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2013年7月7日 星期日

用癌症換核電的哲學計算

強勢回歸!!核輻射外洩的種種汙染和傷害依舊持續籠罩著土地和災民。只有面對災難,人們才會吸取教訓,人類總要重複同樣的錯誤。。。
與其說日本地震引發的核泄漏是對核電這種能源前途的考驗,不如說是對公眾科學素養的考驗。“核”使人想到原子彈,本來就不是一個形像好的詞,而“核電”則更進一步使人想到癌症。以前人們不喜歡核電,現在人們恐懼核電。最近“安邦咨詢首席研究員”陳功,甚至說核電“一旦出大事,四川話都面臨消失的危險”(鳳凰網)

http://finance.ifeng.com/opinion/fhzl/20110316/3679124.shtml

我們有必要看看核電站能出什麼大事。最近有無數篇文章介紹核泄漏的相關知識,這些文章說來說去都是“日本目前輻射劑量多少,天然輻射劑量是多少,而國家標准是多少”之類的數字,效果不是很明顯,還是有無數人反對核電。“輻射劑量”其實不是一個好的輻射知識,我想介紹一點更基本的知識,這些知識至關重要,卻恰恰沒有成為公眾的常識。


核爆
在最壞的情況下,哪怕有一幫科學家徹底瘋了,要自爆核電站以報復人類,核電站也不會像原子彈一樣爆炸。你可能會獲得一次常規的爆炸,像動作電影裡一樣,幾個房子被炸毀,但絕不是核爆。因為原材料純度遠遠不夠。這個知識是容易理解的,如果核爆炸這麼容易,某些國家早就有核武器了。事實上,維持核電站反應堆中的鏈式反應是很不容易的,以至於如果失控,鏈式反應會立即停止。燃料會繼續變熱,像日本這樣需要灌水冷卻,但這種變熱不是鏈式反應,也就是說哪怕你不管了,讓燃料自己慢慢冷卻,它也不會發生核爆。

核電事故的有害性在於輻射。在最壞的情況下核電站的工作人員會因為輻射在幾周之內死亡。但這種輻射引起的直接死亡並不影響公眾利益,因為任何工廠的大事故都可能導致工作人員死亡,核電站並不特殊。

所以在任何情況下核電站都不會導致四川話消失。核電站泄漏對公眾的真正危害是癌症。所有人都知道輻射導致癌症,但很少有人注意到一個更重要的事實:不輻射也可能得癌症。

癌症
根據美國國家癌症研究所對美國17個地區統計的 最新數據 ,一個人一生之中得癌症的概率是44.29%,最終因癌症而死的概率則是 21.15%。注意美國是個發達國家。 世界衛生組織的數據 顯示,全世界範圍內死於癌症的概率只有 13%,這是因為不發達國家的人還沒等到得癌症死就已經因為別的原因死了。

美國的數據給出了一個人患癌症的基礎概率。有些癌症可以用吸煙和環境之類的原因解釋,有些癌症則無法解釋。哪怕你的生活方式再健康,你的食物再有機,你的環境再清潔,你再遠離各種核輻射,你也有差不多20%的可能性死於癌症。科學家搞不清楚為什麼會是這樣,但事實就是這樣。

我們需要一點概率意識。並不是說一旦被核輻射了,25年或者多少年內就一定會得癌症。核輻射致癌的概率是在 20%的“基礎概率”上,人死於癌症增加的概率。這個被增加的概率與輻射的劑量成正比,具體地說就是每受到25雷姆的輻射,得癌症的概率增加一個百分點。這裡“雷姆”(rem)是對人體有效的輻射計量單位,換算成媒體報道常用的單位“西弗”(Sv),是1雷姆=10毫西弗=10000微西弗。

100 雷姆(也就是1000 毫西弗)以下的輻射不會對人體產生直接的影響,唯一的可能就是長期看來得癌症的概率增加了4個百分點。所以“雷姆”和“西弗”都不是衡量輻射劑量的好單位,“癌症增加概率”才是好單位。

據 報道 ,日本距離福島最近的三個縣中目前輻射劑量最高的是茨城縣,為每小時 0.169 微西弗。在這個劑量下要想使一個人死於癌症的概率增加1個百分點,他必須在茨城縣生活 250000/0.169/24/365=168 年。注意這還不算輻射劑量會隨時間下降。如果有人認為自己所在城市的空氣污染導致增加的癌症概率高於1個百分點,而茨城縣又想吸引移民的話,他現在就可以搬過去了。

以上計算的一個缺陷是我們沒有考慮到核泄漏初期的輻射。那個時候的輻射劑量要強得多,如果核電站是建在人口比較密集的地方,那麼可能會有很多人因為重大事故而一次性地“被增加”不少癌症概率。同時,核輻射的確有可能漂洋過海影響鄰國。也許鄰國受到的輻射劑量非常微小,但微小的劑量也有可能增加癌症率啊。所以更有意義的數字,是一次核電站事故總共可以增加多少癌症患者。這個數字很難算,但我們有三個歷史上的例子。

第一個例子是長崎和廣島的兩顆原子彈。據估計,在 10萬幸存者中,平均每人受到的輻射劑量大約是 20雷姆——也就是說每人被增加的癌症概率是 0.8%。這相當於10萬人中有 800個本來不應該死於癌症的人最後死於癌症。這 10萬人中本來應該有至少 20000 人死於癌症,現在變成了 20800 人。

第二個例子是切爾諾貝利。切爾諾貝利核電站的設計非常之差,甚至沒有一個有效建築把反應堆隔離一下。這導致被事故直接影響的 3萬人平均受到的輻射劑量是 45雷姆(高於原子彈),他們被增加的癌症概率是 1.8%。這意味著3萬人中有 500人得了不該得的癌症。

切爾諾貝利事故總共導致了多少癌症?2006年,國際原子能機構估計它總影響是使 4000人得了不該得的癌症,但這個估計是建立在嚴格的輻射-癌症正比關系上的,也就是說哪怕你受到的輻射再小也會增加一定的癌症概率。很多科學家對這個關系有爭議,認為如果輻射劑量小於 6雷姆(相當於 6萬微西弗),那麼根本就不會增加癌症概率。也就是說國際原子能機構的估計是上限。

第三個例子是1979年的美國三裡島事故。這個核電站按今天的標准也不行,如果設計得更合理一點,事故是可以避免的。那麼這個事故增加了多少癌症呢?計算表明是,一個。實際上,2002年的一個 研究 表明,三裡島居民的癌症率根本就沒有顯著增加。更有意思的是三裡島核電站所在地因為土壤裡存在天然鈾,其輻射本底本來就高。三裡島附近居住的5萬居民,就算沒有核電站,也會有 60人因為死於天然核輻射導致的癌症。

中國和美國的國家標准都是規定一般公眾每年受到的輻射劑量不超過1毫西弗,也就是 0.1雷姆。如果按照這個標准,茨城縣因為每年的輻射劑量(假設劑量不變)是 1.48 毫西弗,就超標了。但國家標准這是一個相當保守的規定。這個標准是建立在前面說過的輻射-癌症正比關系上的,也就是說它認為不管輻射的劑量多麼小,都會帶來癌症。就算我們認為這個正比關系成立,那麼 0.1 雷姆標准背後的邏輯是它會增加 0.004% 的癌症概率。

如果你不知道這個癌症概率,只看輻射國家輻射標准的話,你就喪失了在不同癌症之間權衡比較的權力。一個輻射超標但是空氣清潔的城市是不是比一個空氣污染但是輻射達標的城市更安全? 1毫西弗標准不能告訴我們這些。實際上,丹佛附近的天然輻射劑量就超過國家標准。一個丹佛居民每年受到的輻射差不多正好比一個紐約居民高 1毫西弗。然而丹佛的癌症發病率低於美國大部分地區。

所以國家標准其實是個人治標准。對於決策者而言,輻射-癌症關系遠遠比國家標准更有參考價值。因為國家標准的存在,公眾得到的是經過封裝的科學知識。公眾害怕的不是輻射,而是對國家標准的踐踏。這正如公眾恐懼的不是癌症,而是因為“奇怪”原因導致的癌症。

哲學
現有的核電站,更不必說在建的核電站,其安全水平都絕對超過切爾諾貝利。這次日本地震產生的核電站癌症能有多少?要知道切爾諾貝利的上限才 4000人。現在我們用最保守的估計,假設全世界的核電站每隔十年就會發生一次切爾諾貝利水平的大事故,導致 4000人死於癌症。那麼每年因為核電站而死於癌症的人將是 400人。

我們的問題是,這種情況能壞到哪去呢?或者說,我們有權為了取得能源而犧牲這 400人麼?

這顯然不是一個物理問題,有些哲學家會認為這是一個哲學問題。據說有個哲學家曾經提出一個“頭疼問題”。說假設現在有 10億人正在輕微地頭疼,如果你殺死一個無辜者,那麼這 10億人的頭疼立即就能好,請問你殺還是不殺呢?


我猜很多人可能會選擇不殺。具體到核電站,也會有很多人選擇寧可不要核電也不能犧牲 400個無辜的生命。但也有一些人會認為犧牲是值得的。我最近看了一點《借槍》,地下黨行動組組長鐵錘就認為犧牲學生去刺殺加藤是值得的,而熊闊海則認為不值得。所以這位哲學家煞有其事地把這個問題提出來,好像此題無解一樣。

可是事實是我們中的所有人,早就選擇殺了!每年死於交通事故的人數以十萬計,可是我們該開車開車該坐車坐車。從來沒有人提議禁止一切汽車。

更重要的是,我國每年有數以千計的礦工死於煤礦。更不用說因為燒煤產生的污染,導致的各種病症只會更多。而燒煤,正是為了發電,這就是中國目前發電的絕對主力:火力發電。我們用著拿別人生命換來的電,心安理得。跟火電相比,核電就好像民主制度一樣,雖然也不是個好的發電方式,卻是“最不壞”的發電方式。

鐵錘說,讓加藤多活一天,我們都是犯罪。如果不盡快上核電,讓火電多活一天,我們也是犯罪。

本文所有物理知識來自 Physics for Future Presidents 一書,說的都是物理學家的常識。如果說總統需要物理知識的話,“咨詢研究員”就更需要了。

http://www.guokr.com/article/16840/

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