核污染

石鏡泉、吳國雄

健康快車

TEXT:石鏡泉、吳國雄PHOTO:由作者提供

14/09/2023

　　2023年8月24日，日本啟動核污染廢水排海。從科學角度看，福島核電站核事故後受污染廢水在根源、放射性核素種類、處理方式等與正常核電站運行產生的廢水有很大不同。福島排放的廢液中含有放射性核素，而核電站排放的廢液通常不直接與燃料棒接觸，基本上不含放射性核素。

正常核電站的排放水

　　核電站在正常運作時，反應堆核燃料棒在發電時產生的熱量輸送至蒸汽輪機（圖一），封閉的冷卻系統，利用雙閉環的迴路設計，把內部熱源與多餘熱量排到外部環境，整個過程，使用的冷卻水是完全沒有接觸核原料。正常運作下，核電站中產生的核裂變產物，燃料棒或燃料板被封閉在反應堆內部，排出的冷卻水帶放射性核素非常低。

史丹福大學核電廠示意圖（3=反應堆；4=燃料棒；2=外冷卻塔；9=發電機）

（圖片來源：史丹福大學教材）

核污水的產生與排放

　　當核反應堆受到破壞，冷卻系統功能失效，核反應堆過熱，並把隔離保護罩甚至把燃料棒溶掉，導致帶放射性的蒸氣凝結變回液態水，核電站無法收集和回收，令到冷卻設備直接與充滿核素環境接觸，產生了帶放射性核素的廢水，這就是福島核電站在地震海嘯後的情況（圖二）。當被核污染的廢水與持續加進的新鮮冷水，反複在反應堆內循環、稀釋，再混和地下水後排入太平洋，形成二級循環惡性污染（圖三）。

　　福島核事故中，所有本應被封閉在燃料棒中的放射性物質都暴露在外。燃料棒本身已經熔化，而產生的放射性物質不斷滲入水中，形成了核污染水。核污染水追根溯源是來自核燃料殘渣，福島事故後核燃料熔毀產生的核燃料殘渣，含有1,000多種核素，地下水及雨水和這上千種核素接觸後便形成了核污染水，可想而知，這些廢水與一般核電站排出的冷卻水根本不同。

東京電力公司公報被破壞後的核電廠和ALPS排廢水入海架構

（圖片來源：東京電力新聞稿）

圖三：東京電力公司TEPCO發放廢水排污的具體流程圖

（圖片來源：東京電力新聞稿）

國際核廢水處理方式

　　核廢水中有氪-85、氙-133、鍶-90、碘-131、銫-134、銫-137等放射性核素，處理核廢水的根本要求是保證含有的放射性元素完全衰變，降低對人的輻射危害度至安全水平，而後才能在國際組織監督下進行處理。

　　目前核廢水的處理方法有多種，如通過火箭裝載發射太空、注入地層、排放入海，但實際上這些手段只是飲鴆止渴，轉移核輻射危害，故大多建議將核廢水存儲在特殊材料製成的儲存罐中，等待未來科學攻破此難題再予解決。

FoE Japan對福島核處理水所含放射性元核素水平統計

（圖片來源：FoE網站）

核廢水的危害

　　日本地球之友（FoE Japan）曾對福島核處理水所含放射性核素作出統計（圖四），日本的所謂「處理水」即核廢水中的64種放射性核素，只有28%符合國際標準，其餘72%超標，而最高超標達19,909倍。

　　放射性核素會在海洋生物中不斷積蓄，人類打撈食用海洋生物，也同樣會在人體內不斷積蓄，對人體產生危害，這就是生物富集效應。

　　核廢水污染飲用水，進而污染土壤及陸地動植物。一旦處理不當，便會對環境和生物帶來巨大危害。

　　德國海洋科學研究機構指出，福島沿岸擁有世界上最強的洋流。受海洋洋流影響，核廢水排入太平洋後，預計140天後，核污染將影響東海及南海領域，只1年核污染將覆蓋整個北太平洋，10年後蔓延至全球海域。

　　大氣迴圈會將核污染水蒸發到雲層，再化作雨水灑遍地球每個角落，如日本海岸不定期受到季候風或颱風吹襲，將加速放射性核素散播全球，潛在的危害難以估量。當年切爾諾貝爾事故（Chernobyl disaster），只10天時間便把帶核素微粒經空氣傳播到整個歐洲包括北歐。

　　福島核污染水含有60多種放射性核素，如氚、碳-14、碘-129等，其中很多核素目前尚無有效處理技術。因此處理後的核廢水，根本無法使達到可飲用級別。

生物富集效應

　　生物富集效應（Biomagnification）多與核生態環境直接或間接拉上關係，生物體從周圍環境中吸收某種物質，在體內積蓄，生物體內的生理作用使物質積蓄的濃度超過環境中濃度，愈往食物鏈頂端，濃度愈高。

　　福島這些放射性核素進入海洋生態環境以後，氚還不是最危險的，對人類、對海洋生物影響危害最大的是碳-14和碘-129，碳-14的半衰期約5370年，碘-129的半衰期更長，約1,570萬年。碳-14會在海洋生物如魚類的體內積蓄，積蓄的豐度或濃度達到氚的50倍。海水中的碳-14可以在大海中長期存留，永久積存在海床深處，經過海洋生物食物鏈的層層富集和濃縮進入人體內。

　　另外其他核素對人體引發的病變也不容忽視，鍶-90易積存在骨骼中，銫-137容易存留在肌肉中。

　　• 90Sr鍶-90 可能引發白血病

　　• 137Cs銫-137 可能導致腫瘤與多種癌症

　　• 129I碘-129 可能導致甲狀腺癌

　　• 14C碳-14有損害人類DNA的潛在危險

　　放射性核素還會損害遺傳物質，引起基因突變和染色體畸變，使一代人甚至幾代人都受到影響。據研究報告，銫-137在骨骼中沉積，可長達29年之久，最終誘發骨骼及周圍組織癌症、白血病及循環系統疾病的發生。

攝入人體途徑

　　核放射性物質可以經過消化道、呼吸道和皮膚這三條途徑進入人體。進入人體的放射性物質，在人體內繼續發射多種射線引起內照射（如在身體裏一把持續發射子彈的槍）。當放射性物質達到一定濃度時，便能對人體產生損害。

1、飲食攝入，富集了核素的魚類海產被人類吃進體內。

2、呼吸攝入，入海的核素可能會通過蒸騰作用進入空氣。

3、在特定內核素含量極高的海域，人體若接觸該海域，放射性物質可能被直接照射進入體內。

　　經過海洋生物食物鏈的不斷富集，會讓放射性核素不斷濃縮。人類作為食物鏈的頂端，通過食用海產食品，如同間接地攝取了海水中的各種放射性物質，最後人體內積蓄的放射性物質便會超過安全劑量。