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空气质量指数 2014 兰州vs北京

从APP应用“空气质量指数”上截出去年兰州市和北京市的空气质量指数统计情况作一比较,有几个有意思的结论:

  1. 总体来说,兰州市空气夏秋好,冬春差;北京市空气秋冬好,春夏差。北京的冬天风大啊
  2. 总体来说,兰州市的空气比北京市要好多了。十年前及更早可是反过来的,那时候兰州市冬天的黄色雾霾光污染可是看得见闻得着的
  3. 北京市的空气质量优的天数较兰州市更多,北风一来空气立刻变好
  4. 兰州市的空气质量在春天会有几天爆表,北风一来扬沙难免,当然主要增加的是PM10而非PM2.5
  5. 兰州市的空气质量随季节的变化更加敏感,所以洒水的作用不是主因

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福岛核电站事故的辐射影响分析

311日本大地震的震级最新定为了九级,核电站事故久拖不决,灾区很多人撤离,辐射阴霾笼罩人心,就连祖国也出现了抢购食盐之浪潮,微博称“盐荒子孙”,除了痛恨那些投机倒把发灾难财的奸商外,还慨叹国人科普教育程度的不足。这几日福岛核电站几个机组事故此起彼伏,又是爆炸,又是着火,抢救人员忙得不可开交。在那么近的距离,几十勇士冒死工作,在此唯有致以深深敬意,祈福早日脱险。

话题转回,本篇主要分析这几日福岛核电站事故导致核辐射泄漏后对远近不同地区的影响程度,以求给出一个客观的评价,也愿使一些深处恐慌中的人们宽心。在讨论之前,首先来简要介绍一下核辐射的概念,并明确一下各种辐射剂量单位的定义和转换。

核辐射基本概念

核辐射,或通常称之为放射性,存在于所有的物质之中,核辐射是原子核从一种结构或一种能量状态转变为另一种结构或另一种能量状态过程中所释放出来的微观粒子流。核辐射可以使物质引起电离或激发,故称为电离辐射。电离辐射又分直接致电离辐射和间接致电离辐射。直接致电离辐射包括质子、α粒子等带电粒子;间接致电离辐射包括光子、中子等不带电粒子。

核辐射主要种类有α、β、γ、中子等射线:α射线是氦原子核(4He),β射线是电子,γ射线是波长很短的电磁波,中子辐射则是中子流。α射线很容易防,随便什么都能挡住,所以多穿点衣服对皮肤就没什么危害了。β射线稍微厉害一些,一般采用铝等薄金属板来阻挡。这两种射线由于穿透力小,影响距离比较近,只要辐射源不进入体内,影响不会太大。γ射线则厉害一些,穿透力很强,要用很厚的铅板来阻挡,越厚越好。医院透视用的X射线比γ射线能量要低一些,仍然要用很厚的铅板来防护,就是这个道理。中子射线就更厉害,杀伤力很大,一般用很深的水来阻挡,所以福岛核电站四号机组的乏燃料堆用水来淹着就是这么回事,没水了当然辐射就强了。大家如果听说过中子弹,就可以知道其杀伤力了,只杀死人却不破坏任何建筑物,威力可想而知。

所以在电视上,你可以看到核电站有很多材料来屏蔽辐射,铅、钢筋混凝土、水等层层设防,工作人员去抢修也要穿含铅的防护服。而对于我们来说,如果真有辐射了,房屋就是屏蔽体,待在屋里就比在户外安全,而戴上口罩则能防止将辐射物吸进去造成内照射并遗留在体内造成长期影响。大家可能要问如果不防护人会怎样?简单用容易理解的方式说一下。人是由细胞、蛋白质等组成的有机体,蛋白质、DNA这些东西很脆弱的。学过化学你知道,这些分子的分子键结合能是eV(电子伏特)的量级,而核辐射基本是MeV(兆电子伏特)的能量量级。所以如果射线不小心打到了人的细胞蛋白质或者DNA链上,那么不费吹灰之力就可以破坏其结构,细胞结构改变了,DNA断了,那么人也就不是“人”了。辐射少一些,只有一部分细胞被破坏了,还没事,可以再生。如果量大了,可以致癌,甚至直接死亡。

再来说说辐射剂量单位。最近的报道乱七八糟,各种单位都使用,搞得人们晕头转向,无所适从。我们一个一个来说。首先是Sv,也就是sievert,中文翻译“希沃特”或者“西弗”,用来衡量辐射对生物组织的影响程度,定义是每公斤(千克、kg)人体组织吸收1焦耳(J),为1希沃特。希沃特是个非常大的单位,因此通常使用毫西弗(mSv),1mSv=0.001Sv。还有微西弗(μSv),1μSv=0.001mSv。要注意此前一些媒体将micro Sv直接弄成mSv,导致人为放大一千倍,造成不必要恐慌,其实micro Sv是μSv。还有一些其他的单位,定义稍有不同,具体不解释了,只要知道大致的转换方式即可:1伦琴/拉德(Rad)/雷姆(Rem)=0.01西弗(Sv),1戈瑞(Gray或Gy)=1西弗(Sv),1纳戈瑞(nGy)=0.001微西弗(μSv)。在下面的讨论中我们简化假设,均以Sv的单位来讨论。要注意,报道中有时是总辐射量,比如Sv、mSv、μSv,有时则是每小时辐射量,比如Sv/h、mSv/h、μSv/h,要分清楚。
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福岛核电站事故分析

本文为综合各方消息以及现有已经发表的一些分析文章后重新整理并补充形成,本文最后可以看到相关的一部分参考文章。我的专业是粒子物理与原子核物理,但主要所学为原子核理论,对于核反应堆工程的知识学习较少,本文只是个人从物理基本知识方面综合整理所得,文中有一些学术性错误在所难免,请各位读者遇到问题及时批评指正。鉴于浏览量可能短时期较大,欢迎大家转载,有条件的请注明出处即可:-)

福岛核电站结构

福岛核电站属于沸水反应堆(简称BWR,Boiling Water Reactors)。BWR是通过沸水来发电的,用它的蒸汽推动涡轮实现发电。沸水反应堆以轻水(普通水H2O)作为冷却剂和中子慢化剂。反应堆冷却系统内压强保持在70个大气压。在这里,来自汽轮机的给水进入压力容器后,在280℃左右沸腾。汽水混合物经过堆芯上方的汽水分离器和蒸汽干燥器过滤掉液态水后直接送到汽轮机。离开汽轮机的蒸汽经过冷凝器凝结为液态水(给水)后,回流至反应堆,完成一个循环。可参考此网站

堆中所用核燃料是铀的氧化物。其熔点很高,接近2800摄氏度。燃料被制成柱状(1cm高截面直径1cm的小圆筒)。这些柱状物体被放入锆锡合金(一种锆合金)制成的长管中,它的熔点在1200摄氏度左右,并且被严格密封。这种长管被称为燃料棒,包裹核燃料的锆锡合金的这层叫做燃料包壳,包壳将放射燃料跟反应堆其他的组成分隔开。这些燃料棒然后被集装到一起,这样的几百个集装件共同形成反应堆的内核。内核被放置在一个巨大的压力容器中。压力容器由很厚的钢铁构成,可以在7MPa的压力下工作(大概是1000psi),它的设计涵盖了事故发生时产生高压的情况。然后压力容器以及水泵、冷却剂等一并封装在更结实的钢筋混凝土建筑中,这一层叫做安全壳,它高度密封,形成非常厚的屏障。在这个容器建筑的外围又浇灌了一层很厚的混凝土外壳,作为它的双重保障。这些都是为了防止核芯放射物质出现高温熔毁后出现泄漏。切尔诺贝利核电站发生的重大事故是因为没有这一层安全壳导致的。所有这些,再加上蒸气发电机等都建在一个更大的发应堆建筑内部,反应堆建筑是整个核能源厂的外壳性建筑,以便保持厂内恒温,不受外界气候变化影响。

总结一下,沸水式核电站由内到外的机构:放射性核燃料、锆合金包壳、钢铁压力容器、钢筋混凝土安全壳、外层建筑。看几张沸水反应堆的图吧
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中国驻日本大使馆紧急通知 在日留学人员注意

3月11日在日本发生了大规模的强烈地震,中国驻日本大使馆非常关心在日留学人员的安全,已经派出赴灾区工作组。

为了尽快掌握留学生的安全状况,中国驻日本大使馆特委托学友会建立应急网页:
http://www.liurixueren.org/110311/
请各位在日留学人员尽快登录该网页,填写安全状况调查表。

中国驻日本大使馆集全馆力量24小时值守并对相关信息进行处理,及时在中国驻日本国大使馆网页上显示“在日中国留学人员平安信息”。
已显示的安全信息如下
http://www.china-embassy.or.jp/chn/sgxxs/t805680.htm
http://www.china-embassy.or.jp/chn/sgxxs/t805777.htm
http://www.china-embassy.or.jp/chn/sgxxs/t805825.htm

人民网等网络媒体也已经发出号召
http://world.people.com.cn/GB/1029/14126782.html

如果掌握受灾地区中国公民需要救助以及受灾的情况,也请及时联络如下电话:
080-6809-7666(Softbank)
03-3643-0359(留学生服务)
03-3643-0188(留学生服务)
03-3643-0305(值班总机)
传 真:03-3643-0296

另附:
大使馆应急电话 090-6673-6659
驻日本使馆赴灾区工作组名单和联系方式
刘敬师 一秘(组长)090-4830-5150
李春生 一秘 080-5085-6305
邓德英 一秘 080-4329-9651
李 洋 随员 090-8878-0807

中国驻日使馆的电话(可能与上面有重复,时间紧张我就不筛选了)
0081-9078352685/9048305150/8011389673(手机),0081-3-34033388转8712(座
机)
驻札幌总领馆值班电话:0081-9050766279(手机),0081-11-5635563(座机)
驻福冈总领馆值班电话:0081-9062989986(手机),0091-92-7131121(座机)
驻名古屋总领馆值班电话:0081-90-56016542(手机)
驻大阪总领馆值班电话:0081-90-66736659(手机),0081-6-64459481(座机)
驻新泻总领馆值班电话:0081-252-288888(座机),00870-762069333(海
事卫星电话)
090-6479-3886(手机) 080-3315-8321(手机)
025-228-8887(领侨) 025-228-8901(传真)
驻长崎总领馆值班电话:0081-958-493311(座机)
外交部领事保护中心值班电话:010-65964098

日本8.8级地震前后情况简析

余震还在继续,我决定以东京时间3月11日24时作为统计截止点了,至少对于分析不会影响太大。这次地震最新的震级定为8.8级,震级是日本一百四十多年里最大的,引起的海啸在仙台附近也引起十米高海浪,毁坏力巨大。最新消息报道死亡人数已超过两百人,失踪几百,估计会超过一千人,想起上次印度洋大海啸的惨剧,心里有些忌惮。

日本地震常有,我在日本这一年中有感觉的已经经历了四五次,所以日本也格外注重地震防护。建筑的抗震强度都很高,基本都能抗八级地震。我们实验室去年也进行了抗震加固,所以地震影响并不大。日本唯一的两个问题,就是火灾、海啸。家庭房屋很多都是木制结构,一旦电路发生故障就很容易引发火灾。对于海啸,由于有预警机制,所以如果注意的话,还是能预防的。日本信息很发达,几乎人人都有手机,发生地震时预警信息会第一时间了解到,人们也有条不紊不慌张,所以这方面有很多值得我们学习和借鉴的。

关注地震是一件很刺痛心灵的事情,我不想再展开说灾难有多严重,这方面大家看看新闻。我还是做点实事。于是整理总结了三天以来相关的地震数据,见本文最后列表。数据从前天的7.2级地震开始,让我们来看看这几天到底发生了什么,请大家记住这个叫做“三陸沖”的地方。

为了方便理解,我利用数据画出下面这张图,点击放大观看:

根据这张图,可以得出以下一些结论,由于非专业分析,所以正确与否有待科学检验,仅供参考:

1. 本次地震从3月9日11:45的7.2级地震开始,经历了两次大规模地壳移动,其中第二次移动幅度剧烈;

2. 每一次强烈地震后,之后余震的震级大致呈指数衰减,从两次大震的斜率比较来看,衰减速度大致相同;

3. 在9日7.2地震后,到11日早上八点前,发生地震的平均频率为每小时约0.7次;

4. 在11日14:46大地震发生之前,地壳经历了七个小时的沉寂期,没有任何地震发生,按照上一条分析合理情况应该发生五次地震才是,因此地壳通过这段时间积累了相当大的能量,从而导致11日14:46的8.8级大地震的发生;

5. 震级越大,其后余震的震级也越大,次数也越多;

6. 本次地震由深度为10公里的地壳活动引起,但在11日14:46大地震发生后,地壳大幅度漂移也引起了周围其他地方地壳的移动(不同的颜色区分),地震范围扩散,同时震源深度也有浅有深,各层板块开始以不同的频率移动以求达到新的平衡。

据最新报道,死亡人数可能已超过五百人,让我们为死者祈祷吧,也愿生者坚强,度过这场灾难。此文从凌晨十二点开始写作,约花1.75小时写完,此前整理数据及画图费时五六小时。因此转载者请注明出处,谢谢!
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