尽可能多工作一段时间,从而让工程师们能够有足够的时间修好冷却系统。
既然让核心冷却是那么重要的事情,因此反应堆内实际上有多个冷却系统(反应堆给水清洁系统,衰变降温系统,反应堆核心隔离冷却系统,备用水冷系统,及紧急核心冷却系统)。而究竟哪一个失效了或是没有失效在此时无法得知。
所以想像一下,一个在炉子上的压力锅,持续地,慢慢地在进行加热。操作员在采取各种手段去消除其中的热量,但是锅内的压力在持续上升。于是当务之急是保住第一层护罩(熔点为2200摄氏度的锆锡合金),及第二层护罩——压力容器。而为了保住第二层护罩,其中的压力就需要时不时进行释放。因为在紧急时刻进行压力释放是一件重要的事,所以反应堆共有11个用于释放压力的阀门。操作员开始通过时不时地旋松阀门来释放压力容器内的压力。此时压力容器内的温度是550摄氏度。
这就是关于“辐射泄漏”的报道开始的时刻。我在上文中解释了为什么释放压力的同时实际上会释放第二类放射性物质(主要是N-16和氩),及为什么这样做其实毫无危险。放射性氮元素和氩对于人类健康没有威胁。
就在旋松阀门的过程中,发生了爆炸。爆炸发生在第三层护罩外部,反应堆厂房内。反应堆厂房不具有隔绝放射性物质的功能。虽然目前并不清楚到底发生了什么,但是这是一个很有可能的场景:操作员决定让压力容器内的蒸汽释放到厂房内,而不是直接到厂房外部(这样可以让放射性元素有更长的时间用于衰变)。而问题在于,由于核心内的高温,水分子会分解为氧和氢——一种易爆混合气体,于是也确实在第三层护罩外爆炸了。历史上也曾发生过一次类似的爆炸,不过是在压力容器内(因为压力容器没有设计好并且操作失误),进而导致了切尔诺贝利事件。而福岛核电站不会有这样的问题。氢氧混合气体是在设计核电站时需要考虑的一个巨大问题,因此反应堆在建造时就考虑到了不能让这样的爆炸发生在护罩内部。如果在护罩外部爆炸了,虽然也不是设想中的状况但是可以接受,因为即使爆炸了也不会对护罩产生影响。
因此,在阀门被旋松时,压力得以控制。而现在的问题时,如果水一直沸腾的话,那么水位就会持续下降。核心大概被几米深的水覆盖,使得其能够在空气中暴露前坚持几个小时或几天。而一旦没有水覆盖,那么暴露的燃料棒就会在45分钟后达到其2200摄氏度的熔点。而这样就会导致第一层护罩,燃料棒的锆锡合金外壳融化。
而这样的事情正在开始发生。冷却系统无法在燃料棒开始融化前恢复运转,不过燃料棒中的核燃料此时依然是完好的,包裹燃料的锆锡合金外壳已经开始融化。而目前正在发生的,就是一些铯和碘同位素开始随着释放出来的蒸汽,泄漏到反应堆外。最严重的问题——铀燃料,目前依然是受控的,因为氧化铀的熔点在3000摄氏度。目前已经确认的是,检测到有一部分铯和碘同位素随着蒸汽泄漏到了大气中。
这似乎是一个启动“B计划”的信号。通过在大气中检测到的铯和碘同位素,操作员可以确认某一根燃料棒的外壳(第一层护罩)已经存在破损。“A计划”在于恢复某个常规冷却系统。为什么这个计划失败目前并不清楚,而一种可能性是海啸冲走或是污染了所有用于冷却系统的纯净水。
用于冷却系统的给水是非常纯净的,去除了所有矿物质的水。使用纯净水的原因在于:纯净水很大程度上不会被激活,因此可以保持相对无辐射。而如果是脏水,那么更容易捕获中子,进而变得更加具有放射性。这不会影响到核心——因为核心不会被冷却水影响。但是会使得操作员更难处理这些具有轻度放射性的活化水。
但是“A计划”失败了——系统无法冷却,并且也没有额外的纯净水。因此“B计划”被启动。而这就是目前正在发生的:
为了避免核心融化,操作员开始使用海水来冷却核心。我不是十分清楚,他们是用海水浸泡住压力容器(第二层护罩),还是淹住反应堆外壳(第三层护罩)。不过这个不是我们现在要讨论的。
要点在于核燃料现在确实已经冷却下来了。因为链式反应早就已经停止,所以目前只有非常少量的余热在产生。已经使用了的大量冷却水可以带走这些余热。因为是注入了大量的水,所以目前核心已经无法再产生足够的热量去大幅度提升压力。并且,海水中加入了硼酸。硼酸是一种“液体控制棒”。无论发生什么样的衰变,硼都可以捕获产生的中子并进一步加速核心的冷却。
福岛核电站曾经十分接近核心融化。但是,目前最坏的情况已被避免:如果没有将海水注入,那么操作员就只能继续旋松阀门以释放压力。第三层护罩必须完全密封,以避免其中发生的核心融化泄漏出任何的放射性物质,然后会经过一段等待期,等待护罩内的裂变副产品完成衰变,所有的放射性粒子会附着在护罩内壁。冷却系统最终会被恢复,融化的核心也会冷却至一个可控的温度。护罩内部会被清理。然后需要做一项棘手肮脏的事情——将融化了核心移出,将凝固了的燃料棒及燃料一块一块地装入运输装置,运送到核废料处理厂进行处理。根据损坏状况,核电站的这块区域需要进行修理或是彻底拆除。
核反应堆内的第一类放射性物质就是燃料棒中的铀元素,及放射性副产物铯和碘同位素。这些物质都在燃料棒内部。
而除此之外,还存在第二类放射性物质,产生于燃料棒外部。而首先需要说明的是,这些外部的放射性物质的半衰期都非常短,这意味着它们会在很短的时间内衰变为没有放射性的物质。“很短”的意思就是几秒。所以即使这类放射性物质被释放到自然环境中,它们也是毫无危害的。为什么呢?因为大约就在你读完“R-A-D-I-O-N-U-C-L-I-D-E”的这几秒内,这类物质就衰变到完全不具有放射性了。这类放射性物质就是氮-16(N-16),也就是氮气(构成大气的气体之一)的具有放射性的同位素。另外就是一些稀有气体比如氩。但是这些物质是如何产生的呢?当铀原子裂变时,会产生一个中子。大部分的这些中子都会撞击到其他的铀原子,由此链式反应就一直持续发生。但是其中的一些会离开燃料棒并撞击到水分子,或是冷却水中的空气。然后,一个不具有放射性的元素就会“捕获”这个中子,并变得有放射性。而就如前文所述,在数秒内它就会衰变到它本来的面目。
上面所描述第二类的放射性物质在我们接下来要讨论的核泄漏中非常重要。
福岛到底发生了什么
接下来我会试着去总结目前的主要事实。冲击核电站的地震的威力是核电站设计时所能承受的威力的五倍(里氏震级之间的放大倍数是对数关系,所以8.9级地震的威力是8.2级,即核电站的设计抗震威力的5倍,而不是0.7的差异)。所以我们首先为日本的工程技术水平喝彩,至少一切目前是保下来了。
当8.9级地震冲击核电站时,所有的反应堆就自动关闭了。在地震开始后的数秒内,控制棒就插入到了核心内,链式反应即刻中止。而此时,冷却系统就开始带走余热。这些余热相当于反应堆正常运转时产生的3%的热量。
地震摧毁了核反应堆的外部电力供应。而这是核反应堆能够遇到的最严重的故障之一,因此,在设计核反应堆的备用系统时,“电站停电”是一种被高度关注的可能性。因为核反应堆的冷却泵需要电力以维持运转。而反应堆关闭后,核电站本身就不能产生任何电力。
在地震发生后的一小时内一切情况是平稳的。为紧急情况而准备的多组柴油发电机中的一组启动,为冷却泵提供了所需的电力。然后海啸来了,比核电站设计时所预料的规模要更巨大的海啸,摧毁了所有的柴油发电机组。
在设计核电站时,工程师们所遵循的一个哲学就是“纵深防御”。这意味着你首先需要为了你能够想象到最灾难的情况设计防卫措施,然后为了你觉得可能绝对不会发生的子系统故障设计方案,以确保即使这样的可能绝对不会发生的故障发生后,核电站依然可以安全。而一场巨大的摧毁所有柴油发电机组的海啸就是这样的一种极端情况。而所有的防卫的底线就是前面提到过的第三层护罩,将一切可能发生的最糟糕情况——控制棒插入或者未插入,核心融化或者未融化——容纳于其中。
当柴油发电机组被冲走后,反应堆操作员将反应堆切换到使用紧急电池。这些电池被设计为备用方案的备用方案,用于提供给冷却系统8个小时所需的电力,并且也确实完成了任务。
而在这八个小时内,需要为反应堆找到另外一种供电措施。当地的输电网络已经被地震摧毁。柴油发电机组也已经被海啸冲走。所以最后通过卡车运来了移动式柴油发电机。
整个事件从这一刻起开始变得糟糕。运来的柴油发电机无法连接到电站(因为接口不兼容)。所以当电池耗尽后,余热就无法再被带走。
在这个点上反应堆操作员开始按照“冷却失灵”的紧急预案进行处理。这是“纵深防御”中的更进一层。理论上供电系统不至于彻底失效,但是现实如此,所以操作员们只能退到“纵深防御”中更进一层。这一切,无论我们看起来多么不可思议,但却是反应堆操作员的培训的一部分——从日常运营到控制一个要融化的核心。
于是在这个时候外界开始谈论可能发生的核心熔融。因为到了最后,如果冷却系统无法恢复,核心就一定会融化(在几个小时或是几天内),然后最后一层防线——第三层护罩及护罩内的大碗,就将经受考验。
但是此时最重要的任务是在核心持续升温时控制住,并且确保第一层护罩(燃料棒的锆锡合金外壳),及第二层护罩(压力容器)能够保持完整并尽可能多工作一段时间,从而让工程师们能够有足够的时间修好冷却系统。
既然让核心冷却是那么重要的事情,因此反应堆内实际上有多个冷却系统(反应堆给水清洁系统,衰变降温系统,反应堆核心隔离冷却系统,备用水冷系统,及紧急核心冷却系统)。而究竟哪一个失效了或是没有失效在此时无法得知。
所以想像一下,一个在炉子上的压力锅,持续地,慢慢地在进行加热。操作员在采取各种手段去消除其中的热量,但是锅内的压力在持续上升。于是当务之急是保住第一层护罩(熔点为2200摄氏度的锆锡合金),及第二层护罩——压力容器。而为了保住第二层护罩,其中的压力就需要时不时进行释放。因为在紧急时刻进行压力释放是一件重要的事,所以反应堆共有11个用于释放压力的阀门。操作员开始通过时不时地旋松阀门来释放压力容器内的压力。此时压力容器内的温度是550摄氏度。
这就是关于“辐射泄漏”的报道开始的时刻。我在上文中解释了为什么释放压力的同时实际上会释放第二类放射性物质(主要是N-16和氩),及为什么这样做其实毫无危险。放射性氮元素和氩对于人类健康没有威胁。
就在旋松阀门的过程中,发生了爆炸。爆炸发生在第三层护罩外部,反应堆厂房内。反应堆厂房不具有隔绝放射性物质的功能。虽然目前并不清楚到底发生了什么,但是这是一个很有可能的场景:操作员决定让压力容器内的蒸汽释放到厂房内,而不是直接到厂房外部(这样可以让放射性元素有更长的时间用于衰变)。而问题在于,由于核心内的高温,水分子会分解为氧和氢——一种易爆混合气体,于是也确实在第三层护罩外爆炸了。历史上也曾发生过一次类似的爆炸,不过是在压力容器内(因为压力容器没有设计好并且操作失误),进而导致了切尔诺贝利事件。而福岛核电站不会有这样的问题。氢氧混合气体是在设计核电站时需要考虑的一个巨大问题,因此反应堆在建造时就考虑到了不能让这样的爆炸发生在护罩内部。如果在护罩外部爆炸了,虽然也不是设想中的状况但是可以接受,因为即使爆炸了也不会对护罩产生影响。
因此,在阀门被旋松时,压力得以控制。而现在的问题时,如果水一直沸腾的话,那么水位就会持续下降。核心大概被几米深的水覆盖,使得其能够在空气中暴露前坚持几个小时或几天。而一旦没有水覆盖,那么暴露的燃料棒就会在45分钟后达到其2200摄氏度的熔点。而这样就会导致第一层护罩,燃料棒的锆锡合金外壳融化。
而这样的事情正在开始发生。冷却系统无法在燃料棒开始融化前恢复运转,不过燃料棒中的核燃料此时依然是完好的,包裹燃料的锆锡合金外壳已经开始融化。而目前正在发生的,就是一些铯和碘同位素开始随着释放出来的蒸汽,泄漏到反应堆外。最严重的问题——铀燃料,目前依然是受控的,因为氧化铀的熔点在3000摄氏度。目前已经确认的是,检测到有一部分铯和碘同位素随着蒸汽泄漏到了大气中。
这似乎是一个启动“B计划”的信号。通过在大气中检测到的铯和碘同位素,操作员可以确认某一根燃料棒的外壳(第一层护罩)已经存在破损。“A计划”在于恢复某个常规冷却系统。为什么这个计划失败目前并不清楚,而一种可能性是海啸冲走或是污染了所有用于冷却系统的纯净水。
用于冷却系统的给水是非常纯净的,去除了所有矿物质的水。使用纯净水的原因在于:纯净水很大程度上不会被激活,因此可以保持相对无辐射。而如果是脏水,那么更容易捕获中子,进而变得更加具有放射性。这不会影响到核心——因为核心不会被冷却水影响。但是会使得操作员更难处理这些具有轻度放射性的活化水。
但是“A计划”失败了——系统无法冷却,并且也没有额外的纯净水。因此“B计划”被启动。而这就是目前正在发生的:
为了避免核心融化,操作员开始使用海水来冷却核心。我不是十分清楚,他们是用海水浸泡住压力容器(第二层护罩),还是淹住反应堆外壳(第三层护罩)。不过这个不是我们现在要讨论的。
要点在于核燃料现在确实已经冷却下来了。因为链式反应早就已经停止,所以目前只有非常少量的余热在产生。已经使用了的大量冷却水可以带走这些余热。因为是注入了大量的水,所以目前核心已经无法再产生足够的热量去大幅度提升压力。并且,海水中加入了硼酸。硼酸是一种“液体控制棒”。无论发生什么样的衰变,硼都可以捕获产生的中子并进一步加速核心的冷却。
福岛核电站曾经十分接近核心融化。但是,目前最坏的情况已被避免:如果没有将海水注入,那么操作员就只能继续旋松阀门以释放压力。第三层护罩必须完全密封,以避免其中发生的核心融化泄漏出任何的放射性物质,然后会经过一段等待期,等待护罩内的裂变副产品完成衰变,所有的放射性粒子会附着在护罩内壁。冷却系统最终会被恢复,融化的核心也会冷却至一个可控的温度。护罩内部会被清理。然后需要做一项棘手肮脏的事情——将融化了核心移出,将凝固了的燃料棒及燃料一块一块地装入运输装置,运送到核废料处理厂进行处理。根据损坏状况,核电站的这块区域需要进行修理或是彻底拆除。
◆核电站会回到安全状态并始终安全。
◆日本处于第4级别INES核紧急状态:核电站内事故。这对于拥有电站的公司是件糟糕事情,对其他人来说没什么影响。
◆在释放压力时释放了一些放射性物质。包括非常小剂量的铯和碘同位素。如果在释放时你正好坐在出口上,那么你可能需要考虑戒烟使得你的期望寿命值回归从前。这些铯和碘同位素会被带入海水,然后就不会再检测得到。
◆第一层护罩出现了一些损坏,意味着一定数量的铯和碘同位素也被释放到了冷却水中,但是不会有铀或是其他什么脏东西(因为氧化铀不溶于水)。在第三层护罩内有用于净化水的装置,这些具有放射性的铯和碘同位素会在那里被去除并且存储为核废料。
◆用于冷却的海水会在一定程度上被活化。但是因为控制棒已经完全插入,所以链式反应是不会发生的。这就意味着“主要的”核反应没有发生,因此也就不会加剧海水的活化。链式反应过程的副产物(铯和碘同位素)在这个阶段也基本上消失殆尽。这进一步减轻了海水的活化。因此最坏情况就是:用于冷却的海水中会具有一定程度的放射性,但是这些海水也同样会经由内部净化装置进行处理。
◆最终会用正常的冷却水取代海水。
◆反应堆核心会需要进行拆除并运到处理厂,就像通常的燃料更换一样。
◆燃料棒和整个核电站需要进行彻底安全检查,以避免潜在的危险。这通常需要4到5年。
◆全日本的核电站的安全防护会进行升级,以确保它们可以抵抗住9级地震及随之而来的海啸(甚至更糟糕的情况)。
◆我认为更显著的问题是随后的全国供电。日本的55座反应堆中的11座已经全部关闭并等待进行检查,这直接减少全国20%的核电电力,而全国30%的电力靠核电供应。我目前还没有去考虑日本国内其他核电站可能发生的事故。短缺的电力需要依靠天然气发电站供应,而这些电站通常只是在供电高峰时用于应急。我不是十分清楚日本国内的石油、天然气和煤矿的能源供应链,及港口、炼油厂、存储及运输网络在此次地震中遭受了怎样的损失。这些都会导致电费增加,及用电高峰和重建时的电力短缺。
◆而这一切只是更大的问题的一部分。灾后应急需要解决避难所,饮用水、食物、医疗、运输、通讯设施等一系列问题,当然也包括电力供应。在一个供应链倾斜的时代,所有的这些领域中我们都会遇到挑战。(Livid)
3月14日上午10点,江苏文艺广播的主持人刘璐在途径南京市中山东路时,发现沿线的梧桐树被系上了绿丝带,不禁一阵感动。这是南京市民用自己的方式,表达对南京梧桐树被砍伐、移走的无声诉求。网友们称绿色丝带为“免砍丝带”。
南京政府方面证实,因修建地铁三号线和十号线而被移走的这些梧桐树,基本没有可能在地铁修建完成后,重回故土。本次被移植的梧桐树约达900棵左右。
南京市民自发护树
绿丝带运动的发起人屠荃瑰(化名)小姐告诉记者,她只是一名普通的小学老师,梧桐树是南京的象征,作为土生土长的南京人,她不希望南京的梧桐树被砍伐。她希望能为家乡的树尽一些绵薄之力,即使也许是微不足道。
“开始只有我一个人,后来我的家人、朋友、网友们都加入进来,我们没有其他的目的,我们也阻止不了梧桐树被砍伐、移走,但我们希望可以通过自己的方式让中国人民都知道,南京市民是爱护家乡的树木的。”她说。
3月首周,南京市长江路沿途两侧的梧桐树开始被锯,原因是南京地铁三号线在建,工地围挡范围内的梧桐树均将被移走。3月4日,临近南京总统府遗址的长江路和太平北路路口的两株粗大梧桐树的树枝已被全部剪光。太平北路在中山东路跟长江路交接的一段,路西侧的树则需全部移走。据南京网民称:太平北路的梧桐树已基本被“铲平”。
南京梧桐树遭砍伐、移植后,南京市民纷纷在网上控诉地铁修建对绿化的破坏。著名足球解说员、南京人黄健翔甚至在自己的微博说,试探性地询问申请合法游行示威,以“抗议砍梧桐树”,24小时不到,此条微博被转发7000次以上,网友评论近4000个。
官员上微博争辩
南京市政府新闻发言人王德生强调:不是砍伐,是移植!
对于南京市民及网民将梧桐树移植误认为是“砍伐”,一位南京城管局系统内的官员表示,南京政府方面对民众的误解与愤怒表示理解,“但我们不认为这是南京市民与南京政府修建地铁之间的矛盾,民众的情绪是一种对南京梧桐树以及南京文化的关爱。”该官员说,“我也是南京人,我对南京的梧桐树也有感情。”
另外,南京政府官员也注册了微博,试图在网上明正视听。“我们和黄健翔也做了沟通,我们认为把事情说清楚,相信他也能理解”。不过,该官员的说辞,记者未从黄健翔方面得到证实。
从微博上评论来看,至少目前,官方的解释并没有引起网民的重视与认同。
南京市城市管理局新闻发言人徐少林告诉记者,本番梧桐移植,是因为地铁三号线和十号线的修建,他认为,惹恼南京市民的根本在于两个地铁站口,一个在南京市图书馆前,一个在江南织造局(音)前,“这里都是南京的标志性地段,这里的梧桐树不见了,市民当然不乐意”。
“我也注意到,有些网上梧桐被修剪的照片刺伤了南京市民,但事实上,这并不是砍伐,为了移植搬运,必须将树的枝桠剪去。”对于网上被热议的一些关于梧桐树枝桠突兀的照片,徐少林如是称。
因南京地铁修建,本次被移植的梧桐树约达900棵左右。
移走的树不会再回来
记者注意到,网民关心的较多的一个问题是,在地铁修建完成后,因修地铁而移植梧桐树是否会回来。在采访中,记者被南京政府方面告知:“可能性不大”。
屠荃瑰告诉记者,她清晰地记得南京此前在修建地铁二号线时,也含糊其辞地表示,二号线建成后,被移走的梧桐树将会被移植回来。“可是,树呢?到现在连影子也没看见。”
据介绍,被移植的梧桐树将移植到南京的郊区,但具体在何处,记者未被明晰告知。被移走的梧桐树具体生长环境如何,政府给予的养护费一年几何,截至发稿,亦未获得明确回答。
徐少林告诉记者,“南京老城区,其实梧桐树的生长环境未必多好,地下网管线很多,地面又是密封的水泥地,并不是利于梧桐树生长的最佳环境。从科学的角度说,行道树选取树龄10年—15年的最为宜。”徐少林颇有无奈地告诉记者,“我知道我这么说,可能会被网民骂,但事实就是这样。”
受访的政府官员表示对民愤可以理解,在高度认可南京市民热爱家乡的感情的同时,也检讨了政府方面的不足。“如果地铁施工方和绿化部门可以沟通得更充分,在移植树木前,先让市民有知情权,想必网上的骂声也就不会这么多了。”
至于因地铁修建而被移植的梧桐树,其移植过程中的施工主体为哪家公司,有无招标,招标费几何?记者于3月14日下午多次拨打可以回答该问题的城管局绿化处和园林局的电话,不过要么是无人接听,要么是负责人在开会。
可以预见的是,即使地铁修建完成,即使政府重新种上新的梧桐树或其他树种,但南京市民所熟悉的那种交错着、可遮盖全部行道的绿,在未来相当长的时间内,是再也看不到了。(仇子明)