2018年11月9日 星期五

可以先認識輻射，再談反核嗎？

可以先認識輻射，再談反核嗎？

《序》
　　不好意思，小弟是鍵盤放射師，聽完劉黎兒的(2016.03.05)反核演講有感而發。
　　反核的理論都圍繞在核電廠事故無法處理、核廢料無法處理、輻射很危險，並且以此為前提去延伸出後續的推論，藉此正當化反核的必要性，可惜假設是錯的，後續的推論當然也不會正確，這樣散播恐懼，並沒有讓台灣更安全。
　　反核演講雖然講得出貝克、西弗這些劑量單位，卻在本質上就不瞭解什麼是輻射，對於輻射的物理性質、生物效應，可以說完全不懂，如果一開始就因為自身恐懼，而到處尋找文章支持自己的反核論點，有失客觀。
　　如果在核電廠參觀一圈，在期刊上面看幾篇文章，就能成為核能專家的話，人人都是核能專家，對於學術知識的態度不應如此。
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《放射物理學》
　　人類自1895年發現輻射之後，對於輻射的物理效應進行大量研究，完全有能力阻擋輻射、控制其路徑與分布，農產品藉由輻射照射延長保存期限，火災偵煙器也使用鋂–241探測煙霧，癌症治療透過精準的定位，直接用輻射殺死癌細胞，這些便利的生活應用，都來自徹底的研究與瞭解，輻射在一般人眼中是神秘未知的東西，在專家眼中卻像瓦斯爐上的火焰，完全可以控制。
　　任何物質皆可阻擋輻射，阻擋效益與電子密度有關，包括較厚重的衣物、痠痛貼布、飾品、人體本身也會阻擋輻射，因此X光檢查都要求病患穿著輕便，肥胖的病人甚至要提高輻射劑量與能量，才有辦法穿透肥肉進行檢查，金屬物品因為較高的電子密度，而有很強的輻射阻擋效果，與一般大眾認為輻射無限穿透且難以阻擋的概念，有很大的差距。
　　低能量的輻射為直線前進，不會轉彎，會造成電子游離，電子的能量若足夠，會產生二次輻射，高能量的輻射則會產生散射，每次散射都會衰減能量，1MeV以上的高能輻射會形成微量反物質，透過迴旋加速器加速質子(10MeV~30MeV)撞擊特定元素，則可以產生相對應的放射核種，產生的核種被應用於核子醫學檢查。
　　癌症治療的輻射線是由粒子加速器打出，根據設備與治療計畫的不同，能量在6MeV到20MeV之間，屬於高能輻射，穿透力是核廢料的10倍以上，在設計適當的屏蔽之後，也能讓周圍的工作環境輻射劑量降低到背景值，如果民眾都敢住在醫學中心附近，甚至常常到醫學中心裡面看診，對於核廢料的輻射根本不需害怕。
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《輻射生物效應》
　　輻射接觸細胞之後，會游離水分子形成OH自由基，若OH自由基剛好接觸到DNA會造成化學結構改變，是所謂的「間接傷害」，而輻射剛好直接命中DNA並且游離電子，造成DNA化學結構改變，則是「直接傷害」，如果很巧的OH自由基與輻射本身都沒有命中細胞DNA，則不會造成傷害。
　　DNA是雙股螺旋結構，A-T、C-G為固定組合，可互相參考自動修復，人類基因組中大約有30億個鹼基對，每天每個細胞都有約500處DNA損傷需要修復，內生性損傷為細胞內部化學反應造成，外生性損傷則由紫外線與輻射線造成，DNA單鏈斷裂可以被完全修護，只有在雙鏈斷裂的情況才會出錯，因為錯誤的修補與結合而產生突變基因，而無法進行正確的細胞複製，或造成遺傳缺陷導致疾病。
　　細胞週期分為G1(合成準備期)、S(DNA 合成期)、G2(分裂準備期)、M(分裂期)，其中G2與M期對於輻射最敏感，因此快速分裂的細胞最容易遭受輻射傷害，細胞發現DNA受損會先嘗試修復，如果DNA破壞程度過大或該細胞已老化，則會觸發細胞凋亡過程。
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《自然背景輻射》
　　地球上普通人接受的輻射劑量平均值為(2.4毫西弗/每年)，其中氡為1.2毫西弗，宇宙射線為0.4毫西弗，地表背景輻射為0.5毫西弗，食物中攝入0.3毫西弗，地球生物演化40億年，對於輻射本來就存在一定抗性。
　　根據國際輻射防護委員會ICRP 103號報告指出，100毫西弗以下的劑量（包括一次或多次）不會造成臨床上的功能損害，無論劑量高低皆有輻射傷害，是所謂線性無閥值假說，因為測得100毫西弗以上的吸收劑量有機率對人體造成傷害，而推測100毫西弗以下的劑量，即使終其一生無法觀測到輻射傷害，也「假設其傷害存在」，線性無閥值假說僅僅只是「假說」，在癌症治療的臨床觀察、相關研究報告中，並沒有數據可以佐證，在學術界是有爭議的。
　　說到自然界中的輻射就必須提到香蕉等效劑量，1香蕉等效劑量為0.0778微西弗，因為香蕉含有大量的鉀元素，天然的鉀有0.0117%為帶有放射性的鉀40，鉀40半衰期長達12億5千萬年，因此每1公克天然鉀中，可測得31貝克輻射計數，每一根香蕉大約含有0.5克的鉀，因此每根香蕉大約可測得15貝克輻射計數，造成0.0778微西弗的吸收劑量，部分含鉀非常豐富的食物，如向日葵種子、蠶豆、馬鈴薯、巴西豆等，亦有人提出類似的等效劑量概念，但香蕉內的鉀會經由人體自然代謝而不會完全留在體內，所以實際上的劑量會比計算上更低。
照一次胸腔X光會吸收約0.01毫西弗的輻射，等於吃了128根香蕉。
搭飛機往返台北與美西一趟會吸收0.09毫西弗的宇宙輻射，等於吃了1156根香蕉。
日本東京背景輻射(0.031微西弗/時)，等於1小時吃0.39根香蕉，一年吃3416根香蕉。
蘭嶼核廢料場背景輻射(0.043微西弗/時)，等於1小時吃0.55根香蕉，一年吃4818根香蕉。
法國巴黎背景輻射(0.057微西弗/時)，等於1小時吃0.73根香蕉，一年吃6394根香蕉。
台北背景輻射(0.058微西弗/時)，等於1小時吃0.74根香蕉，一年吃6482根香蕉。
福島空港背景輻射(0.08微西弗/時)，等於1小時吃1.02根香蕉，一年吃8935根香蕉。
英國倫敦背景輻射(0.093微西弗/時)，等於1小時吃1.19根香蕉，一年吃10424根香蕉。
台灣原子能委員會建議每年吸收劑量低於1毫西弗，等於一年不要吃超過12853根香蕉。
福島第一核電站(0.14微西弗/時)，等於1小時吃1.8根香蕉，一年吃15768根香蕉。
車諾比管制區檢查哨(0.16微西弗/時)，等於1小時吃2根香蕉，一年吃17520根香蕉。
印度喀拉拉邦高原(15毫西弗/每年)，等於一年吃19萬根香蕉。
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《燃煤與核廢料》
　　是燃煤讓你每天吃輻射，因為自然界中普遍存在放射性元素，煤礦中的鈾、釷、鐳、釙、鉛，會透過燃燒釋放到空氣中，因此空氣汙染越嚴重的地區，背景輻射也越高，除了二氧化碳溫室效應，與直接吸入微量重金屬的污染之外，放射性的汙染也相對嚴重。
　　核電廠除了興建之外，運作期間不會造成空氣汙染與輻射汙染，事後的放射性廢棄物也被妥善的保管，不會增加環境背景輻射，即使發生核災，經過整理之後，其放射性也是人類與生物可以接受的範圍，車諾比都開放觀光旅遊了，福島農作物也開始外銷了，核電廠一出事就完蛋的概念，可以理性的評估看看。
　　核廢料完全是可以處理的東西，低階核廢料置放百年，經過多次的半衰期之後，放射性與普通廢棄物沒有差別，一個放越久越安全的東西，為什麼要去擔心它的保存期限？何況周圍的3層防水、80公分鋼筋混凝土、地下水監測系統、混凝土固化裝桶，只要保證百年內不外洩，未來更不須擔心。
　　高階核廢料又稱未來燃料，就像吃剩的便當裡面還帶著飯粒，早期的反應爐無法把鈾燃料棒完整的用完，所以燃料棒用到一半就必須取出換新，而殘留高放射性的燃料棒就必須暫時封存，這些放射性會殘留數十萬年，但我們並不需要真的儲存它們這麼久，第四代反應爐、快中子增值反應堆、超臨界水反應爐都可以把燃料棒完整的用乾淨，因此用過的燃料棒就像珍貴的未來燃料一樣，許多國家都採用暫時儲存的方式，等待反應爐更新，就有數十年不需要再購買核燃料，直接使用高階核廢料發電。
　　最後是核爆的問題，武器級核燃料的鈾235濃度90%，核電廠發電用的鈾235濃度3%，天然鈾礦的鈾235濃度0.7%，就算把全台灣的16000束廢棄燃料棒都集中起來，也無法產生核爆。
　　不蓋儲存場，還是會有核廢料產生，目前乾式儲存場、高階核廢料儲存場、低階核廢料儲存場，都是經過專家評估的作法，如果執意不蓋儲存場，就是一個想丟垃圾卻沒有垃圾桶的概念，在核一核二核三的冷卻池內繼續囤積更多的高階核廢料，安全性沒有比較高。
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《結語》
　　相信每個關心能源議題的人，都希望未來子孫有健康富足的環境，台灣晶圓代工與製造業用電量就是這麼高，縮減用電也意味著降低產能或需要更新設備、產業升級，就算今天真的可以節省用電量，也是先關閉火力發電廠，才會降低台灣的背景輻射與空氣汙染，正所謂冤有頭債有主，關錯電廠只會讓你吃更多輻射劑量，蘭嶼核廢料儲存場周圍的背景輻射比台北更低，也間接證明了燃燒比核廢料帶有更多放射性。
（核能＋綠能）vs（火力＋綠能）
　　未來的局勢非常清楚，就是要在以上兩者二選一，如果對於輻射有足夠的認識，也評估過風險，仍然覺得核能是如此恐怖、無法接受，那麼就等於是間接的支持火力發電，因為綠能科技還不夠成熟的今天，需要有一種發電方式去度過空窗期，補足綠能的電力缺口，也許百年後的綠能科技可以達成非核無媒，可是今年是2016，到底要核能還是火力，值得三思。
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《1分鐘弄懂各種輻射單位》
KeV = 千電子伏特，描述粒子或光子能量的單位，一般X光檢查約使用40 KeV到120KeV之間，放射性同位素衰變產生的能量，根據核種的不同，大部分在30到300KeV之間，但也有少數會超過，像香菸內含有的Po-210就會產生5.4MeV的α粒子，相同種類的輻射裡面，能量越高穿透力越強。
MeV = 百萬電子伏特，描述粒子或光子能量的單位，可計算癌症治療的高能輻射，能量越高穿透力越強。
α粒子 = 兩個質子及兩個中子(不帶電子) = 氦原子核，一張紙即可阻擋，穿透力弱。
β粒子 = 帶有能量而脫離原子軌域高速移動的電子，可藉由磁力透鏡聚焦與轉向，穿透力弱，每2MeV穿透80公分的空氣，或每2MeV穿透1公分的水，能量越高穿透距離越長，被應用於治療皮膚癌與表淺腫瘤。
γ射線 = 波長在0.01奈米以下的電磁波，是手機訊號、微波、紅外線、可見光、紫外線的同類，但因為帶有較高能量，可造成電子游離，因此稱為可游離輻射。
Bq(貝克) = 同頻率單位 Hz，代表每秒偵測到的輻射計數，例如10貝克就是1秒裡面有10個輻射粒子被偵測到。
Sv(西弗) = (吸收劑量Gy)x(射質因數Q)x(組織加權因數N)，用來評估輻射對生物組織的影響程度。
Gy(戈雷) = 1焦耳/公斤，輻射吸收劑量。
射質因數Q = 用來區別不同種類的輻射：
　光子，不論能量：Q = 1
　電子和μ子，不論能量：Q = 1
　中子
　　能量< 10keV：Q = 5
　　10keV <能量< 100keV：Q = 10
　　100keV <能量< 2MeV：Q = 20
　　2MeV <能量< 20MeV：Q = 10
　　能量> 20MeV：Q = 5
　質子， 能量> 2MeV ：Q = 5
　α粒子和其他核子：Q = 20
組織加權因數N = 衡量不同器官和生物體受影響的程度：
　骨髓、大腸、肺、胃：N = 0.12
　卵巢和睪丸：N = 0.08
　膀胱, 腦、乳房、腎臟、肝、肌肉、食道、胰腺、小腸、脾臟、甲狀腺、子宮：N = 0.05
　骨質、皮膚：N = 0.01
　病毒、細菌、原生動物：N ≈ 0.03 ~ 0.0003
　昆蟲：N ≈ 0.1 ~ 0.002
　軟體動物：N ≈ 0.06 ~ 0.006
　植物：N ≈ 2 ~ 0.02
　魚類：N ≈ 0.75 ~ 0.03
　兩棲動物：N ≈ 0.4 ~ 0.14
　爬行動物：N ≈ 1 ~ 0.075
　鳥類：N ≈ 0.6 ~ 0.15
　人類全身：N = 1
By.Weberkx3
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《參考資料》
人類健康需要多嚴的輻射劑量規範？ - 財團法人核能資訊中心：
http://www.nicenter.org.tw/modules/tadbook2/view.php…

輻射對健康的影響- 行政院原子能委員會：
http://www.aec.gov.tw/…/%E8%BC%BB%E5%B0%84%E5%B0%8D%E5%81%A…







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