深入切爾諾貝利禁區(qū)

奧林巴斯手持式X射線（XRF）分析儀的應(yīng)用案例
 

1986年4月26日的早上，現(xiàn)烏克蘭境內(nèi)的切爾諾貝利核電站發(fā)生了一起核爆炸事故，引發(fā)了火災(zāi)、有毒氣體以及核泄漏。是迄今為止發(fā)生過的非常惡劣的核事故之一。

當(dāng)前的科研界希望可以尋找一個監(jiān)測方案，以監(jiān)控核電站周邊環(huán)境的輻射等級。來自英國布里斯托大學(xué)的Peter Martin教授及他的團隊正在和奧林巴斯合作一個項目：在切爾諾貝利禁區(qū)中使用手持式X射線熒光（XRF）分析儀對禁區(qū)內(nèi)的輻射污染進行檢測和清除。
 

什么是切爾諾貝利禁區(qū)？

切爾諾貝利禁區(qū)是指切爾諾貝利核電站周遭19英里內(nèi)區(qū)域。是受到核爆炸事故引發(fā)的核泄漏狀況最為嚴(yán)重的區(qū)域。

在1986年的核事故后，迅速的建立“切爾諾貝利禁區(qū)”。禁區(qū)的成立不僅限制了人員進出危險區(qū)域的頻率，同時也降低了輻射污染的傳播（攜帶放射性物質(zhì)的物品或人員）

現(xiàn)今，切爾諾貝利禁區(qū)可以允許一部分的人員進出。同時它也是一些研究者比如Peter Martin教授的研究對象。這次我們也從Peter教授那了解到現(xiàn)在禁區(qū)的樣子：

“進入切爾諾貝利隔離區(qū)的時候，就仿佛時間停止了一樣。那些金屬制品的表面都已銹跡斑斑，整個禁區(qū)仿佛變成了野生動植物的家園，回到了自然野生的狀態(tài)。那些被舍棄的車輛就這樣被遺留在原先的公路上。整個場景都令人感到傷感。”

這片區(qū)域有很多廢棄物和建筑材料。在禁區(qū)內(nèi)，有很多破舊的不知從何而來的金屬部件、被遺棄的車輛、以及灑倒的汽油。在禁區(qū)的許多物事對眾人而言都是未知和不曾了解過的。但是，唯一一件能確認(rèn)的事情是，在這片區(qū)域內(nèi)，依然還殘留著非常嚴(yán)重的放射性污染。
 

這些研究者利用放射性計量學(xué)去評估輻射暴露， 整個團隊配備了很多的儀器，每一個參與了這個項目的機構(gòu)（大學(xué)、隔離區(qū)還有切爾諾貝利核電站）都會用來測量他們受到的輻射，每個人接受的輻射劑量都需要被嚴(yán)格控制。

利用手持式XRF分析儀監(jiān)測切爾諾貝利放射性污染情況

切爾諾貝利項目的主要目的是測量和降低放射性污染，手持式XRF在這個項目中也發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

“XRF在監(jiān)測放射性污染的過程中，可以對收集到的樣品進行分析檢測。如果要致使電子設(shè)備失靈，需要達(dá)到一個非常極端的輻射值。在反應(yīng)堆核心以外的地方，電子設(shè)備都不會受到輻射的影響。在切爾諾貝利的中心， 現(xiàn)在他們正計劃移除核反應(yīng)堆上的石棺。目前這個地方的核輻射依然非常的大！”

Peter教授和他的團隊在現(xiàn)場使用Vanta手持式XRF分析儀監(jiān)控不同的核電站中的物品、表面以及土壤中的放射性污染含量，這樣可以明確樣品中的元素組成并了解其中是否存在放射性的元素。手持式XRF熒光分析儀可以在現(xiàn)場實時進行檢測，這也表示更少的樣品需要被郵寄到專門的實驗室中進行分析。他們的團隊在5天的任務(wù)中，每天可以檢測100個樣品。

有一些樣品他們只需要ppm級別的精度， 而對于元素Cs，由于其對于測量放射性污染非常重要，所以需要測量到ppt級別。

他們測量的對象包括有：

• 帶有放射性的管道

• 散落的碎片、殘骸中的銫（Cs）、鈾（U）還有钚（Pu）

• 土壤中的重金屬污染

為了分析土壤，研究者會先挖一個約0.3m深的土坑。這是因為大部分的輻射都會停留在地表的幾英尺中。而銫（Cs）一般會在地表下幾個厘米以內(nèi)，黏土?xí)�將輻射維持在其內(nèi)部，因為其黏性很高。

結(jié)合手持式XRF分析儀以及實驗室分析方法監(jiān)測放射性污染

慶幸于Vanta的便攜性，手持式XRF分析儀是個非常實用的原位分析的工具，可以用來檢測如土壤、巖石、鋼筋、建筑材料、汽車以及散落在地面上的金屬碎塊等。禁區(qū)內(nèi)還有很多物品也是難以郵寄到實驗室的，如廢棄的直升機和管道等。
 

在進行了原地取樣后，一個小型樣品被帶回了英國進行更加精確的檢測。但是，將一個樣品帶離隔離區(qū)的流程非常繁瑣，約耗費了9個月的時間才將樣品成功帶離了烏克蘭。

即便如此， 仍然還是會有一些樣品滯留在機場。因為那些放射性物質(zhì)被認(rèn)為是危險品。他們必須使用特殊的貨運飛機進行運輸。除此以外 ，從隔離區(qū)帶走物品的是被禁止的行為，所以他們還需要另外取得特殊許可。一旦獲取了許可，物品會被寄到烏克蘭基輔，然后才能進口到英國。

樣品準(zhǔn)備以及切爾諾貝利的輻射性物質(zhì)的處理

Peter教授的團隊將收集的土壤使用樣本勺轉(zhuǎn)移到一次性培養(yǎng)皿中。之后他們將培養(yǎng)皿放置在一個平坦的表面，再使用分析儀進行測試。測試金屬樣品時，他們直接用設(shè)備對其進行測量，比如像建筑材料、管道以及樓梯等。

他們還測試了一些特殊的樣品，比如像面罩或者雨鞋， 他們被發(fā)現(xiàn)時大多都是半掩埋在土壤中。而這類的物品一般放射性污染會比較高， 表面附著大量放射性元素，特別是銫（Cs）這類。

 

“在伊萬基夫區(qū)域，輻射劑量儀能檢測到非常高的輻射值。哪怕?lián)炱鹨话焉匙�，他們也包含著強烈的放射性。這把沙子可以迅速讓你達(dá)到1年的輻射計量限值。”

 

這些顆粒實際上是反應(yīng)堆的一部分，在事故當(dāng)時，他們被吹散到外界。在這塊區(qū)域中我們?nèi)匀荒馨l(fā)現(xiàn)不少這樣的顆粒。這些沙礫實際是由石墨、碳粉還有鈾（U）組成的。如果發(fā)現(xiàn)了像這樣的一類高輻射的物質(zhì)， 隊伍會將他管制起來，再統(tǒng)一丟棄到輻射性廢棄物站點。

 

后記：

直至今日，切爾諾貝利事件給烏克蘭乃至全球帶來的影響都還未完全消除。當(dāng)歷史已成往事，我們無需再為過去感到自責(zé)，更重要的是避免重蹈覆轍。也多虧檢測技術(shù)的高速發(fā)展，讓人們可以更清晰明確的了解核泄漏的影響之深遠(yuǎn)。

 

當(dāng)然，這一課的代價真的非常沉重。

 

P.S.: 衷心感謝Peter Martin教授以及他的團隊與奧林巴斯團隊分享這些寶貴的信息。