《輻射解析》
史上最嚴重核災 俄輻汙飄到北美
【張嘉芳】
日本福島核電廠爆炸意外，令人不禁聯想蘇聯車諾比核電廠爆炸及美國三哩島事件。
三起意外雖造成輻射外洩，但進一步分析核電廠爆炸原因，其實並不相同。
1986年4月26日凌晨，前蘇聯車諾比核電廠4號機組，因為管理及技術人員私下進行安全系統實驗，一連串操作疏失，造成反應器發生水蒸氣及氫氣爆炸，引起反應器內石墨燃燒，造成大量放射性物質外洩。
這起事件是核能發電史上的最嚴重事故，輻射塵汙染後來擴及白俄羅斯及俄羅斯，甚至威脅北歐、英國、北美東部。
三哩島：1979年3月28日凌晨，美國賓州三哩島核電廠二號機發生跳機，值班檢修人員疏失，未依規定打開閥門，冷卻水無法進入爐內，導致反應器爐心過熱熔毀，造成放射性濃度上升。美國緊急撤離5英哩內的兒童與孕婦，白宮更成立特別行動小組。幸好反應器逐漸冷卻，加上圍阻體有效防止放射性物質大量外釋，成功遏止事故惡化。
清華大學工程與系統科學系教授李敏表示，車諾比與三哩島事故屬於人為事故，兩者最大不同在於，車諾比的反應器型式特殊，反應器在瞬間解體；爆炸造成爐心大量放射性物質拋向大氣。
此外，車諾比反應爐使用碳同位素「石墨」，用來中和及維持反應爐運作，卻因失控導致石墨起火燃燒，5000度高溫汽化，將各類放射線物質釋出。
三哩島核電廠使用輕水式反應器，緩和劑為普通水，其與石墨特性截然不同，對於核分裂連鎖反應可自我抑制，反應器不易失控、瞬間解體。但輕水器反應器若無法移除衰變熱，一旦溫度持續上升，仍有熔毀危機。
日本福島核電廠事件為天然災害，造成系統受損，輕水式反應器的衰變熱無法移除，產生造成氫氣爆炸，部分圍阻體崩壞，放射性物質外洩，其嚴重度較三哩島嚴峻。
【2011-04-11/聯合報/AA3版/新聞中的科學】
<相關新聞>
遺傳物質遭輻害 恐難修補
【本報記者劉惠敏、張嘉芳】
日本福島核電廠工人，雙腳浸泡在含輻射物質的水裡，因此造成灼傷。基隆長庚醫院核醫科主任林昆儒說，計量輻射物質造成的表皮細胞傷害，稱之為「皮膚劑量」。
過去透視X光設備不佳，控制劑量錯誤時，有病患在透視位置處的表面皮膚，出現紅腫、潰瘍、疼痛，即放射線灼傷。
造成紅腫現象的皮膚劑量為2西弗，在除污後，與燒灼傷的處置相似，以福島核電廠工人為例，如果灼傷極度嚴重，恐得先截肢處理。
台大化工系教授施信民說，輻射經由空氣或水體皆可能造成皮膚的傷害，若輻射藉由呼吸、飲水或食物進入人體，可能造成器官的傷害。傷害的程度，與阻隔射線的程度有關。放射線α、β、γ穿透力不同，α射線可被紙張阻隔，β射線不會穿透鋁片，γ射線則是要以較厚的鉛等物質才可阻隔。
輻射引發細胞病變，較敏感的呼吸系統、生殖系統皆可能產生影響，尤其是孕婦恐致流產、畸胎。另外根據車諾比核災經驗，甲狀腺、肝、腸、胃、腦也易受傷害，當年兒童首見甲狀腺癌，或因造血系統損傷的血癌，成人則有肺部等器官發生病變。特別是輻射塵越微細，恐停留在肺部的時間較長，但輻射物質也可隨排泄系統排出，殘留狀況不一。一旦輻射劑量過高，嚴重損害細胞及DNA（去氧核醣核酸）等遺傳物質，遠超過人體修補機制，恐致病變。
施信民說，核分裂的核種多樣，碘-131因量多而受關注，因為人體需碘，放射碘恐累積在人體甲狀腺內，因此在高劑量輻射暴露環境中，建議吃碘片，讓穩定碘排擠放射性碘預防傷害。
令人更害怕的放射物質鈽，其同位素有5種，最多的為鈽239，半衰期長約2萬4千1百年。美軍在二戰期間，摧毀日本長崎市區的原子彈，就是鈽彈，根據日本原子力情報室的估算，1克的鈽是2億人1年可容許的攝取限制值，顯見其毒性。
林昆儒說，輻射致癌的劑量沒有精準的數據，暴露高劑量輻射直接相關的是造血系統、骨髓，細胞高度複製的器官組織，如皮膚、黏膜，因此較高機率罹患血癌、淋巴球病變、皮膚癌、腸癌等。肌肉、骨骼、中樞神經較易抵抗輻射傷害。
飲食也可能造成輻射傷害，碘、銫較易活躍進入食物鏈，不過相較現場所造成的汙染，經由空氣、洋流擴散的輻射極微量，在這個流程中，每個人會接觸到的輻射量極低，不易造成傷害。
以日本福島發現牛奶中的碘131為例，每公斤含量為1510貝克，即便不計入碘衰變的情形，每天喝輻射汙染的牛奶，所攝入的劑量低於一年有10毫西弗，低於可容許的20毫西弗限制值。
【2011-04-11/聯合報/AA3版/新聞中的科學】
抗輻射能力 血液最弱 神經最強
【本報記者劉惠敏、張嘉芳】
日本東北地區地震海嘯，造成福島核電廠爆炸，引發震驚全球的輻射危機。為防範爐心熔毀，東京電力公司核電廠員工抱著誓死決心，進入核電廠搶救，有人並因此出現立即性傷害，各國不管距多遠全都憂心忡忡，但對於輻射汙染，到底應該如何看待。
「輻射是物質將粒子或能量釋放出的一種方式」，台大化學工程學系教授施信民說，輻射分為非游離輻射及游離輻射。若簡單區分，非游離輻射歸環保單位管轄，游離輻射由原子能委員會負責。核災過後，民眾擔憂的輻射汙染，其實是游離輻射。
游離輻射是從原子核釋放出粒子和能量，1895年德國物理學家侖琴 （Roentgen）率先發現，稱為X射線。其後法國科學家貝克勒爾（Becquerel）發現鈾放射線；1898年居禮（Curie）夫婦首次自瀝青鈾礦提煉出釙（Po），後來又分離出鐳（Ra）。
游離輻射的應用極廣，包括農產品保鮮，醫療使用的X光、電腦斷層掃描（CT）、心導管檢查、放射線治療等。
另外，毀壞力強大的原子彈及核能發電也是這類應用。
非游離輻射「不牽扯原子的變化」，有溫度即可產生，並以波為方式傳遞，如太陽光、燈光或無線電波等，連電暖爐也會產生輻射。基地台、高壓電線所產升的電磁波，或廣播頻率等無線電波，也是低輻射能量。
基隆長庚醫院核醫科主任林昆儒表示，游離輻射對人體的傷害，可以是生物與輻射接觸後產生自由基，間接破壞細胞的遺傳物質；或輻射直接擊中遺傳物質，造成直接傷害。
多少游離輻射量，會造成生物效應、影響生理結構？針對日本核爆生存者的長期研究發現，在低劑量 （約250毫西弗）的輻射暴露下，並未觀察到異常臨床症狀。
但為維護大眾安全，國際放射防護委員會（ICRP ）保守假設，人體接受到輻射不論劑量多少，都可能造成遺傳物質損害、引發癌症或增加不良遺傳機率，所以並沒有所謂「低限劑量值」。
三軍總醫院核子醫學部暨正子斷層造影中心主任諶鴻遠指出，輻射傷害可分為「決定效應（一定發生）」與「機率性效應（未來不見得每個人都會發生）」。
福島核電廠的第一線員工，屬於短時間、大劑量暴露，除爆炸的瞬間壓力釋放，導致骨頭斷裂，肺、耳膜及腸子等中空器官受傷外，還可能因輻射造成血液、腸胃與神經血管損傷。
台大醫院核子醫學部主任曾凱元解釋，血液對輻射的抵抗力最弱，消化器官則次之，神經血管抵抗力最強。一旦神經受損，代表情況嚴重，可能出現休克、昏迷、呆滯、抽筋、失去平衡、血壓下降等症狀，恐引發致命危機。若輻射傷及腸胃道，消化道功能無法運作，將出現吃不下、腹瀉、噁心、嘔吐等情形。
台北榮總核子醫學部主任王世楨指出，如果輻射傷及甲狀腺與骨髓，將增加罹癌風險，使造血功能受損，白血球、紅血球、血小板數下降，引發感染及組織出血。此時，除服用碘片，讓身體碘吸收飽和，使放射性碘排出體外，同時亦可做骨髓移植治療。
面對輻射危機，「找屏蔽、疏散遠離、不接觸，是預防輻射傷害方法。」曾凱元說，每種放射性核種有不同半衰期，目前除加強輻射監測，建議應儘量避免食用輻射汙染食物。
【2011-04-11/聯合報/AA3版/新聞中的科學】
延伸閱讀
【本報訊】
1.原子 輻射與防護人物誌／翁寶 山編／國立編譯館
2.如何應對核與輻射恐怖／葉常青 等主編／科學出版社
3.危險的雨～車諾比爾事件的災難擴散／廣河隆一、三枝義浩／東立出版社
4.輻射知多少／行政院原子能委員會／行政院原子能委員會
5.清蔚園科學館：vm.nthu.edu.tw/science/shows/nuclear/index.html
【2011-04-11/聯合報/AA3版/新聞中的科學】
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【2011-04-11/聯合報/AA3版/新聞中的科學】