第十五章 电离辐射

族特征

大剂量地接受电离辐射对我们有害，除非接受辐射是为了治疗某种疾病，在这种情况下，益处超过了风险。小剂量的电离辐射会不会有害——没有人知道。但不管怎样，电离辐射无处不在，不可避免。它是什么呢？

我们的身体本身以及我们的环境由原子构成，而每一个原子都由一个带正电的原子核及其周围的带负电的电子构成。当电子所带的负电正好与原子核所带的正电抵消时，这个原子被称为是中性的。当它们不能抵消时——电子太多或太少——该原子就被称作离子。中性是标准状态，但外在的影响会打乱中性的平静和安宁，正如政治局势一样。有时，穿过我们的辐射能从其主体原子核上拆掉一个电子，造成一个离子；这种辐射就称作电离辐射，它有许多形式。大家对 X 射线很熟悉，而对伽马射线则不太熟悉，宇宙射线以多种方式来自天空，如果我们能够看见它们就会熟悉它们。所有这些射线都能对物质产生电离作用，包括人体内的物质。

我们习惯于医疗上以及牙科的 X 射线，这两者的辐射量大约为普通人接受的电离辐射的三分之一，它们有助于诊断病情，但也会破坏人体细胞，因此我们把它控制在最低限度。这也是有关是否应建议所有的妇女定期做早期胸部肿瘤 X 射线测定，还是只建议那些风险最大的妇女做的辩论中的一个问题。胸部 X 光和其他医疗程序也有类似的问题。剂量最小的 X 射线是坐在一部彩色电视机前所接触的。（在屏幕上形成画面的高速电子会产生 X 射线， 它们被减少到“安全”水平，但并不能完全被厚厚的屏幕玻璃挡住。）公平地说，那些“软”X 射线并不会深深进入人体。损害很小，而社会效益则是可以争论的。

医疗上的 X 射线是自愿接触辐射的例子——三分之二的辐射是非自愿的，那是自然辐射。宇宙射线占每位普通美国人接受的辐射量的 20％，而且不可躲避，即使是在最深的洞穴之中。其密度随海拔的升高而增加——在丹佛的密度是海平面的两倍——在高海拔飞机中，商用飞行机组人员和乘客们吸收的更多在现代高飞的喷气式飞机中飞行的航空机组人员所接受的辐射超过一般公众被允许接受的剂量，与地面上大多数辐射工作人员接受的剂量一样多。但他们不受任何管制，通常也无人监督他们接受的辐射量。经常乘飞机旅行的人会接受两倍于“正常”的辐射量，宇航员接受的辐射量更大，特别是苏联的那些在太空中呆了一年以上的宇航员。地面也含有散发电离辐射的材料，我们的房子也是如此。我们的身体也散发辐射，主要来自钾（一种基本的营养物），对于这，我们显然无法逃避，这使我们感知这样一种经验： 一个人睡觉安全，而两个人睡则不安全，原因在于辐射。

除此之外，我们和苏联在 1962 年停止了大气层核试验，却留下了逐渐衰竭但仍然可以探测得到的辐射残余。核电厂通常释放少量的放射性物质；发生事故则释放较多。核废料心须小心地处置。空气中含有放射性的氡及其生成物。香烟的烟中含有放射性的钋。眼镜使用的玻璃中含有微量的放射性的铀和钍。陶器也是如此。

这听起来像是一个恐怖故事，让你惧怕辐射。但所有这些辐射源中的大部分只散发极小的剂量，对健康的影响处于最低限度（如果有的话），尽管

人们普遍存在对微量辐射的恐惧。

计算辐射量的单位是伦姆（发现 X 射线以后的辐射生物剂量单位），1 伦姆为 1000 毫伦姆。先不谈氡，氡本身就是一个故事，所以以后再谈。普通

美国人每年接触 150 毫伦姆的辐射，它们来自不同的辐射源（包括睡伴）。

在核设施工作的工人每年所允许接触的最大辐射量是 5000 毫雷姆，一般公众

是 500 毫雷姆。我们不知道这个数量的辐射是否会造成伤害，甚至有人认为辐射和葡萄酒一样，剂量小时对健康有益。（这里所使用的“不知道”一词只有一方面的意义。我们知道这种辐射不会造成太大伤害，但不能证明它丝毫没有伤害。谨慎要求我们假设它是有害的，但这也许是错误的。）

公众每年接触 500 毫雷姆的极限低于人们接受到的从彩色电视机中散发出来的 X 射线剂量。当然在电视机前坐的时间太长的人，大脑被那些节目变成浆糊的可能性更大，因此辐射从总体来讲也就无关宏旨了。

有关辐射对人类影响的所有直接信息来自人们遭到严重辐射的几次事件，无论是偶然的或是有意的。当然也有动物数据，其提供的警告与化学物质的情况一样。回到雷姆这个单位（记住 1 雷姆相当于 1000 毫雷姆），我们

知道接触 400 雷姆辐射量的人会有一半死亡，尽管适当的治疗能减轻伤亡。这是从偶然遭到辐射的少数人身上和二次大战中出于愤怒使用的两枚原子弹中得知的。这一知识在苏联的切尔诺贝利核事故中得到证实，该事故中有 31 人死亡。

在比这小的剂量的辐射下，也许是从 50 雷姆到 400 雷姆，人们会患辐射

病，其内脏会受损害，但通常能幸存并康复。在 200 雷姆以下，几乎肯定不会死亡。广岛和长崎的许多人接受这个剂量的辐射后活了下来，切尔诺贝利大约有 100 人也是如此。在 50 雷姆以下，我们的身体能对付得了。这并不是说没有后果，只是我们进入了一个不同的机制，在这个机制中没有发生明显的严重损害。然而，辐射也许已括下了种子，促成癌症在 10 到 15 年后发生。这是大多数人最害怕的后果。

我们知道中等剂量的辐射会引起癌症，大部分证据来自原子弹幸存者。但还有其他例子，像人们在不清楚其风险之前出于医疗目的使用的辐射。例如，僵硬脊椎炎是一种脊椎疾病，一直用中等剂量的 X 射线治疗，正如头皮上的一种金钱癣，癌症在接受这种治疗的人当中较为常见。但这种剂量在 100 雷姆以内，在我们通常接触的低得多的剂量水平，从未显示过任何损害。重复一下前面多次说过的话，这并不意味着没有损害，只不过是可能会有的任何损害都无法探测。

所有的管制问题都属于低剂量体制，在这个机制内，尽管缺乏知识，但仍然必须作出保护公众的决策。全国科学研究理事会的电离辐射生物效应委员会作出了最具权威性的估测，虽然并非没有内部的争论。根据集体专业知识，他们断定辐射引起的癌症的概率很可能是剂量的线性和二次函数的结合。这意味着概率的大小并不直接与辐射量成正比，而是小一些。这个半官方的估测被用于所有对具体事件的后果的估测之中，比如切尔诺贝利。这是我们所有的最好的估测，委员会明确承认不知道 100 雷姆以下的剂量是否对人体有害。知识的缺乏实际上也扩展到较高水平的辐射。（在写作本书时， 电离辐射生物效应委员会的最后一份报告刚刚颁布，该报告把以前对低水平辐射的后果的估测往上调整了大约三倍。这是根据二次大战中日本受害者接触辐射量的向下修正。这是一个动态问题。）

这一点很重要是因为，人们从新闻界阅读的所有有关成千上万的俄国人在未来 50 年中将患上来自切尔诺贝利的癌症的报道都是以这些估测为依据的。也许不会有一例癌症，但这也不会有人知道。电离辐射既不是有益于健康的，也不是人们常常所描述的可怕的魔鬼。

电离辐射的益处几乎还没提到，因为这是一本有关风险的书，但辐射的名声如此差，以致不提它的益处也不显得不公平。X 射线的许多用途人们都熟悉：它们能诊断疾病，帮助按照原来的样子而不是人为和危险地安置折断的骨头。通过放射性示踪器进行医疗诊断现在很普遍，正如对癌症进行辐射治疗，而它有时候能产生疗效。在甲状腺中积聚的放射性的碘被用来治疗良性或恶性的甲状腺疾病。医疗研究定期使用辐射示踪器。手表表面使用的镭比以前少了，但照明使用的氚（这是放射形式的氢）比以前多了。辐射源被用来研究关键结构的金属部件，并为太空探测提供能量。用辐射法确定年代对于考古学、地质学、人类学及其他许多“学”非常重要。我们很快就要讨论核能。但辐射最古怪的用途是测试酒精饮料的真伪。乙醇是酒精饮料得以存在的必要条件，生产乙醇的方法有多种，传统方法是用粮食、葡萄、蜜糖或其他含碳食品发酵制成，但乙醇也可用石油这样的矿物质合成。美学家可能对前者比后者（石油葡萄酒？）更喜欢，但这谁能知道呢？酒精就是酒精， 人体并不知道两种酒精的原料的区别，但它仍然是事情的要素。

碳有几种形式，称作同位素（不同重量的原子核），除了两种，其他都具有放射性。放射性同位素寿命很短（下文会讨论放射性物质的半排出期）， 因此碳的古老样品只含有稳定的同位素，其他的同位素早就衰变了，煤和石油都很老——它们几乎不含有任何放射性同位素。然而在大气中，宇宙射线的持续辐射产生了补充主要的放射性同位素 C14 的供应的核反应。因为植物呼吸了空气并吸收了其中的二氧化碳作养料，所以任何用植物制造的东西都含有 c14，其以后的衰变可以观察得到。（C14 的半排出期超过 5000 年，比任何人想要确定的好酒的年代都要长。）因此有可能通过辐射手段得知某种酒精饮料是从矿物质中合成而来的，还是纯威士忌酒。好酒具有放射性，而合成品则没有。政府的测试表明一些进口的酒精饮料辐射量不够大。

核 能

当科学界大部分人都被二次大战中原子弹的研制吸引住时（理查德·罗德兹所著的《原子弹的生成》一书是对那一英雄时代的杰出描述），有些人则在思索在战后的世界中用这种非凡的新能源发电。它似乎是一种基本上取之不尽的资源。科学界被打了一下屁股，因为 1954 年被电声称也许最终将十分便宜，不必再计量，但从未有一位科学家说过这样的话。和科学家不一样， 政客和将军对他们所说的话不负责任，甚至当事人也是错误引用的。1988 年，核动力为我们提供了 20％以上的电力，煤提供了一半以上。煤有它自己一系列的风险，这留在下一章讨论。

开始人们认识到核电厂将在某个地方聚集大量的电力和辐射，造成严重的安全问题。任何泄漏到环境中的辐射都可能造成损害，因此核安全工作一直是把辐射限制在适当的地方，甚至只在事故中。使用核动力含有风险，正如其他风险一样，问题在于把它控制在可接受的水平上。

（我在政府的几个核安全咨询委员会工作，主持该论题的几项研究。下

面的观点和书中其他观点一样是我个人的，同意这一观点的人令人沮丧地少。我在提倡更加重视核安全的同时也是核动力的支持者，因此我被我的支持核动力的朋友看作太反对核动力了，又被我的反对核动力的朋友看作太支持核动力了。这就是生活。）

核能源来自某种特别敏感的原子核的裂变，其中最著名的有铀的同位素，铀-235 和一种人造元素钚的同位素。所谓的原子时代（用词不当，因为裂变的不是原子）始于发现这些可裂变的原子核可以通过被称作中子的亚原子粒子的轰击而大致分裂成两半，这会释放极大的能量，从而可用来发电。一个目前最普通的核电站大约能容纳 100 吨的氧化铀。裂变能被用来烧沸开水，从而产生蒸气，蒸气又带动汽轮机发电。在蒸气被萃取之后，核电厂与一个煤厂、炼油厂或天然气厂没有太大的区别。反核者们乐于取笑核能，说这只是一种烧沸开水的新花样，好像他们知道怎样挥一挥手就能让水沸腾。所有的工程师都知道沸腾的水是把热能转化成其他形式的能的极其有效的方法。以同等重量计算，铀-235 所含的能量是煤的 1000 万倍。

裂变以后的原子核留下一种辐射性极强的裂变碎片的残余物，这是绝对不能进入环境的辐射物质。反应三英里岛和切尔诺贝利——写作本书时发生的两起最著名的核事故——的许多卡通片展示了一个遭损坏的反应堆，上空有一团暗示的蘑菇云。然而一个核反应堆像一颗原子弹那样爆炸从科学上来讲是绝对、明显地不可能的。（这句话写得尽可能地明确和不含糊，使用了过多的副词，因为这个问题总是出现。）卡通片的编辑们并没有对他们的创作负责。

我们并不企图轻视风险——正在运作的核反应堆中心的辐射量的确很大，不论从前面的哪种标准来看，因此具有巨大的潜在危险。用特别的措施使其处于适当的位置是完全正当的。

它是怎么出来的呢？日常的放射性辐射被控制在少量的水平上，基本上没什么风险，因此问题存在于事故中。反应堆中有能使裂变在反应堆内停止的系统（如果在运作），但即使在裂变程序完全停止之后核碎片仍能产生热量。如果反应堆正在满负荷运转，且已经运转了一段时间，当它被突然关闭后，它还能够

产生相当于它关闭前所产生的电能的 7％的能量。这种能量被称作衰变热，将在几小时、几天、几星期和几个月的时间里慢慢减少。这是一种惯性滑波，不可避免。尽管 7％像是个小数字，它仍然相当于 2 亿瓦的电，足以供应一座小城市。因此反应堆必须持续地冷却，即使是在关闭之后，否则它会融化。如果它真的融化，这就叫做堆芯融化事故，有可能造成灾难。在三英里岛，部分核心融化了，但没有造成灾难；面切尔诺贝利的结果要糟糕得多。

在正常的运转条件下，裂变反应由控制系统有规律地打开和关闭。如有异常情况，它们也能被立即关闭，自动关闭或手动关闭。做这项工作的特殊系统被称作停堆系统，这项工作极其重要，因此它必须异常可靠。（核工业界前辈当中对于紧急停堆（SCRAM）这个表达法是否是个缩略词有一场激烈的争论。由于他们各人的记忆不同，我们也许永远不会知道了。）尽管紧急停堆系统有时曾部分失灵，但从未发生过像切尔诺贝利那样的全部失灵。

美国的反应堆每年都平均分配几个紧急停堆系统，日本稍少一些。一个紧急停堆就像一个炸面圈——你可以注意它好的部分也可以注意中间那个

洞。每一次紧急停堆反映安全系统的适当运转，这很好，但如果安全系统受到太多的挑战就不好了。需要时紧急停堆失灵了，问题将十分严重，紧急停堆用得越少，它失灵的可能性也就越少。核工业界有一种奇怪的行话，异常情况造成偶然但有规律的紧急停堆被称作“预期紧急停堆”，因为一定程度的异常状况是不可避免的。也有非预期紧急停堆，其定义是“所有其他”的紧急停堆。

研究最多的核安全问题涉及冷却的丧失，无论是由于管道破裂还是反应堆冷却系统的其他故障。如果反应堆中心充满水并保持这种状况，通常可以避免融化，否则问题就大了。如果反应堆失去了冷却剂，就会发生冷却剂丧失事故。这种事故很容易想象——即漏水——因此它是 70 年代反核团体的注意中心。但它不是引起真正麻烦的可能性最大的因素。70 年代对丧失冷却剂事故的注重导致了对其他安全问题的疏忽，促成了三英里岛的事故。

商用核企业有多安全？它朝着哪个方向发展？

概率风险估测的技术在核能界是最先进的，因此我们能够较好地计算一次大型核事故的概率。那种“末行数字”估测具有很大的不确定性，但仍然比猜测强。对美国反应堆最好的现行估测是核心融化事故发生的概率是每个反应堆每万年一次，而释放到环境中的一次大的放射性机会是这个数字的十分之一或百分之一。如果认真对待这些数字，可以预计核心融化事故在目前运转的 100 多个反应堆中大约每 100 年发生一次。无法有任何把握地预测本世纪内是否会发生一次核心融化事故，因为预测的技术没那么好。也许不会发生，但无法作出承诺。

这些数字与核管理委员会公布的安全目标是一致的（这毫不奇怪），但当然应该有所保留地对待。不定因素很大。随着时间的推移，以及智慧和经验的积累，我们将知道更多。

事 故 三英里岛

1979 年在三英里岛二号反应堆上发生的事故引起了全世界的注意，三英里岛是萨斯奎汉纳河中的一个小岛，离哈里斯堡不远（但远远超过了三英里）。这是有史以来第一次严重的核事故，每晚电视节目都有报道，是整个文明世界的头条新闻，纠缠了人们一个星期。它还增加了电影《中国综合症》的上座率，制片人很幸运地描述了一个类似的事件。

反应堆核心部分地融化，公用事业遭受惨重的财政损失，核管理委员会的声誉被完全和理所当然地玷污了，无法规避的总统委员会演完了自己的角色。散发的辐射很少，没有人受到伤害。然而该地区人口遭受的心理损害与肉体伤害同样真实。

核安全团体经过了一次小恐慌，有些反核团体对事故感到不可辩解地欣喜若狂。核管理委员会颁布了 200 条变革要求，其中有些到现在还未履行，

而对一个小事故作出 200 个变革的反应是一种恐慌性的反应，在安全问题上稳定是一个长处。太多的变革，特别是没经过分析的变革，是个坏主意。这些指令性的变革中没有一项，真的没有一项，是通过分析以确定其长处的。这是一种疯狂的制定规则的行为。

这起事故本身很简单。在凌晨 4 点左右（事故总是在凌晨发生），反应堆几乎在满负荷运转，反应堆给水系统被截断了。这自动地引发了为保持核心冷却而设计的一系列事件（包括紧急停堆）。有些泵被关闭了，而另一些泵被启动，包括两个辅助给水系统的泵。不幸的是，连接这些泵和反应堆的阀门关上了，几乎用了 10 分钟才整理好。这些阀门根本不应该关闭，到现在还没有任何人承认关阀门一事。尽管没有证实，但正如上一章所述的洛克黑德 L-1011 型飞机上的 O 型环事件一样，维修很可能是罪魁祸首。

当阀门最终打开，水泵开始运作时，事件本来应该过去了。（给水中断在火力发电厂也是经常发生的事。）不幸的是，在一开始的压力下自动打开的一个阀门总是不能适当地关闭，当有人发现时，已太迟了。这是一场悲喜剧，未关严的救急阀门不停地泄漏，反应堆渗漏以至停转，水泵根据错误的紧急程序而被关闭，操作人员忽视了监测仪表中有关事故发生的信号（令人恼怒的阀门一直有点泄漏，因此泄漏未被认真对待），整个形势的严重性逐渐降临了。4 个小时以后才重新恢复了控制，但核心的损坏早已发生。损坏过程在头两个小时内的任何时刻都可以被扭转，那样的话，我们就很少有人能够在地图上找到三英里岛了。

总统委员会（肯米尼委员会）很好地处理了这件事，事故一开始是机械性的，得到多次人为失误的帮助，是自满情绪不可避免的结果。从未发生过事故的工业开始认为事故不可能发生。这听起来是否有点耳熟？

几年以前的 1975 年，一个开拓性的核反应堆概率风险估测已经完成（拉斯马森研究）。尽管有其他问题，这份研究报告正确地断定核心融化事故最有可能的原因是瞬变现象（一开始中断给水是一种瞬变现象），小的冷却剂丧失事故（泄漏的阀门就是小的冷却剂丧失事故）和人为失误（有很多）。这一事故，或多或少是可以预见和不可避免的。但核工业和管制力量都没有作出适当的反应——他们对研究的主要结论即核事故不太可能发生感到十分高兴。他们也处于反核势力的围攻之下，而后者又愿意强调大的冷却剂丧失事故。负有责任的人很多。

对于自满情绪似乎没有一种疗法或预防法，一项成熟的技术其弊病也是如此，除非它经常经历促人清醒的非灾难性事故。如果概率研究预测事故概率不是 0，也没有一项可靠的研究得出其他结论，这就意味着事故会发生—

—唯一有帮助的问题是什么时候发生。不意识到这一点将损害民族的健康和福利。

这个事故带来一大批新的规则，尽管其中有许多考虑不周，但总的来说产生了积极效果。当然对该工业的管制比以前更严格了，这也许并不完全有益，但确实更为现实了。也许该事故最有益的效果是更加强调操作人员的质量和行为，以及核工业认识到事故会造成经济灾难。该工业发起建立了一些团体以交流安全信息，并且努力在全国制定一个共同的安全标准，这至少是同样重要的。尽管不可能使每个人超过平均水平，但有可能提高平均水平并帮助落后者。

此外有一个观点，作者对此非常重视。这是商用核工业发生的第一个大事故（写作本书时本国政府核设施的第一次事故还未发生），因此它可能促成一种完全是全国运输安全委员会风格的由公正的专家进行的治疗方法，尽可能不带偏见地吸取所有的教训。事故发生前两年就有人建议建立一个机构做这项工作，当然它被核管理委员会成功地抵制了。（当时的一个论点是这

个组织将无所事事，因为没有核事故。）但发生了许多大小事件以后，还是没有这样一个独立的考察机构，这意味着没有人负责评价核管理委员会这个管制机构的工作作得如何。反核团体的人不可信赖，因为他们公开宣称的目标不是增加安全而是关闭核电厂；同时也不能依赖核管理委员会来管辖它自己。议会也不能提供帮助。

因此每当发生一次引起公众注意的灾难时，总统就任命一个特别委员会对其进行审查。这总是会引起负责该领域的机构的强烈批评，在委员会解散后，批评会随着时间的推移而消逝。自满情绪又会卷土重来，一切又恢复原样，人们不易于作自我批评。三英里岛事故以后，卡特总统任命了一个总统核安全监督委员会，试图保持一定水平的监督，但里根总统却让这个机构悄悄地消失了。在他们的内心深处对核管理体系中不协调的复杂性的最合理的解释是，许多参与者仍不相信有可能发生大的毁坏性事故。他们错了。

切尔诺贝利

1986 年 4 月的核事故使我们大多数人第一次知道有一个叫作切尔诺贝利的地方。这是迄今为止最大的核事故，是第一个产生大量放射性释放的事故。反应堆核心的大部分炸到空中，在整个苏联西部、斯堪的纳维亚和东欧都可以探测到辐射。事故首先是被瑞典人发现的，他们担心这是他们自己的一个反应堆的问题。由于切尔诺贝利反应堆完全地遭到了破坏，该事件可成为核事故方面最严重的了，很难想象还有比这更糟的事故了。

事故（当然）是在黎明之前开始于乌克兰的一个大城市基辅附近的一个由 4 个反应堆合成的 4 号反应堆。这个反应堆和三英里岛的那个不一样，它没有满负荷运转；它几乎根本没有运转。操作人员在进行一个测试以显示反应堆能经受某种假设性事故，测试的目的几乎没什么问题。

作为测试的一部分，反应堆被假定进入了一种在正常运转下被禁止的运转机制，这种情况如果在现实中发生就会导致紧急停堆。为在测试中防止紧急停堆，操作人员因此关闭了许多安全装置，因此当反应堆真的遇到麻烦时， 它没有自动的逃避手段。事故本来不一定会发生，但操作人员显然很自信， 这种反应堆非常安全，事故实际上是不可能发生的。他们很自满——到现在这话听起来应该耳熟了。

为了弄明白这个事故，我们需要简单地了解一些有关反应堆的情况。反应堆能够工作的原因在于裂变的原子核释放中子，而中子本身又诱发其他裂变原子核的裂变，从而有可能建立一种链式反应。在这种链式反应中原子核发生裂变，释放中子，中子引发其他原子核裂变，又释放中子，如此类推。由于裂变原子核释放了几个中子，而维持这种反应只需要一个中子，这样就有许多中子在活动。所有的反应堆因此都有一些措施吸收多余的中子，通过控制棒或吸收中子的物质，或者干脆让中子离开核心。控制棒吸收中子。想使反应堆紧急停堆，所要干的就是迅速插入吸收中子的物质。到目前一切都顺利，但你已被无耻地欺骗了。

上面所述的根本行不通，因为反应非常迅速（l 秒钟的极小一部分）， 如果只要有一刹那没有足够的吸收物，中子过剩，那么远在采取任何可能的措施之前，链式反应就会失控。这是原子弹的工作程序，在原子弹爆炸过程当中阻止它是很难的。但自然比这要友善。裂变产生的中子中的一小部分，

大约 1％被称作缓发中子，需要整整 1 秒钟才会产生，而这仁慈的 1 秒钟就使得控制反应堆成为可能。有的中子需要更多的时间，有的时间少一些，但1 秒钟是一个合理的平均数。

在反应堆的运转机制中，每一次裂变立刻释放的有效中子数（称作迅发中子）略小于 1，这与需要的正好是 1 的数字之间的差异由缓发中子填补； 它们可以被控制。这是一个微妙的平衡，是所有反应堆可以控制的基础。

但这里有条很重要的警告性说明，如果控制棒拉得太远的话，仅靠迅发中子就可实现连锁反应，灾难就会接踵而至；反应堆就会进入“瞬时临界的” 状态，这就是切尔诺贝利发生的事，细节无关紧要。这是另一个悲喜剧，涉及一个基本的设计缺陷和许多人为失误——但反应堆的工作人员能让这种事情发生确实是不可想象的。

反应堆的顶被炸掉了，到处释放辐射。事故发生以后，苏联人作出了英勇和良好的反应。那些遭受过度辐射的人（最后有 31 人死亡）主要是消防队员，他们在致命的辐射环境中和大火作战，他们是真正的英雄。人们只能赞叹苏联人的反应，以及他们后来愿意与国际社会分享事故信息的表现，在那个夏天，他们很细致地这样做了。值得注意的是当苏联人向国际原子能机构报告时，他们一开始就说这个事故不会让他们放弃核能，因为核能发电对环境的害处最少，切尔诺贝利发生事故的那个反应堆现在被埋葬在混凝土中， 但该地的其他 3 个反应堆仍在运作。

到 1990 年初，该地另外两个正在建造的反应堆（同样类型）已停建，三个正在运行的反应堆的未来还不清楚。苏联内部对其核计划的质量作了一次重大的重新估价，进行了不可避免的改组。许多刚计划好或正在建造的旧型反应堆（包括切尔诺贝利型的所有反应堆）都已停建。此外，公开性掀起了极大的反核情绪，给核计划带来的后果难以预测。

作为一个傍注，切尔诺贝利反应堆的设计不同寻常，它使用石墨使中子减速——慢中子比快中子更能产生裂变——美国也有一个大型反应堆使用石墨减速剂，这个者式的反应堆归能源部所有，位于华盛顿州的汉福德。最后的决定是永远关闭这个反应堆，不是因为有可能发生切尔诺贝利那样的事故，而是因为它不符合现代安全标准。该反应堆过去通常被用来为核武器规划制造钚。归属能源部的反应堆合乎现代标准的很少，如果有这样的反应堆的话。我们的国家存在着问题。

事故反应

如果发生像切尔诺贝利那样的核事故，它对公众的真正威胁是什么呢？ 风险来自那些通常被约束在反应堆核心中的放射性物质的排放，而反应堆主体的周围围有大家熟悉的圆顶形的防护墙。（切尔诺贝利没有防护墙——苏联反应堆有的有防护墙，有的没有。）辐射是致命的东西，但并不是一点点辐射就立刻把你击倒，而是由于本章开始所提到的原因——辐射会导致癌症。

重大核事故中最重要的事故管理问题是很明确的：把公众接触的辐射量控制在最低限度。在最坏的情况下，人们还必须保护食品和水的供应，并处理土地恢复和清扫。接触的辐射量越小所受损害就越小。有一个临界点，在此以下，即便辐射造成了损害也是注意不到的。

核事故（及大多数其他事故）管理的第一个原则是我们不应该从最坏的情况着手解决问题；我们不应该把我们所有的计划建立在我们能够想象的最坏情况的基础上。发生最坏情况的可能性最小，作最坏的打算使我们对现实无所准备。想象一个消防队所作的一切培训和购买的一切设备都是为了和100 层高的摩天大楼内的“冲天大火灾”①作战。消防队员将等待一生并在处理废纸篓和停车场火灾时遇到麻烦，而后者才是消防队日常遇到的典型事件。

不幸的是，人们对核事故非常恐惧，因此事故规划者们一直不可能避开最坏情景：几乎所有的规划都是为大事故准备的。这一恶性循环导致了控制系统工程师所说的不稳定性——即一个主要为大事故作计划的人似乎更值得赞扬，这又意味着他的计划较好。结果是公众永远听不到除了巨大的破坏以外核事故还会带来什么其他的后果。规划者们很快地自己也就这样认为了。减少核事故中的放射性辐射接触有三种方式：等待，逃跑，和躲藏。所

有的放射性物质都会在一定的时间内衰变（即变得无害），有些需要几秒钟或更短，有些需要几分钟，有些几天，有些要几百或几十亿年。与公众所相信的相反，短命的放射性物质最具有放射性，而长命的放射性物质几乎没有什么放射性。躲藏起来等待短命的放射性物质衰变以后再出来是明智的。此外，有些放射性物质——事故开始时的所有的放射性物质——是由空气传播的，强劲的风会使其蔓延。等待的两个原因是放射衰变和风。

普通的建筑材料可以起到一定的抵抗放射性的作用。到屋子里去，希望能在家里，有地下室的最好在地下室里，这样做比较合理。当然应该打开收音机或电视，以便从当地的事故专家那里获取信息和建议，但不要求助于晚间新闻节目，后者在三英里岛事件中干得很糟，他们激起了恐慌，而这一事件最后是给公司的股票持有人带来了最大的损失。

然而，你不能无限期地等。大多数有害的放射性物质的半排出期（它衰变到二分之一能量的时间）有 30 年左右，在此之前早就必须采取措施。在等待和躲藏以后，在适当的时间离开这个地区，快速跑步离开。等待的时间或许是几个小时或几天，取决于事故的细节，应由那些这时己被动员起来的专家决定。这种减轻痛苦的行动的顺序，即躲避以后重新安置，几乎对所有的严重核事故来说都是最理想的，这接近于切尔诺贝利事故中苏联人的反应。美国的反核团体错误地批评苏联人没有命令人们立刻撤离。苏联人良好地处理了他们前所未有的紧急情况，许多个人表现得很英勇，并且没有惊慌失措地过早撤离。在必须撤离时，他们撤离了，也许他们慢了点，但慢得不多。与我们对这种意外事故的规划进行比较结果如何？我们重视尽早撤离，

我们只是嘴上讲讲等待和躲藏战略，而重点是在迅速逃离。要获得开设核电厂的执照，有关的公司必须表明有可能撤离事故发生地方圆 10 到 15 英里（取决于具体情况）之内的所有人，不管风向如何。这显然需要地方当局和州府的合作和参与，他们负责所有的事故反应，而法规要求经常进行联合操练。有些地方和州级官员反对核能——这是如今的好政治——并得知只要拒绝参加紧急撤离操练，就可以阻止核电厂获得执照。马萨诸塞州州长杜卡基斯就采取了这一举动阻碍邻州新罕布什尔州一家核电厂获得执照。纽约的长岛目前出现了同样的状况，纽约州的库尔莫州长的立场已转变为站在受人欢迎的

① 美国一部电影的片名。（译注）

反核的一方。

上面大部分内容远不仅与核事故有关。对大多数事故的计划都必须考虑周到，其战略应具有足够的灵活性以应付各种大范围的意外事故。计划得太详细是错误的，因为这种计划不可避免地要强调最严重的灾难，而小的意外事故在这种作最坏打算的计划中又没有涉及到。此外，人们并不能真正预见事件发生的顺序。区别战略和战术很重要，战略是一项有效的行动方针的广泛和灵活的概要，而战术往往是详细的蓝图。只有拙劣的建筑师会让后者支配前者。美国前总统艾森豪威尔曾说过：“订好的计划毫无价值，而制订计划则可应付一切”。

没有得力的领导，就没有一项战术会起作用，首先必须了解谁在负责。据说在军界这可以通过数军官肩上的星星的数目来决定，能数到 5 就够了。谁站在星下这个问题不如所有的人由一个人指挥重要。作者有一位朋友过去是军人，他说如果你在打胜仗，指挥才能从不重要，而如果你在打败仗，指挥才能就很关键。对核事故来说，经验表明政府的最高官员将负责——切尔诺贝利事故时戈尔巴乔夫先生这样做了，尽管他具有良好的意识，他把一位有能力的科学家派到现场——而这位官员根据他的直觉行动。由于他在这方面的培训几乎没有或者很少，他的行为将主要取决于他对顾问的选择。

事先对领导的安排对公布较少的事故也是很重要的。在加州，也许在其他地方，当小火灾有时跨越不同的管辖范围时，消防部门懂得最初起火的地区的消防队队长应负总的责任，而其他地区的消防队给他提供帮助，不管大火蔓延到什么地方。显然通情达理的人必要时可通过谈判转移权力，但保持一个明确的指挥结构的原则是正确的，《加利福尼亚互助计划》（原来是 1950 年由厄尔·沃伦州长签署的）中有关的一句话写道，“需要互助的事故，在其管辖范围内发生的地方负责官员应在事件中负责，包括指挥这种互助计划对他提供的人员和设备。”这里没有含糊之处。如果明确了谁在指挥，那么这个人将与他的下属进行双向通讯，交流良好的建议和信息，这样就可以对事故管理采取重大步骤。在这些事务中，核事故是孤儿。

强放射性废料

裂变产品具有放射性，反应堆用过的燃料棒载满了裂变产品，在一个典型的反应堆中，有三分之一的燃料棒每年更换，大约每三年全部更换一次。而对用过的燃料棒必须予以处理，它们因放射性太强而无法处理，一般刚开始储存在反应堆场地的水下。放射能会逐渐衰减，水可以提供长时间的冷却。问题在于在它们的放射性“冷却”到一定程度后怎么办——冷却需要一二十年。

用过的燃料棒并不完全是废料。它们开始时是铀的同位素的混合物，其中最重要的同位素的重量是 238 和 235。U-238 是迄今最常见的，但并不特别具有可裂变性，而 U-235 是可裂变的，但它的含量只是自然铀 0.7％。对美国反应堆来说，通常的做法是把 U-235 的含量增加到大约 3％或 4％，因为这使得使用普通的水作为减速剂成为可能。普通的水较为便宜，水源也比重水丰富，加拿大的商用反应堆和我们一些政府所有的反应堆使用重水。剩下的铀的同位素是 U-238，在被一个中子撞击后它就生成钚。（过程稍稍复杂一些，但这是通常的结果。）有些钚是可裂变的，重新使用钚似乎很合理，但

钚也可用于核武器，卡特总统因此在很早以前就决定美国为世界做一个好榜样，不对用过的燃料进行再加工以获得钚，因此我们不这样做。这就把钚留在用过的燃料中，使得核废料处理更为困难。而作为一个好榜样，我们的举动则是一个错误。

（尽管从上文中可得出某些推断，但本作者既提倡实施有力的核不扩散，也不反对采取强硬措施支持值得实现的目标。然而，作者不相信善意的姿态能成为威慑核欺骗的手段。有些国家通过谎言和欺骗来掩盖其鬼鬼祟祟的核武器计划。要阻止这些国家不仅仅需要善意的举动。）

核废料会衰变，在它仍有可能造成损害时必须把它置于人类的环境之外。很难确定什么时候它不再有害，但经过几百年的时间，核废料的放射能就会衰减到它们的原料矿的水平。在那以后，如果废料一直被埋着，放射性辐射总的来说已从地球上消除，而储罐如果愿意的话可以破碎，它们当然不会。

这里有一点很重要，是理解强放射性废料问题的关键。所有的放射性物质都有自然的半排出期，在这段时间里，物质的一半衰变成其他东西。这种其他的东西也许有放射性，也许没有——如果具有放射性，它又有自己的半排出期。或者会有两种或两种以上的衰变产品，其中任何一种或所有的产品可能具有放射性。例如，如果半排出期是一天，那么一天以后这种物质剩下一半，两天以后还剩四分之一，三天以后还有八分之一，等等。反应堆强放射性废料是 100 多种不同物质的混合体，每一种都有自己的半排出期，因此其衰变率是所有这些物质的复变函数。在短命的物质衰变以后，剩下的将是原来的混合物中寿命较长的物质。一个原子核在衰减时会发射辐射，如果它的半排出期长，这将持续一段时间。因此，有关对强放射性废料将在几十万年中一直具有极强放射性的恐惧只是杜撰。寿命长和放射性强二者是对立的。这就是为什么几百年后核废料就不再具有极大的威胁的道理——短命的强放射性的物质早就衰减了，剩下的都是较为良性的。不是完全良性的，而是相对来讲较为良性。废料混合体基本分为两大类，半排出期不到几百年的原子核，和半排出期很长，比如，有几百万年的原子核。因此，似乎只把核废料隔绝几百年，只剩下那些较为温和的物质，一切都会好的。如果原来的分离出钚以进行再加工的计划没有放弃，这就是所要发生的情况，但废料中还有钚的两个同位素。其中一种的半排出期是 600O 年，另一种是 24，000 年，它们的半排出期比短命的物质长，放射性能又比长寿的物质强。这就使事情更难办了。

反应堆关闭之后，典型的核废料的辐射在第一年中衰减 99％，在随后的10 年中又衰变 80％，在随后的 100 年中又衰变 90％。在此之后，衰减则取决于物质的特殊构成，但衰减很稳定，没有任何已知方法来增加或降低衰减的速度。

处理计划（像 1989 年的）是把废料连同其中的钚包装起来，把它埋在内华达州一座山的深深的洞穴中。没有人要它，因此它必须被塞进内华达州的喉咙，这也许不大可能。环保局为储存器设立了标准，要求它保持 1 万年完好无损，到那时放射物相对来讲将成为无毒物质。环保局要求储存废料的方式应使未来的人，假定他们为无知的野人，如果无意把这些东西挖出来以后也不会受到伤害。除了这一假设有明显的骄傲自大以外，未来的人很可能将欢迎这些储罐的发现，这些储罐里的东西那时一定很紧缺。

这种骄傲自大值得强调。我们设想自己比过去的人知道得多得多，当然， 就科学和技术而言，这也许是事实。而设想我们比未来的人也更有能力则意味着我们把自己看作是人类最高级的表现形式，处于所有时候人类发展的巅峰。这是一种迷人的想法，只是有点自负。

当然不会把核废料倒入一个地洞中，然后盖上一块油布。目前的意图是把它转化成一种特别硬的状态，把它浇铸成固体玻璃，防止任何可能通过储存器的地面水的渗透，然后把它装进更难以渗透和耐久的储罐中。最后，把它埋进一个深深的、稳定的地质储罐中，让它在那里等待地质变化或未来人类的处理。

一个大反应堆运转一年所产生的强放射性废料有几立方码，相当于一辆小吨位卡车的容量。当然它的密度要大于通常的卡车货物，会使卡车的骨架弯曲，但毕竟没有堆积如山的物质。

如果这些物质按照计划被埋起来，对风险进行估价就有可能。而结果却发现风险小得可笑，起码比本书讨论的任何其他一种风险小 100 万倍。这种风险就像能想象到那样小得可以不被重视。但在这个问题上的舆论的鼎沸声却使决策机构寸步难行，到现在还没有一致的解决方案。解决技术问题很容易，但解决政治问题却不可能。其他国家好像发现了路途较为容易，也许是因为我们要为一个由缺乏受过任何技术教育的人的政府付出代价。事情并不总是如此——本杰明·富兰克林是一位有成就的科学家。强放射性废料处理是无风险的。

对于那些最担心 1 万年后从储藏罐渗漏出来的废料会进入生物圈的人， 这里有一个真实的故事。尽管我们是普通人类中第一个发现如何建造核反应堆的人，但大自然很早以前就这样做了。大约 20 亿年前，在现在非洲的加蓬， 正好产生了使得某些自然的铀的沉淀物发生核裂变的适当条件，并在实际上产生并维持了一个链式反应。没有人知道它持续了多长时间，也许有几十万年。这本身就很吸引人，但与强放射性废料处理有关的是大自然并没有这些花哨的储罐和山洞来储存其核废料。废料就呆在原来的地方，经过 20 亿年还是未动。经过精心选择的地质条件，现代技术，制作精密的储存器，人类的才能，和深深的掩埋，做到百万分之一似乎应该是可能的。我们所计划的储藏地必须能持续和罗马废墟或埃及金字塔一样长久的时间，如果我们的工程师没有这种技术，我们就会遇到很大的麻烦。甚至目前储存地安全标准的颁布者环保局也预测“在整个 1 万年的时间内，它引起的死亡人数不会超过1000 人”。注意“不超过”意味着上限，是保守的估计，很可能实际的数字要小得多。即使上限也相当于每 10 年有 1 个人死亡，而在美国，每年有 200 万人死亡。这是一个没有价值的问题，把精力放在更重要的事务上才符合国家利益。

氡

当我们列出美国人对电离辐射的“正常”接触量时，氡及其衰变产物被明显忽视了。我们现在必须补上这个遗漏，而它确实是一个很大的遗漏。严格地讲，氡这个论题不属于一本有关技术风险的书——氡是自然产物，正如宇宙射线是自然产物一样。宇宙射线来自天空，氡来自地面——瞧它们多么具有互补性。

一个多世纪以前，人们认识到，在东德和捷克斯洛伐克目前的边境附近的埃尔兹山地区工作的地下矿工特别容易得肺癌。甚至在更早的一两个世纪前人们就知道矿工容易患上严重的呼吸道疾病，当时被称作“矿工病”。这种病曾经很神秘，只是到了近代才被最后发现。这些问题是呼吸了放射性岩石散发的氡气及其生成牧而产生的。所有的岩石都具有某种放射性——这就是我们所居住的地球。现在还有其他几个涉及不同群体的地下矿工的病例， 包括美国在科罗拉多高原上工作的采铀矿工。氡气及其生成物容易使人患上肺癌。

氡是以铀的同位素 U-238 为父本开始的一长串放射性活动的最后产品， 铀在地壳中无处不在，其平均浓度在百万分之一到几之间（以重量计算）。U-238 的半排出期是 45 亿年，大约相当于地球的年龄（所以现在仍有一些U-238），它经过五个步骤的衰变变成镭，镭又衰变生成氡。氡本身的半排出期是 3.82 天，而且更重要的是，它通过释放一种高能量的氦原子粒（称作阿尔法粒子）衰变成各种寿命较短的次极粒子，而这些粒子又通过散发阿尔法粒子发生衰变，对人的肺造成巨大损害。这不是一个简单的过程。

氡是一种稀有气体，不是因为它有皇族祖先，而是因为它不能像氦、氩、氖等一样形成化学键。稀有气体又称隋性气体，同样这也不具有任何社会含义。因此我们吸进的氡以同样快的速度又呼了出来，在它呆在我们肺部的很短时间内不大可能发生衰变。如果它不衰变，它就不会造成伤害。但含有氧的空气总是同时含有一定浓度的氡的生成物（称作衰变产物）。衰变产物不是隋性气体（铅、钋、铋是主要罪魁），因此它们能够也的确粘在灰尘粒上， 粘在肺中。在那里它们可以自由地等待，从容不迫地衰变，释放出最后能对人体造成损害的阿尔法粒子。因此危害最大的是衰变物而不是氡。

正常的空气中氡的含量有多少？它的害处有多大？原始时代存在的铀在土壤中到处都有，因此镭（铀的衰变产物，氡的直接父本）也存在，其浓度较低。由于镭的半排出期（大约 1600 年）远远短于铀，实际上每个由铀衰减最后生成的每个镭都衰变成氡。（这就像一个挥霍的人靠不足的津贴生活。他把镭用来变成氡，快得就像他能从铀中获得镭一样，就像他可能一等到津贴支票就很快花光。支出的速度由收到支票的速度决定。现实生活中的挥霍者也许能通过贷款弥补亏空，但大自然不允许这样。）因此生成的氡的数量就是铀衰变的数量。由于氡是一种惰性气体，在它注定要在地球上呆的几天中，有一部分渗出土壤的顶层，飘到大气中，等待它的命运。其命运当然是衰变。

辐射量的单位称作居里，以皮埃尔·居里的名字命名，居里和像他一样杰出的妻子玛丽由于发现了镭而一同获得了诺贝尔奖。 （1906 年他在巴黎被马车撞倒而死。）居里，缩写为 Ci，开始被确定为相当于 1 克镭的辐射量。用处最大的是微微居里，相当于 1 居里的万亿分之一。大约是每 30 秒钟的衰变。典型的户外土壤上方的空气的平均辐射量相当于每升十分之一微微居里，0.1pci/l，1 升相当于 1 品脱。（总有一天会通行公制。）

和宇宙射线一样，氡无处不在，确实无法逃避，我们在户外与它的接触量相当于宇宙射线的辐照量。氡及其衰变物的特别问题在于它们在建筑物（和矿）中积聚，这些地方的空气不流通。在户外土壤中释放出来，它们被强劲的风刮到高层大气，因此它们被大大地稀释了。然而房屋却以一种或另一种方式建在地面上，多少有点密封，显然，户内空气中氡的浓度取决于房屋底

下和周围是哪种土壤，从土壤到房屋的途径和通风程度。我们的母亲告诉我们新鲜空气对我们有益是正确的，即使她们掩藏的动机是让我们离开屋子， 通风和建筑结构可以影响一所房屋中的氡的浓度和积聚的衰变产物的数量。尽管两者都会产生影响，但室内氡的浓度要比户外大得多。

更明确地说，户外空气中的氡及其衰变物的平均浓度由土壤种类和平时的风决定。由于氡的半排出期有几天，从土壤中渗出以后，它有足够的时间与空气进行完全混合，它在空气中的浓度取决于土壤提供氡的速度和它被刮入高层大气的速度。如果它很快就会刮走，周围的氡气就不多，否则就相反。而衰变产物的生涯与此不太相同，它们是活性化学物质，能够在氡渗出土壤的时候粘于土壤。因此氡从土壤中渗出来时它的一些衰变物被刮掉了。一旦脱离了土壤，氡就开始（通过衰变）补充衰变物的供给，它在脱离土壤后的半个小时中做这件事。之所以是半个小时是因为衰变产物的半排出期在几分钟到半个小时之间。屋内可积聚高浓度的氡衰变物，通过把氡储存较长时间使其得以衰变，特别是在通风不好的时候。而衰变物则长时间地粘在肺部， 从而又发生衰变。

很难直接地把氡诱发的辐射和其他自然来源的辐射作比较。氡衰变物对肺部和呼吸系统的其他部分造成损害，而宇宙射线影响全身，医疗和牙科 X 射线则影响身体的某些部位。通常的方法是找到共同点，不管多么不完善， 用“全身剂量”来表示所有的这些接触量，从而可以进行比较。根据这一惯例，氡的每升一微微居里的辐射量大约相当于宇宙射线每年的 200 微雷姆， 因此普通美国人接受的实际氡的剂量相当于其他辐射来源的总和。这给人印象很深，所以氡已成为人们主要关心的公共健康问题。

我们不知道这是否对健康有害——采铀矿工为氡气的损害性提供了最好的信息来源，但他们的接触量要大得多。这是人们熟悉的低度辐射的后果问题——损害极少以至无法探测，并且没有直接的证据表明会造成任何损害， 为谨慎起见，我们设想存在着损害。

然而，在这件事上，有两个因素使得风险较为真实。第一是不同的房屋氡气浓度相差很大，有限的调查表明在同一地区不同的房屋差别很大。有些房屋的氡气含量比别的房屋高 1 千倍，情况最糟的房屋的浓度接近于采铀矿工的接触的剂量。没有大范围灾难或人们在街上倒下的可能，但对于我们有些人来说，存在着一些风险。

环保局建议，如果对封闭房屋的初步甄别测试表明氡的浓度高于4pci/l，对这个问题应谨慎从事并给予重视；如果该数字超过 200，则应立即采取行动；而如果数字不到 4，不必采取行动。这些建议并不是没有道理， 尽管风险，如果有风险的话，在浓度较低的水平上非常之小。

第二个特殊的因素涉及到吸烟。肺癌仍在美国流行——1986 年诊断出有15 万新病例，而诊断出有此病至死亡其平均时间不到一年。这是一种可怕的疾病。肺癌最常见的原因当然是吸烟。根据医务总监的报告，吸烟造成的死亡人数占死亡总数的 90％，肺部和呼吸道的其他部分也正是氡及其衰变物袭击的地方。尽管氡本身只稍稍增加了得肺癌的风险，但吸烟和氡侵袭身体的同一部分使得它们的后果有可能综合或互相产生作用。如果一个人是烟民， 他是否更容易染上氡气诱发的癌症？其可能性是否会超过这两个因素相加的和？

回答这个问题的最好方法是对接触和不接触氡气衰变物的吸烟者和非吸

烟者的可比较的死亡统计数字进行研究。因此要观察 4 个小组。由于吸烟造成的后果较大，因此最好集中研究最常接触氡气的人——矿工——并调查他们的吸烟史。这项工作很难，特别是在那些已死的人当中，但对于现有的少量样本作了研究。写作本书时，这一数据的最权威的分析是由全国科学研究理事幸于 1988 年公布的，报告一开始就承认数据与工作要很不相称（因此需要进行更多的研究），报告断定目前的证据表明两个因素的综合效果大于二者相加，这意味着烟民特别应该远离充满氡气的房屋。当然，他们也可以接受这样的房屋，放弃吸烟。