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科普：当年的原子弹爆炸对现在的广岛和长崎环境有什么样的影响？

翻译君 2017-05-19 浏览191次

二战末期，为促使日本帝国主义早日投降，减少盟军人员伤亡，同时也为了不让苏联有插足的机会，美国分别在日本广岛和长崎投下了代号为“小男孩”和“胖子”的原子弹。时至今日，有人不禁要问，不是说核辐射会持续很多年吗？你看切尔诺贝利和福岛核电站核心区域都已划为人类禁区，为什么这两座城市不但恢复了生机，还呈现出一片繁华的景象呢？当年的核爆对现在的环境有影响吗？

爆炸后，广岛几乎被夷为平地

这样的问题，我们从以下几个方面给出解释：

一、人们习惯于夸大辐射的威力。核辐射，或通常称之为放射性，存在于所有的物质之中。日常生活中，辐射无处不在：大气、水体、土壤，甚至由于骨骼中含有的不稳定的钾元素，人体自身都会发出辐射；你家厨房台面、门槛石等若是天然大理石材质，那么它一定含有不稳定的铀元素；烟雾探测器里面有镅，它的放射性很强……但只要你不吃进肚子里，基本对人体无害。

那么问题来了，生活中这么多放射源，人类岂不是很危险？

核辐射的危害程度与辐射类型、强度和照射时间密切相关。落在广岛的“小男孩”原子弹含有的64千克高浓缩铀，来自于美国政府通过对无数吨天然铀矿石进行的提纯。在自然界中，铀元素大多以铀238（原子核中质子和中子数为238，我们称其原子量为238）的形式存在，半衰期（放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间）为45亿年，这么长的衰变周期，意味着它的放射能量被“平摊”，它发出的阿尔法粒子（由氦原子核组成）微弱到可以被你的皮肤阻挡，对人体的伤害可以忽略不计，所以存在天然铀矿的地方并不像你想象的那样周围寸草不生，相反，有些铀矿所在地风景还相当不错。但问题是，U238太稳定了，根本无法制造原子弹。为此，人们需要铀238的同位素（同一种物质元素，质子数相同，中子数不同的，互称为同位素），铀235，其半衰期只有7亿年，意思就是它的放射性大概为铀238的600倍，这么强的放射性，以至于你——

可以直接把一块高浓缩铀拿在手里面……是的，你没看错，图中手套的作用是保持金属表面清洁，防止灰尘等微小颗粒携带了放射性后进入操作人员的肺部或口中——这种情况危害性就较大了。

图为自然界中的几种铀矿石

铀元素在自然界中均以天然矿石的形式存在，比起放射性，它的化学毒性更可怕一些。对铀矿石进行提炼和浓缩，其中的铀235含量超过80%的时候，就可以用于制造武器了，但这时它的放射性危害仍然很小——除非你把它吞了，让它直接进入人体。

那么最后原子弹怎么会具有这么大威力呢？

当核燃料中的铀235含量达到临界值，在一定的外界条件下，会发生链式反应，中子被释放出来大大加速原子核的衰变，而原子核的衰变又会产生更多中子，这一过程会释放巨大的能量。所以，核反应可以使水沸腾以驱动涡轮发电，又或者产生核爆——区别就在于核反应的速度不同。

二、以“小男孩”为例，由于当时的技术还不成熟，其中的核装料仅有约1.5%参与了裂变，其余部分在爆炸的瞬间就随着蘑菇云一起飞到了半空中并最终落入了太平洋。

三、当时的美国军方考虑的是摧毁更多的地面建筑以震慑日本高层，而非留下核辐射这种令人头痛的“后遗症”，如果在地面引爆会因为周围建筑物的阻挡而使效果大打折扣，所以“小男孩”和“胖子”都在500至600米的高空爆炸，爆炸后产生的火球并没有接触地面，这样所有辐射物质均来自于原子弹自身，加上爆炸后的强烈冲击力和热量将大部分放射性物质带到平流层中，随着气流移动到其他区域，有部分放射性尘埃会再慢慢落下，但广岛和长崎都是沿海城市，当时正值八月，东南季风把空中的辐射物吹走了大半。当地居民因辐射致死或事发多年后罹患癌症的，大多是因为接触了空中落下的含有放射性的“黑雨”而导致。如果两枚核弹在地面爆炸，那么在冲击波的作用下放射性尘埃将会覆盖很大一部分区域，后果将会更严重。相比之下，现在的福岛，如何处理被核辐射污染的土壤成为令日本政府头疼的一大难题。

“胖子”爆炸产生的蘑菇云

四、铀235裂变后产生的各种元素的同位素在物理性质上有差异。当原子弹爆炸后，对人体伤害最大的是半衰期最短的同位素，正如文章前面提到的，半衰期越长危害越小。像铌95、铈141、钡140等同位素，尤其是碘131最为恐怖，半衰期只有几天，衰变的越快破坏力就越大，而碘131还可以在人体中积累并集中到甲状腺这个部位，容易诱发甲状腺癌（当初福岛核电站发生泄漏事故后，有人疯狂抢购碘盐，说是可以预防辐射，他们的理论是自行补碘让甲状腺中的碘含量达到饱和，这样就不会吸收外界的碘131。姑且不论隔了这么远的距离后辐射对我们的影响，虽然理论正确，但是发生核污染后周围居民需在专业指导下服用碘片，有人计算过，要达到碘片的效果，一个人需要一次性吃掉3公斤加碘盐……），另外还有锶89，可以在人体骨骼中沉积，诱发骨癌。这些同位素才是辐射危害的最大元凶，但它们的持续时间都不长。数周以后，这些元素的危害性就大为减弱，一年后即消失殆尽。还有一些衰变周期较长的同位素，如锶90和铯137，半衰期均为30年左右，确实会增加长期癌变的风险，但现在过了这么多年，这些元素也基本上消耗完毕，相比于环境中其他因素的影响，基本可以忽略不计。