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克什特姆核廢料爆炸事故
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克什特姆核廢料爆炸事故（俄語：Кыштымская авария，羅馬化：Kyshtymskaya avariya）是指1957年9月29日發生在蘇聯車里雅賓斯克州克什特姆生產核子武器用途的鈽工廠與核燃料再處理工廠的一場重大核子事故。該核廢料處理廠儲存了大量核廢料在地下鋼筋混凝土的鋼結構容器中，一個裝有80公頓核廢料的容器，因為周圍冷卻系統故障，放射線能量迅速加熱核廢料，導致核廢料容器爆炸，上方160公頓的混凝土被炸開，該事故造成克什特姆城鎮三分之二人口暴露在輻射線汙染中，有一萬人撤離家鄉，這起核子事故散發的幅射線熱粒子汙染土地面積達五萬兩千平方公里，共有二十七萬人受影響，至少200人死於核輻射導致的癌症，附近30座城市也因此滅村在地圖上消失。
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前蘇聯政府在1957年事發當下對此事故保密，以東烏拉爾山自然保留區名義封鎖，直到1990年才對外公布事件的嚴重程度。依照外洩的核輻射劑量與影響的人口數量被評為國際原子能事故等級（INES）第6級[1]，使其成為有記錄以來第三嚴重的核事故，僅次於福島第一核電站事故和切爾諾貝利核事故（二者都在INES第7級）。[2]
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背景
1945年4月9日，蘇聯政府通過了一項關於在車里雅賓斯克地區建造用於生產原子彈的第817號工廠的法令[3]。1948年6月，歐亞大陸的第一個工業核反應堆 A-1 達到其設計容量。1949年1月，用於分離和加工鈈的放射化學裝置啟動。1949年2月，用於生產核裝藥的化學和冶金裝置啟動。 後來，該企業還生產用於其他用途的電離輻射源和核電站的核燃料。自 2003 年以來，該企業被重新設計為俄羅斯裂變材料儲存設施 （RCDM），用於處理和儲存放射性廢物。自1949年以來，將生產中的中低水平技術液體放射性廢物的計劃和緊急排放到開放水體中。例如，在1949年至1951年，排放到 Techa 河中，嚴重污染了它。 隨着關於輻射危險的知識和經驗的積累，部分液體廢物開始不是倒入河流，而是倒入內流的卡拉恰伊湖，隨後由於大規模輻射污染的威脅而被封存（1973 年至 2015 年進行了保護[4][5][6][7][8][9][10]）。 此外，由於不完善的空氣淨化技術，在距離馬亞克生產協會70 公里的半徑內檢測到含有碘-131和惰性氣體的放射性同位素（特別是氬-41）的氣體和氣溶膠排放到大氣中。高水平放射性廢物儲存在企業的特殊地點的封閉專用罐中[3]。
爆炸發生在其中一個建於 1950 年代的用於儲存高水平放射性廢物的儲罐中。儲罐的建造是在總機械師阿爾卡季·亞歷山德羅維奇·卡祖托夫（俄語：Аркадия Александровича Казутова）（1914-1994 年）的監督下進行的，當時馬亞克建築的總工程師是瓦西里·安德烈耶維奇·薩普里金。儲罐本身是混凝土夾套中的不鏽鋼圓柱體[11]。
建造該儲存設施的技術如下：在直徑約18-20米、 10-12米的坑中，加固固定在底部和牆壁上，以頻繁的台階澆築混凝土;結果，混凝土牆的厚度約為一米。之後，垃圾箱本身通過與單獨的不鏽鋼抽屜焊接組裝在內部。在頂部，一個圓頂建在徑向金屬桁架上，這些金屬桁架連接到一個中心直徑達1.5米的金屬圓柱體上。在這些桁架上方，一個約一米厚的蓋子用最高等級的混凝土澆築。在結構頂部澆築了一層兩米厚的泥土。 然後，為了偽裝，鋪設了綠色的草皮[11]。在建造時，這種結構的強度是毋庸置疑的[11]。而根據其他消息來源，放射性廢物儲存設施是一個埋在地下的混凝土結構，有兩排圓柱形儲水箱，由不鏽鋼製成，高6米，外徑9米，壁厚13毫米；總共有20個水箱，每個水箱的設計容量為300m3。 每個水箱位於一個直徑為9米、深度為7.4米、側壁厚度為0.8-1.2米的獨立混凝土峽谷中，上蓋為鋼筋混凝土板0.8米厚，重160噸，撒有1-1.5米的土壤。建築群有循環水冷卻、通風、控制和測量充填水平、冷卻水和溫度的設備[12]
1957年4月21日，位於Mayak核設施，由於若干原因，在一個過濾接收容器中意外積聚了大量鈾沉澱物。一名女操作員意外接受了大量的輻射，全身劑量為3,000—4,600 rad（30—46 Gy），並於12天後死亡。其餘10人受到的輻射為100—300 rad（1.0—3.0 Gy），罹患急性輻射綜合症並康復。[13]
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過程
蘇聯在車裡雅賓斯克州奧焦爾斯克建造提鍊鈾和鈽的工廠，取用湖水冷卻反應爐，產生的核廢料就簡單地裝在鋼筒埋在八公尺深的地底。
在1957年9月29日，因液體核廢料桶的冷卻系統失效，冷卻水輸送變得不足，放射性衰變導致溫度升高，隨後水完全蒸發，硝酸鹽沉積物被加熱到330℃–350℃，第14號罐子當地時間1957年9月29日下午4點20分發生爆炸，爆炸當量為70噸TNT。儲罐中所含廢物的活度約為7.4 ×1020Bq。大約90%的總活度集中在爆炸現場附近（距離不到5公里），主要以粗顆粒的形式存在。爆炸產生了放射性羽流，該羽流擴散到大氣中。大約2×106 Ci（7.4×1016 Bq） 被風（東北偏北方向，風速為5-10 m/s）分散，並導致沿羽流路徑處存在放射性痕跡。幸運的是，在此之前大多數銫-137已經被提取或自然衰變了（因為核廢料被儲存了將近1年）。[14][15]
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後續
克什特姆核廢料爆炸事故後東烏拉爾放射性痕跡區居民點的鍶-90放射性物質攝入量，Bq。
克什特姆核廢料爆炸事故後東烏拉爾放射性痕跡區居民點的非鍶-90放射性物質攝入量，Bq。由於鈰-144、鋯-95、鈮-95、釕-106與銫-137相對半衰期較短，所以在事故發生後2年便不再統計。
核塵埃隨風飄散到東北方向，對於鍶污染密度為0.1 Ci（3.7×109 Bq）/km2（全球沉降物水平的兩倍）的區域最大長度達到 300km對於2 Ci（7.4×1010 Bq）/km2的鍶污染密度達到105km寬度為8-9km。在初始階段，在鍶污染密度為1 Ci（3.7×1010 Bq）/km2的區域，劑量率約為0.15R/h.由於短半衰期核素的放射性衰變，事故區域的污染水平和伽馬劑量率在雲跡形成後的最初幾年內迅速下降，隨後輻射情況完全由鍶-90的存在及其放射性衰變速率決定。[14]
1957年9月30日夜間，測得距離爆炸現場100 m處，暴露率為0.1 R/s（空氣中的吸收劑量率為 3.2 Gy/h），在距離爆炸現場2-3 km的馬雅克生產聯合體為 1 mR/s（32 mGy/h），而在事故現場下風向12-20 km處為100-300μR/s（3.2-9.6 mGy/h）；奧焦爾斯克（馬雅克生產聯合體公共汽車的公交站，以及包括商店和食堂在內的公共場所）的污染水平比背景水平高出 60-1100 倍，而伽馬輻射劑量率增加了 20-40 倍。[16]
由於天氣與短半衰期的放射性元素，大約約50%和90%的總綜合劑量分別在事故發生後的3個月和12個月內積累，輻射下降的很快。[16]
根據一項1997年的俄羅斯-烏克蘭-丹麥聯合研究，EURT的鍶-90放射性活度為0.2 PBq（5.4 kCi），銫-137為72 TBq（1,900 Ci），對當地居民的健康影響依舊存在[17]。
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21427名居住在東烏拉爾放射性痕跡區的成員最大外輻射劑量值達到胃0.6 Gy（60 rad），骨髓1.9 Gy（190 rad）。居民的平均值很低，約為胃28 mGy（2.8 rad），骨髓78 mGy（7.8 rad）。[14]
對馬雅克生產聯合體進行清理的工人的職業暴露的允許劑量為每年0.15 Sv（或每班0.2 mSv），因此根據8-10 mSv的單次允許劑量批准進行清理活動。1957年和1958年期間，清理工人的最大劑量為0.6-1.2 Sv。[16]
飲食中最重要的貢獻者是穀物和穀物製品、乳製品和馬鈴薯。牛奶主要由於為污染土壤→草（牛草）→牛奶而受到污染，鍶-90 + 釔-90對牛奶總活度的貢獻超過80%.
1957-1980年期間以 kBq 估計的放射性核素總攝入量為：鍶-90為32.8kBq；鈰144-49.4kBq；鋯95為4.4kBq；鈰95為7.8kBq；鈮106為3.1kBq和銫-137為0.8kBq。對於爆炸後前兩周疏散的污染最嚴重的定居點，攝入量明顯更高：鍶-90為50kBq；鈰-144為6040kBq；釕-106為340kBq；鋅-95為1690kBq；鈮-95為2870kBq；銫-137為32kBq。[14]
蘇聯政府疏散了核素污染區內的民眾，對農業用地的某些部分進行淨化，監測農產品中的污染水平，並下架活性水平超過公認標準的農產品，對受污染土地的利用施加的限制並對農業和林業重組，建立專門的國營農場和林業企業，按照根據事故制定的特別建議運營。[18]不幸的是，這些措施沒有及時或適當地採取。[14]
蘇聯在爆炸發生後撤離至少22個村莊、約10,000人。從1968年開始，前蘇聯將當地設為東烏拉爾山自然保留區，禁止任何人員進出。[19]
1958 年初，建立了具有限制性制度（禁止居住和經濟活動）的衛生保護區（鍶-90大於2—4 Ci（74—148 GBq）/km2的等值線），面積約為700km2；當地食品，人類屍體和環境樣本的長期監測並組織了對人類的體檢。然而，某些工人依舊在此進行農牧活動，儘管其收到警察的監管。[14]。1960-1961年，對200 ha（2.0 km2）的土地進行了深耕，然而，由於放射性物質僅在EURT頭部（1957-1958）存在，所以深耕未能消除放射性物質。[14]根據標準，每個人每年從事物攝入的放射性活度應小於5 × 104Bq，大致相當於成人1.5 mSv與幼兒4 mSv範圍內的年有效劑量。[20]
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對人體的體檢發現，被撤離的人中未出現有症狀的急性輻射綜合徵。然而，相對於未暴露人群，暴露人群中26％的人血小板、白細胞和中性粒細胞數量的較估計值較低，並在2-3年內恢復。[18][14]
在暴露劑量最高的嬰幼兒組中觀察到傳染病發病率增加，但這也有可能是長年的避難生活所致；他們罹患的最多的是營養不良和代謝紊亂，最常見的死因為肺炎等傳染病。[14]
由於只有6％的人承受了100mGy的輻射，與對照組相比，僅有27例癌症與該事故有關。人群的超額死亡相對風險為 0.057/100 mGy，與切爾諾比利核事故與日本原子彈爆炸類似。[14]
然而，所有的研究均缺乏對馬雅克生產聯合體的工人的研究。[20]
現狀
在1957年事故之前，大部分廢物被傾倒到捷恰河中，這嚴重污染了它以及穆斯柳莫沃村等數十個河邊村莊的居民，他們依賴這條河作為他們唯一的飲用水、洗滌和沐浴水來源。1957年事故後，向捷恰河傾倒垃圾的行為正式停止，但廢料被留在工廠附近方便的淺水湖中，其中7個已被正式確定。特別令人擔憂的是離核電站最近的卡拉恰伊湖（現在臭名昭著的「地球上污染最嚴重的地方」[21]），幾十年來，大約 4.4×1018Bq的高放射性液體廢物（占切爾諾貝利釋放的總放射性的75-90%）被傾倒併集中在45 ha（0.45 km2）的淺湖中[22]。
參考資料
書籍
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