自从原子弹发明以来, 用于战争仅广岛、长崎两例, 对环境和百姓造成极大的损害。然而核事故却频繁出现在人们的视野中, 最为严重的是1986年4月26日发生在前苏联切尔诺贝利的核电站事故, 给前苏联国家、居民和周边环境造成了灾难性的后果。人们在核事故的应急处理过程中, 不断总结和提高, 留下了十分宝贵的财富, 供后人借鉴和警示。

1 进入体内的污染核素分析

核事故应急分析的一个重要内容是人员内照射剂量的快速分析。在全身计数器尚未得到普及的情况下, 24h尿样的系统分析不失为一个很好的选择方案。

1.1 分析测量方法

现代核技术发展很快, HP Geγ谱仪, 低本底液闪测量仪, 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)得到了普及, 成为核事故应急分析的得力工具。由于核裂变产物, 中子活化产物(或感生放射性)大都具有γ放射性, 因此, 通过γ谱分析, 可以全面得到它们的比活度, 速度快、效率高, 又是非破坏性分析; 低本底液闪测量仪对于低能β射线的³H、¹⁴ C、¹⁴⁷Pm, 纯β放射性的⁸⁹Sr、⁹⁰Sr, α放射性核素²³⁹Pu、²⁴⁰Pu等具有良好的探测性能, 可以弥补γ谱仪的不足; ICP-MS测定235U、²³⁸U, 计算²³⁵U/²³⁸U比率, 及时判断是否贫铀弹污染, 显示了卓越的本领。将以上三者有机结合起来, 配合适当的放射化学分析和低本底α、β测量技术, 进行比对分析, 应该能够圆满地完成核应急条件下, 受污染人员尿样的系统分析, 为受照人员的内照射剂量估算, 快速、全面提供基本数据。这里的核应急泛指核电站事故、核弹(原子弹、氢弹)、脏弹、贫铀弹以及⁹⁰ Sr、¹³⁷Cs、⁶⁰Co等放射源丢失或误食, 核医学的内污染造成人员的内污染等等。

1.2 系统分析步骤

我们将γ能谱分析作为系统分析的第一步, 判断有无γ放射性核素污染, 若有, 则列出测到的γ放射性核素, 根据这些核素以及它们之间的比例, 即可鉴别是核电站事故, 还是核弹(原子弹、氢弹)、脏弹所污染; 第二步, 将γ谱测定后的尿样, 取一定量, 用ICP-MS测定²³⁵U、²³⁸U, 计算²³⁵U/ ²³⁸U比率, 即可判断是否贫铀弹所污染; 第三步, 再取一定量尿样, 作低本底液闪分析, 如³H、¹⁴C、⁸⁹Sr、⁹⁰Sr、¹⁴⁷Pm、²³⁹Pu、²⁴⁰Pu等; 第四步, 剩余尿样, 根据上述三步的结果, 再决定做放射化学分析, 用低本底α、β测量技术进行适当的比对。

1.3 应急分析实例

本系统分析程序曾经成功地运用于以下四个实例。

(1) 切尔诺贝利核电站事故期间, 本市一位在基辅进修的访问学者(1986.4 ~ 8), 1987年初回沪后, 作了四次24h尿样收集和γ谱分析, 前三次(每月一次)均测到了¹³⁴Cs、¹³⁷Cs, 最后一次, 即一年后的随访, 已降至本底。估算了¹³⁴Cs、¹³⁷Cs所致的内照射剂量。根据UNSCEAR 2000年报告公布的¹³¹I /¹³⁴Cs、¹³¹I /¹³⁷Cs的比例, 回顾了¹³¹I所致的内照射剂量, 说明事故的早期测定¹³¹I的重要性^[1], 尤其对于胎儿和婴幼儿, 则显得更为必要。因为切尔诺贝利核事故后廿余年来的观察、研究结果表明, 儿童时期(包括正怀孕的胎儿), ¹³¹I甲状腺剂量是造成若干年后甲状腺癌的主要原因^[2]。所以, 研究儿童个体甲状腺剂量与甲状腺癌之间的关系, 以及临床如何采取医学防范措施予以及时阻断, 则是一个很好的课题, 需要多学科的联合攻关, 值得重视。

(2) 一起⁹⁰Sr粉末源丢失, 并被外地民工误食的应急事故。开始不清楚丢失的是什么放射源, 收集24h尿样, 先作γ谱分析, 没有发现γ放射性核素。全取24h尿样, 加入Sr、Y载体, 加固体草酸5 ~ 10g, 加热近沸, 6N NaOH调pH4, 冷却至室温, 抽滤、沉淀连同滤纸炭化、灰化, 600℃灼烧, 冷却, 称重, 铺0.3 g, 在FJ-2603低本底α、β测量仪上测β放射性, 通过计算得到24h尿样中⁹⁰S的放射性强度, 根据ICRP报告, 计算进入体内⁹⁰S的量。此即为放射化学分析, 低本底β测量仪测量⁹⁰S内污染的例子。时间为1995年4月7日至14日。

(3) 1999年7月9日, 接上级通知, 一名驻南斯拉夫使馆归国工作人员作全面放射性体检, 采集24h尿样。尿样先γ谱分析, 结果没有γ放射性核素, 全部尿样加Sr、Y载体, 用6N NaOH调pH8, 加热凝聚后, 冷却, 抽滤。滤液加5 ~ 10g草酸, 加热溶解, 至近沸, 用6N NaoH调pH4, 冷却至室温, 抽滤。合并两次滤纸连同沉淀物, 炭化, 灰化在600℃下灼烧, 冷却称重, 铺0.3g在FJ-2603低本底α、β测量仪上测量, α、β放射性均为本底, 得出该使馆工作人员体内尚无放射性核素明显污染的结论。由于当时中国科学院上海应用物理研究所还未引进ICP-MS, 所以还不能开展²³⁵U、²³⁸U的分析^[3]。

(4) 2007年5月, 本市某医院核医学科工作人员热释光剂量监测出现异常, 患者经80keV全身扫描, 发现头、脸显示有放射性聚集, 颈脖用FD-3013B测量有明显放射性污染, 留24h尿样, 经γ谱分析, 确定为¹³¹I内污染。患者女、31岁, 并有一个十个月的喂奶女婴, 立即停止喂奶, 曾收集了女婴尿数毫升, 在γ谱上明显发现有¹³¹I。由于量少, 无法定量。应该收集24h的尿不湿, 收集24h母乳(停止喂奶后)供分析, 都没做到, 甚为可惜。该事例证明, 热释光剂量日常监测工作是很有必要的。

2 思考与体会

通过这些年的应急分析工作, 深深体会到核事故应急分析要加强基础科研, 加强管理, 加强协作, 贯彻核应急管理工作24字方针; 常备不懈, 积极兼容, 统一指挥, 大力协同, 保护环境, 保护公众^[4]。

(1) 加强对放射源, 放射性药物等的监控, 减少以至杜绝类似事件的发生。

(2) 核事故应急分析, 是一项公益性的事业, 一般任务急, 要求高, 没有什么专项经费支持, 全凭一种对社会的责任感和对事业的精益求精, 获得了同行的大力协助, 希望通过努力和重视, 加强彼此的沟通和方法的比对, 能做得更好些。

(3) 加强基础科学多学科联合研究。如: ①受照儿童个体甲状腺¹³¹I剂量(如何准确定量)与若干年后甲状腺癌之间的关系, 以及临床上如何预防其发生; ②甲状腺外照射剂量热释光剂量计的累积剂量, 24h尿样分析之间的关系。

(4) 喂奶妇女¹³¹I内污染时, 汗液、乳汁和24h尿样之间的影响关系等等。

(5) 依托国家重点实验室这个平台, 大力协同, 互通有无, 使监测水平不断提高。

致谢: 本工作曾得到上海CDC吴水龙、高林峰, 上海辐射环境监督站李传琛、戈立新等老师的大力协助, 在此表示衷心的感谢!