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核能是碰不得的禁忌,教科書業者都不敢將「輻射」編入教材

「輻射」科普教育1
文 / 彭杏珠    攝影 / 陳宗怡
2021-12-08
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核能是碰不得的禁忌,教科書業者都不敢將「輻射」編入教材
核能示意圖。陳宗怡攝
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12月18日,四大公投倒數計時,不管最後結果為何,最讓核工教授、能源專家遺憾的是,台灣是「核能」「輻射」科普教育的沙漠,不僅教科書業者不敢將輻射、核能編進小學課本,出版社也不願意發行兒童繪本,導致單純的科學議題,很容易被引導成「擁核」「反核」的意識型態之爭,實非國家之福。

正因民眾欠缺「輻射」的知識,多數人常將核電跟輻射畫成等號,腦中浮現的不是車諾比,就是日本福島核災事故,對「輻射」更是避之唯恐不及。

但,輻射真的這麼可怕嗎?自古至今,人類都生活在充滿陽光、空氣、水與輻射的自然環境中。「只要正確認識它、瞭解它,熟悉它的特點,就能去除不必要的擔憂,不會再有莫名的害怕,」曾出版「身在輻中要知輻—漫談輻射」一書的清華大學工程與系統科學系教授葉宗洸說。

前清大原子科學系副教授,從事輻射科普教育27年的中華民國輻射防護協會(簡稱輻防協會)董事長張似瑮指出,輻射來源分成兩類,分別是存在於天然環境的自然背景輻射(或稱天然游離輻射),以及人造的游離輻射。

香蕉含鉀-40放射性物質,平均每根的活度約15貝克 

天然游離輻射,包括來自外太空的宇宙射線,單一最大輻射源就是太陽;再來是地表的輻射,土壤和岩石都含有天然放射性核種(鉀-40、鈾-238、釷-232等)所產生的輻射。因此動植物內,也含有微量天然放射性物質。例如香蕉就含天然的鉀-40放射性物質,平均每根的活度約15貝克,活度愈大表示放射性愈強。

第三是空氣中的氡。氡氣是一種天然的放射性氣體,是天然輻射的最大來源;第四是人體內的輻射,透過呼吸、飲食而進入人體,以及體內自然存在的放射性核種。例如人體肌肉含放射性的鉀-40,平均每人約3700貝克,愈年輕有力者,鉀-40的輻射含量愈高。

資料來源:原能會圖/資料來源:原能會

其中,宇宙射線的輻射劑量跟海拔高度有關,愈接近天空輻射愈強。以12月8日下午3點35分,輻射偵測中心在全國57個監測站的即時輻射劑量率來看,輻射值最高的是合歡山,為0.146微西弗/時,核二廠所在地萬里0.072微西弗/時、核三廠所在地的恆春是0.04微西弗/時,而蘭嶼低階核廢料貯存場門口僅有0.028微西弗/時,台北盆地是0.062微西弗/時、彰化是0.08微西弗/時。

根據輻防協會長年的監測發現,核一廠除役前後的自然背景輻射幾乎沒有變化,顯示核電廠的營運,並沒有增加背景輻射。

張似瑮進一步解釋,地球受大氣層保護,宇宙輻射對民眾影響並不大,但所處位置愈高,因空氣稀薄,接受宇宙輻射的曝露愈大。

一般而言,每升高1500至2000公尺,宇宙射線會增加一倍,所以搭乘國際航線(約3萬5000英尺)比搭乘國內航空(1萬9000英尺)所接受的宇宙輻射還要高。

輻射劑量甚至跟飛行時間成正比,航程愈長累積的輻射愈多,例如從台灣往返美國西岸一趟,累計輻射劑量達0.09亳西弗,相當於照射三張X光片。所以從事長程航班服務的空服人員,或經常搭機的空中飛人們,確實比一般人暴露在較高的輻射當中。

人造游離輻射與現代人密不可分,使用頻率愈來愈高

由於每個地區因所處緯度、自然環境、飲食習慣、居住建材不同,天然輻射值也不同。目前全球每人每年平均接受的天然背景輻射劑量約為2.4毫西弗,台灣約1.6毫西弗,美國是3.6毫西弗,印度的喀拉拉邦地區則高達5至15亳西弗。

第二種輻射來源是隨著科學的進步,被廣泛應用於醫療、農業、工業、學術研究等地方的輻射源,或是其所產生的放射性物質,被稱為「人造游離輻射」。

儘管人造輻射的發展不過近百年,卻與現代人密不可分,使用頻率也愈來愈高。根據美國輻射防護與測量委員會(NCRP)2006年的統計數據顯示,美國民眾接受的輻射曝露,天然已降至50%,人造醫療增至48%,其他2%。

15年後的今天,雖無最新調查數據,可想而知來自醫療的輻射劑量鐵定更多了。

資料來源:原能會圖/資料來源:原能會

葉宗洸笑說,大家很畏懼「核電」的輻射,卻不擔心X光、斷層掃描檢查的輻射,就是從小沒有接受正確輻射教育的結果。

其實,所有會產生輻射的放射性核種,不管天然或人造都具有「輻射強度隨時間增加而遞減」的特性,經隔離衰變一段時間後,均能降至安全範圍。不過,由於核種的半衰期不同,有些核種僅需幾秒鐘,有些需要數萬年甚至數十億年的時間,才能將活度降到安全程度。

而鈷60就是人造輻射中,最常見的放射性核種,半衰期5.26年,擱置5.26年後,活度會減少一半,50年後約是原來的1/1000,再經50年的活度會降為百萬分之一,放射性已衰變殆盡。

由於放射性核種衰變時,會釋放輻射能,人體如大量吸收這些能量,有可能對DNA造成傷害,有的細胞可自行修復,有的則因無法修復而死亡,也有可能因此發生細胞突變,導致罹癌、基因突變、及各種異變性質疾病。這就是為何放射性廢棄物要被嚴密列管、謹慎處置的原因。

現在視為棘手的用過核燃料,將來有可能變搶手貨?

為何外界常將核能與輻射混為一談?核能就是透過鈾-235被中子擊中後,分裂成兩個較小的原子核,這個過程稱為核分裂反應,核分裂的同時,所釋放出來的能量就稱為核能。 

由於鈾-235是會產生輻射的放射性核種,所以民眾一聽到「核能」「核電」,就與輻射畫上等號,「其實,鈾元素表面的輻射強度非常低,即使手持也不具有危險性,」葉宗洸特別強調。

而核能發電就是利用核反應器內,鈾燃料棒發生核分裂產生熱能,將水加熱變成蒸汽,蒸汽推動汽輪機,汽輪機再推動發電機,而產生電力。

清華大學原子科學院院長李敏指出,核電燃料體積小、重量輕,運輸貯存方便;發電成本不易受國際能源價格波動影響;也不會造成空汙與排放二氧化碳,是穩定可靠的電力來源。在全球能源日益缺乏、2050淨零碳排的呼聲下,核電是重要的選項之一。

清華大學原子科學院院長李敏。取自國立清華大學校友服務中心臉書圖/清華大學原子科學院院長李敏。取自國立清華大學校友服務中心臉書

但是核電廠也會產生核廢料,分為低階放射性廢棄物以及用過核燃料,用過核燃料(又稱乏燃料)的放射活度高,其中也含有來自分裂產物的長半衰期核種,對人體及其他生物具危險性,所以乏燃料必須妥善貯存於嚴密的防護設施中,以降低對環境的影響,目前人類正在尋找這些用過核燃料的最終處置場。

不過,隨著科學的進步,乏燃料很快會變成搶手貨。葉宗洸指出,乏燃料仍有相當大的能量沒被使用,透過成熟的再處理技術,可進一步提煉出可用的燃料,剩餘不能用的體積已不到原本的1/10,經由玻璃固化再進行地下永久處置,對環境不會造成影響。「也就是說,現在認為棘手的用過核燃料,未來不僅可繼續發電,發完電後,還可以讓核廢減量」。

人類暴露在少量自然與人造輻射中,不會影響健康 

到底要如何辨別輻射對人體的影響程度?主要是看輻射劑量的多寡。

其實,人類暴露在少量的自然與人造輻射中,並不會影響健康。而且輻射劑量與輻射源距離的平方成反比,所以各國尋找最終處置場時,都盡量找人煙稀少的地方或無人島。

即便是直接接觸輻射的工作人員,也會根據國際輻射防護委員會的規定管理,每人每年不能累計超過50毫西弗,總計五年不能超過100毫西弗。

目前台灣使用的游離輻射設備大概有3萬4000台,例如X光機,從業人員約5萬人。人員進入管制區工作時,都必須配戴輻射劑量佩章,每月都會記錄累計。一旦超過規定,就會被調離現場。

尤其是一般民眾的年劑量限值更低,僅1毫西弗,是工作人員的1/50,但超過此數值不代表一定有危險,這是基於輻射防護的考量所訂下的法規標準,十分保守,張似瑮說,「如果我一年受到1個毫西弗的輻射劑量,甚至50毫西弗,我一點都不會擔心」。

就在31年前的1990年6月,清大原子科學院、原子能委員會、核能研究所、台電等機構的學者專家,鑑於長久以來,輻射(核能)在社會引起諸多討論,如環境、健康、法律等問題亟待解決,發起籌組輻射防護協會,希望能推廣正確的輻射防護知識,並訓練醫療、工業、農業等領域所需的操作員、技術人才。

遺憾的是,針對一般民眾的輻射知識推廣成果並不顯著,張似瑮說,「輻防協會力量很有限,我們不再設定目標,因為根本達不到,能辦多少場科普活動,就盡量去做。」

張似瑮發現「孩子比成人的接受度高」。過去十幾年來,她到小學、國中、高中、大學去推廣輻射知識,當經費充足時,一年可舉辦幾十場演講,發現孩子吸收能力很強。

有一間連續宣導兩年的新北市某高中,讓她非常驚訝,當拿出儀器檢測,竟出現比一般教室還高的輻射時,有一位同學馬上說,「老師,因為講台的地板是花崗石,當然輻射比較高!」這位同學把之前教的知識都聽進去了,所以知道花崗石可能含有較多的天然放射性物質,輻射自然比一般的教室還要高。

師大試教完成的輻射小學教材,已被束之高閣不知去向

其實,原能會曾在90年代末期,委託師大設計有關於輻射的小學教材,藉此讓孩子獲得正確觀念,不僅教材製作完成,也到小學試教了。未料,2000年政黨輪替後,教材就一直被放在倉庫裡。2009年時,原能會曾向教科書出版商提議是否可將輻射教育編進小學課本,卻被婉拒「實在沒有辦法,不方便將輻射、核能編進去。」

直至今日,這些花了心血完成的輻射教材,早已不知去向!讓老師跟志工們扼腕歎息。2016年時,當張似瑮歡天喜地拿到韓國免費授權的兒童輻射繪本,到處找出版社合作時,沒想到卻四處碰壁,沒有人願意承接。

新政府甚至還將「反核」的內容置入教科書。2019年4月,多個環團代表向總統蔡英文「告御狀」,指教育部不做反核、綠能教育。葉宗洸說,檢視自然科的教科書內容總會「特別強調」核電有安全疑慮的缺點,並重提過去三大核子事故後輻射外釋所造成的影響;或是台灣地區多地震,可能對核電廠安全造成威脅、核廢料目前仍無解決辦法……。

清華大學工程與系統科學系教授葉宗洸。葉宗洸老師提供圖/清華大學工程與系統科學系教授葉宗洸。葉宗洸老師提供

葉宗洸歎口氣說,非常少國家像台灣這樣,從不願意給孩子正確的輻射、核能知識,導致民眾聞「輻」而色變,只要談到核能就被曲解成「擁核」「反核」之爭,「台灣社會很不科學,很難用數據辯證討論事情。」

幾年前,前原能會主委歐陽敏盛接受《遠見》訪問時笑說,輻射不是鬼,它來有影去有蹤,有憑有據,都可用儀器量測得到。至於民眾擔心的核廢料問題,就交給專家處理,不必過於驚慌。

李敏認為,「擁有正確的觀念,就不會恐懼,可怕的不是核能跟輻射,而是以訛傳訛的錯誤訊息。」

將半輩子青春都奉獻給輻射教育的張似瑮笑說,除非從小學開始普及教育,否則很難讓更多人認識輻射,「儘管困難重重,但如果現在不做,永遠就是0,至少我會一直努力做下去,能教會一個孩子是一個。」

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