HBO新迷你劇《切爾諾貝利》，我用專業知識來分析一下_風聞

【作者 周到（知乎）授權轉載】

作為一個核專業學生，看這部劇感覺劇組是做足了知識儲備，滿滿的細節。我想用數據來解讀一下這部劇背後的核知識。

劇中使用的倫琴（R）是照射量單位，而理論上使用的單位應該是照射量率單位倫琴/小時（R/h），而我們現在使用的最多的是劑量單位戈瑞（Gy）或者希伏（Sv）。照射量單位倫琴的用國際單位制來表示是庫倫/千克（C/kg），必須是X或者γ射線使一千克物質產生的正或者負電荷的總量；而吸收劑量單位戈瑞（Gy）可以表示為焦耳/千克（J/kg），是輻射給予單位質量（一千克）物質的能量。照射量和吸收劑量可以通過轉換因子近似換算。

一般來説，1倫琴大致可以等同於10毫戈瑞（mGy），也就是1倫琴/小時（R/h）=10毫戈瑞/小時（mGy/h）。而所受到的輻射不能僅僅看劑量率，還要看處於這種環境的時間，待的時間越久，累計的劑量越多，所造成的傷害也越嚴重。(劑量=劑量率×時間)。

以下是換算公式（“=”代表可以近似換算）

1R=10 mGy=0.01 Gy

1Gy=10^3 mGy=10^6 uGy=1 Sv=10^3 mSv=10^6 uSv

PS:許多場景可以看到使用的是劑量當量的單位希伏（Sv），劑量當量是對於不同種類以及能量的輻射的吸收劑量進行加權後的值。吸收劑量戈瑞Gy和劑量當量希伏Sv對於多數輻射而言，1戈瑞=1希伏（轉換因子為1），而對於中子，α粒子等則不一樣。

劇中一開始所説的3.6倫琴，換算成劑量率是36毫戈瑞每小時（mGy/h），而正常環境的劑量率大約是0.11微戈瑞每小時(uGy/h)，此時的劑量率已經是正常劑量率的33萬倍了，然而迪亞特洛夫説這個劑量不好也不壞，

這個不好也不壞是有道理的，正常X光拍胸透也在這個量級，而胸透中使用的X光是短時間的照射（劑量=劑量率×時間），對人體完全沒有影響，給人造成的劑量只有0.5-1mGy。

而人的半數致死劑量是4Gy，也就是短時間接受了4Gy的劑量，死亡率接近50%。根據劑量的定義，人受到4Gy劑量後所吸收的能量相當於一個普通人抬升了0.4米的勢能或者抿了一口熱水，這部分能量看起來很小，在日常生活裏不會有人因為喝了一口開水發生生命危險，但這部分能量用來參與體內的化學反應（輻射化學反應）就不一樣了，打斷分子鍵，產生自由基，損傷DNA等等，這才是輻射的危險所在。

而接着隨着劇情發展，到了開會的時候，數據又變為了>200倫琴，也就是2戈瑞每小時(Gy/h)，這是環境劑量的1800萬倍了！

人處於這種環境兩個小時，就可以聽天由命了。

如果那個1000倫琴的劑量計是因為爆表壞掉的話，這個劑量接近環境劑量的一億倍!(差不多20分鐘就沒救了)

劇中這裏人羣圍在鐵路橋上看反應堆爆炸所發出的光，這件事在切爾諾貝利的時候是的的確確發生了，當然人們形容一束五彩的光照向天空。嚴格來説，這一道光是藍色的(劇中也是如此)。

這是切倫科夫輻射，眾所周知介質中的光速比真空中的光速慢，真空光速和介質光速的比值等於介質的折射率。而介質中的許多輻射粒子(比如β射線)超過了介質中的光速，於是會釋放出所説的切倫科夫輻射，而切倫科夫輻射在可見光波段是藍色光（這類似於超音速時的音爆，可以理解為是“光爆”，這個比喻不太嚴格）。

而反應堆爆炸後釋放的大量放射性物質進入大氣，因此可以在氣流中看到藍色的切倫科夫輻射。

第二集劇照

第二集劇照

更正：

電離輻射在介質中產生的藍光有兩類，一類是切倫科夫輻射，一類是輻射電離空氣中的氣體分子所發射的藍光，而切爾諾貝利上空濃煙中的藍光主要是電離輻射在空氣中電離空氣分子所產生的，電離使物質電子受到激發，使其逃逸原子核的束縛，形成等離子體，電子退激發到低能級就可以發射可見光，同時考慮到β射線以及快中子的存在，也會發射切倫科夫輻射。

這裏又雙叒叕日常黑蘇聯。立即發放服用的穩定碘片可是反應堆事故後事故應急的基本操作了。反應堆事故後，空氣中對人造成危害最大的放射性物質之一就是碘131(I-131)，碘131被人體吸收進入甲狀腺會對人造成持續的內照射，而服用碘片的化學成分是碘化鉀，其中的碘是碘127，是沒有放射性的。服用碘片會使甲狀腺的碘127富集，這樣就會減少人對碘131的吸收。

PS:核電站附近醫院怎麼會沒有碘片呢

劇中一位消防員拿了一塊不明黑色固體一段時間後，手上出現了燒傷的症狀。

這個黑色固體是石墨，是用來慢化中子的。石墨由於長期處於感生放射性（中子和α粒子等）以及長期與核燃料組件接觸，所以也有着極高的放射性。

而這裏消防員的燒傷，以及其他許多人員都產生的暈厥，嘔吐都是所説的急性放射病的症狀。

根據劑量與症狀可以將急性放射病分為

1.骨髓型（1-10Gy）：損傷骨髓，在造血抑制和破壞基礎上，全血細胞減少，主要表現為出血、感染

2.胃腸型（10-50Gy）：小腸黏膜上皮廣泛性變性、壞死和脱落，主要表現為頻繁嘔吐，腹瀉，腹痛、血水便、菌血症、敗血症及水電解質代謝紊亂

3.腦型（>50Gy）：小腦顆粒層細胞、大腦和腦幹部位細胞壞死，腦循環障礙。臨牀表現為意識障礙、定向力喪失、共濟失調、肌張力增強、震顫、強直性或陣攣性抽搐

（這裏我就不放圖了，會造成不適）

對於骨髓型的，還有一定的生還幾率，而後面二者的病例幾乎沒法救活，比如99年的日本東海村臨界事故的兩位工作人員都是胃腸型（10-20Gy左右），都沒能救活（千萬別去搜！！！！！）。而且國內第一位輻射受害者也於最近去世了，輻射同樣是存在着長期的影響。順便科學地劇透一波，近距離接觸堆芯的消防員幾乎都屬於無法救活的類型，真的很悲壯。

PS：我們用於對照實驗的20只實驗小白鼠在高於10Gy的劑量下照射後全都在兩週之內陣亡。

悲慘的小鼠

輻射對人的照射方式有兩種，外照射和內照射。外照射是放射源在體外對人的照射，對人傷害最大的是X，γ射線（光子）和中子，而內照射則相當於人通過吸入，食入等方式攝入的放射性物質對人進行了持續的照射，危害最大的是α（氦核），β（電子）以及一些重離子。而對於劇中控制室操作員以及消防員而言，需要主要考慮的是γ和中子輻射。假如你此時就是他們其中的一員的話，那麼你最需要的防護材料就是金屬（鉛、鐵等用來屏蔽γ射線）和塑料（聚乙烯等塑料，水，木頭，硼等含有輕核元素的材料對中子的屏蔽效果好），而且如果考慮生物防護的話，胱氨酸和氨磷汀是目前最好的抗輻射藥物。

壓水堆

最後，現在普遍使用的都是壓水堆，和切爾諾貝利使用的石墨沸水堆有着很大的區別，其中之一就是壓水堆比沸水堆有了很多的安全屏障，美國79年也發生過三里島核事故，也造成了堆芯熔化，但由於三里島反應堆是壓水堆，而壓水堆有三道安全屏障，因此沒有造成人員傷亡，但仍有少量的放射性物質泄露，不過對環境影響不大。

三里島事故是因為在卸壓閥的故障未關閉後（卸壓閥用來在一回路壓力過大時排出冷卻劑），安全設施都已正常投入，本不會造成事故，而操作人員的誤以為卸壓閥已經回座，於是關閉了應急堆芯冷卻系統，停止了向堆芯內注水，於是冷卻劑向外流出而沒有新冷卻劑流入系統，堆芯温度急劇升高，導致了堆芯熔燬。

另外核反應堆的爆炸和核彈爆炸有着很大的區別，核反應堆爆炸大部分是水與包殼金屬在高温反應產生的氫氣產生的爆炸。比如福島核事故的爆炸本質就是水與包殼金屬鋯在高温時產生氫氣所導致的，但福島核事故在事故早期是可以補救的，本可以將海水部分引入反應堆冷卻的，但這樣會損失掉堆芯（海水的腐蝕），但是公司想保住這個堆，結果拖延導致了進一步的核泄漏。而切爾諾貝利的爆炸直接原因應該是反應堆功率激增，使得温度急劇升高蒸汽發生膨脹導致了爆炸，考慮到使用石墨作為慢化劑，石墨能與高温水蒸氣生成易爆的氫氣與CO，理論上也是爆炸的原因之一。

PS：11年的福島核泄漏時期買碘鹽其實是不科學的，碘131的半衰期大約為8天，所以基本上能隨海水到我國近海的碘131也衰減殆盡了

更新：科普一下堆芯是什麼

對於壓水堆，首先上圖的1（半球形頂蓋的圓柱形建築）叫做安全殼，這是壓水堆的第三道安全屏障，即使發生大規模泄露也能控制在安全殼內。

安全殼內部結構

核電廠系統

在安全殼中，與放射性物質長期接觸的冷卻劑（高温高壓含硼酸水 15.5Mpa，340℃）是與其他系統的水是隔離的。這部分水處於一回路系統，和二回路是隔離的，因此即使一回路泄露也不容易進入外界的水中。一回路的壓力邊界是第二道屏障。而二回路許多系統也是與外界用水隔離的。

堆芯就處在一回路的反應堆壓力容器中，下圖就是壓力容器

壓力容器結構

壓力容器中下部分的呈棒束狀密集的結構就是堆芯，當然這是壓水堆的堆芯。粗略來説，二氧化鈾芯塊組成了燃料元件，燃料元件組成燃料組件，燃料組件最終組成了堆芯。

而切爾諾貝利反應堆（RBMK1000）的結構與堆芯大致是這樣：

RBMK型石墨沸水堆

切爾諾貝利事故

可以看出堆芯被炸了一大塊，用於慢化的石墨和堆芯燃料也以碎片形式散落在地上。在安全性上，壓水堆更安全，而且即使發生事故，對環境的影響也小於沸水堆。

更新第二集：

I-131是典型的裂變產物

在核研究所中，劑量計顯示8毫倫琴（8毫倫琴每小時mR/h？），也就是80微戈瑞每小時（uGy/h）,大約是本底的700倍。對於公眾來説，一年最多的劑量限值是1mGy，而工作人員，一年的劑量限值是50毫戈瑞（mGy）（或者5年總共100毫戈瑞（mGy））。假設一個工作人員每天工作8個小時，一年工作300天，那麼平均劑量限制是21微戈瑞（uGy），所以報警也是正常的了。

這裏理論上不該這麼使用的，3.6倫琴應該是3.6倫琴每小時。這裏提到了是胸部X光的四百倍，假如用3.6倫琴的話，大概是36毫戈瑞（mGy）。

首先，CT，胸透，普通X光片是不一樣的，區別一方面就體現在吸收劑量不一樣，普通X光片的劑量大約是0.1mGy左右，胸透大約0.5-1mGy左右，而CT大概是10-20mGy左右。而且，這些都是估計值，因為劑量與照射時間有關，但大致不會偏離太多。可以看出，3.6倫琴大概是普通X光片的400倍左右，那麼單看劑量的話，沒毛病。

這裏我個人懷疑，會不會是台詞記錯了？因為後來又改了説法。

這裏説接近光速的“子彈”應該是中子（Neutron），而不是鈾235原子(atom）。如果用一個熱中子（能量比較低的中子，也可以稱為慢中子）去轟擊鈾235的原子核，鈾會發生裂變，釋放出兩個或者更多的中子，繼續與其它鈾原子核反應。裂變產生的中子分為瞬發中子和緩發中子，緩發中子是核反應堆用於控制核反應穩定進行的保證。

這部分中子中，有能量極高的快中子，也有能量極低的熱中子，快中子可以接近光速，也就是所説的“子彈”，而熱中子有一個典型的能量（0.0253eV），速度也能達到2km/s左右，其實也是子彈。只是，快中子可能來不及和U235發生反應就出射走了，而熱中子與U235發射裂變反應的概率是最大的，因此核反應堆需要使用慢化劑使快中子能慢化到熱中子，這樣可以使中子利用率更高。通常採用的慢化劑有石墨，重水，水，鈹等，在切爾諾貝利中主要的慢化劑是石墨，而現在的壓水堆中慢化劑採用的就是水。

那些可燃燒數百年甚至上萬年的粒子主要就是燃料以及裂變產物和活化產物，比如鈈239的半衰期長達2.4萬年，也就是説，2.4萬年後，其含量會衰減為原來的一半，而鈾235的半衰期是7億年（手動表情）。

嗯，差不多就是這樣。

堆芯附近接近150戈瑞每小時（Gy/h），近距離靠近堆芯的消防員基本上沒救了。

這裏測量的劑量率應該是極其靠近堆芯的位置，也就是説第一集中兩位爬上堆芯進行滅火的消防員接受了超高的劑量。而許多其他消防員都與堆芯保持了一定的距離，根據距離平方反比定律，距離源越遠，源強越弱，因此所受劑量理論上要少一些。