HBO新迷你剧《切尔诺贝利》，我用专业知识来分析一下_风闻

【作者 周到（知乎）授权转载】

作为一个核专业学生，看这部剧感觉剧组是做足了知识储备，满满的细节。我想用数据来解读一下这部剧背后的核知识。

剧中使用的伦琴（R）是照射量单位，而理论上使用的单位应该是照射量率单位伦琴/小时（R/h），而我们现在使用的最多的是剂量单位戈瑞（Gy）或者希伏（Sv）。照射量单位伦琴的用国际单位制来表示是库伦/千克（C/kg），必须是X或者γ射线使一千克物质产生的正或者负电荷的总量；而吸收剂量单位戈瑞（Gy）可以表示为焦耳/千克（J/kg），是辐射给予单位质量（一千克）物质的能量。照射量和吸收剂量可以通过转换因子近似换算。

一般来说，1伦琴大致可以等同于10毫戈瑞（mGy），也就是1伦琴/小时（R/h）=10毫戈瑞/小时（mGy/h）。而所受到的辐射不能仅仅看剂量率，还要看处于这种环境的时间，待的时间越久，累计的剂量越多，所造成的伤害也越严重。(剂量=剂量率×时间)。

以下是换算公式（“=”代表可以近似换算）

1R=10 mGy=0.01 Gy

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

PS:许多场景可以看到使用的是剂量当量的单位希伏（Sv），剂量当量是对于不同种类以及能量的辐射的吸收剂量进行加权后的值。吸收剂量戈瑞Gy和剂量当量希伏Sv对于多数辐射而言，1戈瑞=1希伏（转换因子为1），而对于中子，α粒子等则不一样。

剧中一开始所说的3.6伦琴，换算成剂量率是36毫戈瑞每小时（mGy/h），而正常环境的剂量率大约是0.11微戈瑞每小时(uGy/h)，此时的剂量率已经是正常剂量率的33万倍了，然而迪亚特洛夫说这个剂量不好也不坏，

这个不好也不坏是有道理的，正常X光拍胸透也在这个量级，而胸透中使用的X光是短时间的照射（剂量=剂量率×时间），对人体完全没有影响，给人造成的剂量只有0.5-1mGy。

而人的半数致死剂量是4Gy，也就是短时间接受了4Gy的剂量，死亡率接近50%。根据剂量的定义，人受到4Gy剂量后所吸收的能量相当于一个普通人抬升了0.4米的势能或者抿了一口热水，这部分能量看起来很小，在日常生活里不会有人因为喝了一口开水发生生命危险，但这部分能量用来参与体内的化学反应（辐射化学反应）就不一样了，打断分子键，产生自由基，损伤DNA等等，这才是辐射的危险所在。

而接着随着剧情发展，到了开会的时候，数据又变为了>200伦琴，也就是2戈瑞每小时(Gy/h)，这是环境剂量的1800万倍了！

人处于这种环境两个小时，就可以听天由命了。

如果那个1000伦琴的剂量计是因为爆表坏掉的话，这个剂量接近环境剂量的一亿倍!(差不多20分钟就没救了)

剧中这里人群围在铁路桥上看反应堆爆炸所发出的光，这件事在切尔诺贝利的时候是的的确确发生了，当然人们形容一束五彩的光照向天空。严格来说，这一道光是蓝色的(剧中也是如此)。

这是切伦科夫辐射，众所周知介质中的光速比真空中的光速慢，真空光速和介质光速的比值等于介质的折射率。而介质中的许多辐射粒子(比如β射线)超过了介质中的光速，于是会释放出所说的切伦科夫辐射，而切伦科夫辐射在可见光波段是蓝色光（这类似于超音速时的音爆，可以理解为是“光爆”，这个比喻不太严格）。

而反应堆爆炸后释放的大量放射性物质进入大气，因此可以在气流中看到蓝色的切伦科夫辐射。

第二集剧照

第二集剧照

更正：

电离辐射在介质中产生的蓝光有两类，一类是切伦科夫辐射，一类是辐射电离空气中的气体分子所发射的蓝光，而切尔诺贝利上空浓烟中的蓝光主要是电离辐射在空气中电离空气分子所产生的，电离使物质电子受到激发，使其逃逸原子核的束缚，形成等离子体，电子退激发到低能级就可以发射可见光，同时考虑到β射线以及快中子的存在，也会发射切伦科夫辐射。

这里又双叒叕日常黑苏联。立即发放服用的稳定碘片可是反应堆事故后事故应急的基本操作了。反应堆事故后，空气中对人造成危害最大的放射性物质之一就是碘131(I-131)，碘131被人体吸收进入甲状腺会对人造成持续的内照射，而服用碘片的化学成分是碘化钾，其中的碘是碘127，是没有放射性的。服用碘片会使甲状腺的碘127富集，这样就会减少人对碘131的吸收。

PS:核电站附近医院怎么会没有碘片呢

剧中一位消防员拿了一块不明黑色固体一段时间后，手上出现了烧伤的症状。

这个黑色固体是石墨，是用来慢化中子的。石墨由于长期处于感生放射性（中子和α粒子等）以及长期与核燃料组件接触，所以也有着极高的放射性。

而这里消防员的烧伤，以及其他许多人员都产生的晕厥，呕吐都是所说的急性放射病的症状。

根据剂量与症状可以将急性放射病分为

1.骨髓型（1-10Gy）：损伤骨髓，在造血抑制和破坏基础上，全血细胞减少，主要表现为出血、感染

2.胃肠型（10-50Gy）：小肠黏膜上皮广泛性变性、坏死和脱落，主要表现为频繁呕吐，腹泻，腹痛、血水便、菌血症、败血症及水电解质代谢紊乱

3.脑型（>50Gy）：小脑颗粒层细胞、大脑和脑干部位细胞坏死，脑循环障碍。临床表现为意识障碍、定向力丧失、共济失调、肌张力增强、震颤、强直性或阵挛性抽搐

（这里我就不放图了，会造成不适）

对于骨髓型的，还有一定的生还几率，而后面二者的病例几乎没法救活，比如99年的日本东海村临界事故的两位工作人员都是胃肠型（10-20Gy左右），都没能救活（千万别去搜！！！！！）。而且国内第一位辐射受害者也于最近去世了，辐射同样是存在着长期的影响。顺便科学地剧透一波，近距离接触堆芯的消防员几乎都属于无法救活的类型，真的很悲壮。

PS：我们用于对照实验的20只实验小白鼠在高于10Gy的剂量下照射后全都在两周之内阵亡。

悲惨的小鼠

辐射对人的照射方式有两种，外照射和内照射。外照射是放射源在体外对人的照射，对人伤害最大的是X，γ射线（光子）和中子，而内照射则相当于人通过吸入，食入等方式摄入的放射性物质对人进行了持续的照射，危害最大的是α（氦核），β（电子）以及一些重离子。而对于剧中控制室操作员以及消防员而言，需要主要考虑的是γ和中子辐射。假如你此时就是他们其中的一员的话，那么你最需要的防护材料就是金属（铅、铁等用来屏蔽γ射线）和塑料（聚乙烯等塑料，水，木头，硼等含有轻核元素的材料对中子的屏蔽效果好），而且如果考虑生物防护的话，胱氨酸和氨磷汀是目前最好的抗辐射药物。

压水堆

最后，现在普遍使用的都是压水堆，和切尔诺贝利使用的石墨沸水堆有着很大的区别，其中之一就是压水堆比沸水堆有了很多的安全屏障，美国79年也发生过三里岛核事故，也造成了堆芯熔化，但由于三里岛反应堆是压水堆，而压水堆有三道安全屏障，因此没有造成人员伤亡，但仍有少量的放射性物质泄露，不过对环境影响不大。

三里岛事故是因为在卸压阀的故障未关闭后（卸压阀用来在一回路压力过大时排出冷却剂），安全设施都已正常投入，本不会造成事故，而操作人员的误以为卸压阀已经回座，于是关闭了应急堆芯冷却系统，停止了向堆芯内注水，于是冷却剂向外流出而没有新冷却剂流入系统，堆芯温度急剧升高，导致了堆芯熔毁。

另外核反应堆的爆炸和核弹爆炸有着很大的区别，核反应堆爆炸大部分是水与包壳金属在高温反应产生的氢气产生的爆炸。比如福岛核事故的爆炸本质就是水与包壳金属锆在高温时产生氢气所导致的，但福岛核事故在事故早期是可以补救的，本可以将海水部分引入反应堆冷却的，但这样会损失掉堆芯（海水的腐蚀），但是公司想保住这个堆，结果拖延导致了进一步的核泄漏。而切尔诺贝利的爆炸直接原因应该是反应堆功率激增，使得温度急剧升高蒸汽发生膨胀导致了爆炸，考虑到使用石墨作为慢化剂，石墨能与高温水蒸气生成易爆的氢气与CO，理论上也是爆炸的原因之一。

PS：11年的福岛核泄漏时期买碘盐其实是不科学的，碘131的半衰期大约为8天，所以基本上能随海水到我国近海的碘131也衰减殆尽了

更新：科普一下堆芯是什么

对于压水堆，首先上图的1（半球形顶盖的圆柱形建筑）叫做安全壳，这是压水堆的第三道安全屏障，即使发生大规模泄露也能控制在安全壳内。

安全壳内部结构

核电厂系统

在安全壳中，与放射性物质长期接触的冷却剂（高温高压含硼酸水 15.5Mpa，340℃）是与其他系统的水是隔离的。这部分水处于一回路系统，和二回路是隔离的，因此即使一回路泄露也不容易进入外界的水中。一回路的压力边界是第二道屏障。而二回路许多系统也是与外界用水隔离的。

堆芯就处在一回路的反应堆压力容器中，下图就是压力容器

压力容器结构

压力容器中下部分的呈棒束状密集的结构就是堆芯，当然这是压水堆的堆芯。粗略来说，二氧化铀芯块组成了燃料元件，燃料元件组成燃料组件，燃料组件最终组成了堆芯。

而切尔诺贝利反应堆（RBMK1000）的结构与堆芯大致是这样：

RBMK型石墨沸水堆

切尔诺贝利事故

可以看出堆芯被炸了一大块，用于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，压水堆更安全，而且即使发生事故，对环境的影响也小于沸水堆。

更新第二集：

I-131是典型的裂变产物

在核研究所中，剂量计显示8毫伦琴（8毫伦琴每小时mR/h？），也就是80微戈瑞每小时（uGy/h）,大约是本底的700倍。对于公众来说，一年最多的剂量限值是1mGy，而工作人员，一年的剂量限值是50毫戈瑞（mGy）（或者5年总共100毫戈瑞（mGy））。假设一个工作人员每天工作8个小时，一年工作300天，那么平均剂量限制是21微戈瑞（uGy），所以报警也是正常的了。

这里理论上不该这么使用的，3.6伦琴应该是3.6伦琴每小时。这里提到了是胸部X光的四百倍，假如用3.6伦琴的话，大概是36毫戈瑞（mGy）。

首先，CT，胸透，普通X光片是不一样的，区别一方面就体现在吸收剂量不一样，普通X光片的剂量大约是0.1mGy左右，胸透大约0.5-1mGy左右，而CT大概是10-20mGy左右。而且，这些都是估计值，因为剂量与照射时间有关，但大致不会偏离太多。可以看出，3.6伦琴大概是普通X光片的400倍左右，那么单看剂量的话，没毛病。

这里我个人怀疑，会不会是台词记错了？因为后来又改了说法。

这里说接近光速的“子弹”应该是中子（Neutron），而不是铀235原子(atom）。如果用一个热中子（能量比较低的中子，也可以称为慢中子）去轰击铀235的原子核，铀会发生裂变，释放出两个或者更多的中子，继续与其它铀原子核反应。裂变产生的中子分为瞬发中子和缓发中子，缓发中子是核反应堆用于控制核反应稳定进行的保证。

这部分中子中，有能量极高的快中子，也有能量极低的热中子，快中子可以接近光速，也就是所说的“子弹”，而热中子有一个典型的能量（0.0253eV），速度也能达到2km/s左右，其实也是子弹。只是，快中子可能来不及和U235发生反应就出射走了，而热中子与U235发射裂变反应的概率是最大的，因此核反应堆需要使用慢化剂使快中子能慢化到热中子，这样可以使中子利用率更高。通常采用的慢化剂有石墨，重水，水，铍等，在切尔诺贝利中主要的慢化剂是石墨，而现在的压水堆中慢化剂采用的就是水。

那些可燃烧数百年甚至上万年的粒子主要就是燃料以及裂变产物和活化产物，比如钚239的半衰期长达2.4万年，也就是说，2.4万年后，其含量会衰减为原来的一半，而铀235的半衰期是7亿年（手动表情）。

嗯，差不多就是这样。

堆芯附近接近150戈瑞每小时（Gy/h），近距离靠近堆芯的消防员基本上没救了。

这里测量的剂量率应该是极其靠近堆芯的位置，也就是说第一集中两位爬上堆芯进行灭火的消防员接受了超高的剂量。而许多其他消防员都与堆芯保持了一定的距离，根据距离平方反比定律，距离源越远，源强越弱，因此所受剂量理论上要少一些。