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受保護的內容: 災難降臨,我們準備好了嗎?淺談災難風險(上)

活躍星系核_96
・2010/09/01 ・74字 ・閱讀時間少於 1 分鐘

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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日本福島的核廢水該流向大海嗎?——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/10/29 ・5063字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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  • 作者/張郁婕
    • 日本大阪大學人間科學研究科、清大工科系畢
    • 現為國際新聞編譯
  • Take Home Message
    • 自 2011 年福島第一核電廠發生事故後,為了冷卻反應爐和防範地下水受汙染而每天產生核廢水,目前儲水空間即將不足。
    • 雖然經處理過後的核廢水含有放射性物質,不過濃度低於排放標準,日本政府將核廢水排放到海洋的做法獲得國際原子能總署背書。
    • 日本漁業業者相當不滿、認為有其他解決方案,臺灣政府僅表達「遺憾與反對」,並無進一步作為。

福島第一核電廠自 2011 年發生事故後,時隔 12 年再次躍上多國新聞版面。但這次不是因為災後核電廠除役與復興、訴訟或是 Netflix 上架的日劇《核災日月》,而是存放在福島第一核電廠廠區內的「核廢水」即將排放大海。福島第一核電廠的「核廢水」從何而來?又為什麼要在這個時間點排入大海?

時隔 12 年再次躍上多國新聞版面。但這次不是因為災後核電廠除役與復興、訴訟或是 Netflix 上架的日劇《核災日月》,而是存放在福島第一核電廠廠區內的「核廢水」即將排放大海。圖/IMDb

回到地震發生時的核電廠

時間回到 2011 年 3 月 11 日。當時東日本大地震與隨後而來的海嘯摧毀了福島第一核電廠的電力系統,導致核電廠在停機之後無法持續注入冷卻水,直到反應爐冷卻。因此發生 1、3、4 號機組氫氣爆炸、1~3 號機組爐心熔毀,以及 1 ~ 4 號機組輻射外洩的事件 註1。這次事故更被歸類為國際核能事件最高級別(第 7 級)的最嚴重意外事故。

在事故發生後,首當要務就是持續冷卻反應爐,直到反應爐的溫度降低。冷卻反應爐需要水,所以當時曾引進海水作為冷卻水。這些在福島第一核電廠事故當下出現在廠房內、遭到放射性核種汙染的水,就是日後的「核廢水」。加上當地曾遭到海嘯襲擊,因此這些受到輻射汙染的核廢水也含有鹽分。

但廠區內受到輻射汙染的水並不是只有事故發生當下出現在廠房內的水,事故發生後只要雨水剛好落在福島第一核電廠廠房上,或是地下水流經福島第一核電廠房底下,都會受到放射性核種汙染。

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保護地下水也會產生核廢水

作為營運福島第一核電廠的東京電力公司,在事故發生後的首要任務就是防止更多乾淨的水遭到輻射汙染,同時也要防止受到輻射汙染的水流出廠房外。所以他們在福島第一核電廠 1~4 號機組外加裝擋水牆,希望隔絕乾淨的地下水流經廠房底下,但這些擋水牆實際上無法有效防止地下水從四面八方流經福島第一核電廠正下方。

再考慮到水的流向,寧可讓乾淨的水流進廠房底下受到輻射汙染、也不能讓受到輻射汙染的水外流,所以東京電力公司必須一直抽取廠房內部受到輻射汙染的水,讓廠房內的地下水位略低於廠房外的水位;但在抽水時又不能使廠房內的水位低太多,否則將會一口氣湧入更大量的地下水、產生更多受到輻射汙染的水。

時至今日,東京電力公司仍每天汲取流經 1~4 號機組的雨水與地下水,使得福島第一核電廠即使到現在,每天都還是會產生核廢水。經過 12 年來的各種嘗試,近年新增的廢水總量已有減少的趨勢,去(2022)年每日平均產生約 90 公噸的核廢水,已是事故發生以來最低的數值。

攝於 2011 年 3 月 16 日從左到右分別為 4、3、2、1 號機。圖/wikipedia

如何處理核廢水?

受到輻射汙染的水在被排放之前需要經過幾道淨化流程。首先是利用「銫吸附裝置」除去水中一部分的銫(caesium, Cs)和鍶(strontium, Sr),再經過淡水化裝置除去水中的鹽分,否則海水中的鹽分會侵蝕、損害廠房設備。接下來這些水有兩種命運:循環再利用或是成為核廢水。

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循環再利用

循環再利用是指受到輻射汙染的水經上述淨化處理後,可以回到福島第一核電廠 1~3 號機組,作為反應爐的冷卻水及輻射防護屏障。即便如此,這些受到輻射汙染的總水量遠多於福島第一核電廠 1~3 號機組的需求,所以絕大多數的水被汲取上岸後,都得存放在福島第一核電廠廠房內一桶又一桶的巨大水槽內,成為沒有其他用途的核廢水。

ALPS 處理水

為了降低核廢水的放射性核種濃度,這些存放在巨型水槽內的核廢水會經過專為福島第一核電廠事故設計的多核種除去設備(advanced liquid processing system, ALPS),而經過 ALPS 淨化處理的核廢水又稱「ALPS 處理水」。

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「多核種除去設備」,顧名思義利用物理或化學方法,大幅降低 62 種人造放射性核種的濃度 註2,但唯獨不能處理氫的同位素——氚(tritium, 3H)。這不是因為多核種除去設備成效不彰,而是即便開發其他設備也很難將氚從水中分離。

由於水分子包含氫原子,而氚和氫是同位素,它們的物理性質和化學性質幾乎一樣,難以使用物理或化學方法將它們分離,因此無法利用 ALPS 或其他方式濾掉氚。

福島第一核電廠內水循環示意圖。圖/科學月刊 資料來源/東京電力公司

快滿出來的核廢水

事實上,福島第一核電廠以外的一般核電廠所排放的廢水當中就含有氚,不過在一般情況下並不會特別放大檢視核電廠廢水當中的氚濃度。

此外,自然界中本來就含有氚,我們日常在使用或是飲用的水中也含有非常微量的氚。例如臺灣對飲用水中氚的容許濃度標準為每公升 740 貝克(Bq),並沒有要求零檢出,也就是數值低到儀器驗不出來的程度。

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但福島第一核電廠的核廢水並不一樣,因為這些是流經福島第一核電廠、遭到人造放射性核種汙染過的水。即使是已處理過的 ALPS 處理水,除了氚之外還是包含低量、因反應爐爐心熔毀而外洩的人造核種,並不能直接排到自然界中。

所以這些水自福島第一核電廠事故以來,被汲取上岸後就一直存放於福島第一核電廠廠區內。

然而福島第一核電廠廠區空間有限,按照它每天產生核廢水的速度來推算,今(2023)年 4 月最新的估計是最快在明(2024)年 2 月以後儲水空間就會不足。該如何為這些存放在廠區內的核廢水找尋新的出路,就成了近年難題。

這個問題在 2013 年討論之初,曾列舉了排放到大海、注入地層、埋到地底下、電解成氫氣後排放到大氣中、轉換成水蒸氣排放到大氣中五種方法。經多年評估、討論後,日本政府在去年決定選用國內、外最常見的核電廠含氚廢水的排放方法,在確保廢水中的放射性核種的濃度符合標準 註3、沒有超標的情況下,就能將核廢水稀釋後排放到海洋。

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ALPS。圖/wikimedia

民眾為什麼反對?

早在日本政府確定選擇「排入大海」這個方案前,就有許多反對聲浪。最主要的原因就如前面所說,福島第一核電廠核廢水和一般核電廠的廢水差異在於含有爐心熔毀釋放的人造放射性核種,氚只是這些放射性核種當中的其中一種。

即便福島第一核電廠核廢水在 ALPS 淨化處理後,除了氚以外的放射性核種濃度大幅降低,且符合科學上的排放標準,但和「沒有發生事故」的核電廠廢水相比,內容物組成還是有所不同。

不過國際原子能總署(International Atomic Energy Agency, IAEA)在今年 7 月公布的報告書表示,目前日本提出的方案符合國際安全標準,ALPS 處理水的輻射量也極低,幾乎可以無視輻射對人體或環境的影響,國際水域也幾乎不會因此受到影響。與此同時,IAEA 也會與第三方機構持續監測、分析 ALPS 處理水排放的狀況。

但上述都是關於核廢水放射性物質濃度是否符合目前科學認定的安全標準討論,撇開在科學上是否經得起檢驗、一翻兩瞪眼的檢測問題,民眾願不願意接納這些「科學上的論點」,有時還會有情感方面的考量。

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對於福島漁業來說,政府好不容易才在 2021 年解除試驗性捕魚,當地漁業才正準備要復甦。更何況日本政府先前曾承諾在未取得漁業相關業者的理解之前,不會將福島第一核電廠的核廢水排入大海,但現在的態度卻是要趕在福島第一核電廠放不下更多核廢水之前,陸續將核廢水排入大海,讓當地漁業業者相當不滿。

受核放射線影響,阿武隈川被禁漁10年。圖/wikimedia

此外,也有一派反對聲浪認為日本政府僅因經濟效益考量,而選定「排入海洋」的解決方案,考慮不夠周全、詳盡。雖然規模不同、在日本也未曾將含氚的廢水先蒸發成水蒸氣後排放,若採用這種做法或許就能大幅降低對海洋生物的危害。

也有民間團體提議,如果認為核廢水太占體積,將 ALPS 處理水混合類似水泥的材質進行固化處理,就能堆疊起來繼續存放於福島第一核電廠廠區內,而不會汙染到廠區外的環境。但上述這些做法仍有實務上的困難之處,例如廢水蒸發會影響到陸域環境、固化處理後仍會繼續消耗存放空間等。

在臺灣的我們會被影響嗎?

福島第一核電廠核廢水排放在即,臺灣行政院原子能委員會(原能會)近年多次重申福島第一核電廠的廢水是核電廠事故後的廢水,不能和一般核電廠排放的含氚廢水混為一談。

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也許值得慶幸的是,臺灣和日本的直線距離雖然很近,但洋流方向卻未必如此。福島第一核電廠的核廢水排放後,會因為太平洋的環流系統流向,先往東朝美國加州附近水域擴散,再順時針繞來臺灣。

根據原能會的試算,最快要四年後才會流至臺灣附近海域,屆時放射性物質的濃度已低於儀器偵測極限,濃度低到難以被偵測,不會對臺灣附近海域造成輻射安全上的危害。

但中央研究院環境變遷研究中心研究員吳朝榮以過去觀測的海洋數值模擬,福島第一核電廠的核廢水排放後最快一年內就能抵達臺灣附近海域。

目前原能會已和漁業署、氣象局等跨部會合作監測福島第一核電廠核廢水的擴散狀況並進行漁獲、水產的輻射檢測,相關資訊都公開在「放射性物質海域擴散海洋資訊平台」隨時供民眾查閱。

在臺灣的我們暫時不需要過於擔心福島第一核電廠的核廢水會影響臺灣水域,核廢水排放海洋對環境的衝擊也會遠小於福島第一核電廠事故發生之初的狀態。臺灣方面針對日本食品的輻射檢驗標準仍高於歐、美國家,在現行邊境輻射檢驗標準下毋須過於擔心。

註解

  1. 當時 4 號機組處於定期檢修期間,反應爐內並沒有燃料棒,爆炸原因為與 3 號機組共用管線。當 3 號機組爐心熔毀後,放射性物質和氫氣隨著共用管線流入 4 號機組而發生氫氣爆炸。2 號機組雖然免於廠房爆炸,但 2 號機組內部也發生爐心熔毀,當時為了釋放 2 號機組內部壓力避免發生氫氣爆炸,曾將 2 號機組內部含有放射性物質的氣體釋出,造成輻射外洩。
  2. 放射性核種指的是會自然釋放輻射的放射性元素,依據這些放射性元素的形成方式,又可分為存在於自然界中的「天然核種」與「人造核種」。核電廠發電過程產生的放射性元素,都屬於人造核種。
  3. 目前日本針對福島第一核電廠「核廢水」濃度規範是:
    a.針對所有放射性核種整體的有效輻射劑量須低於每年 1 毫西弗(mSv/year)。
    b.除了氚以外的其他放射性核種實際濃度佔該核種告示濃度的比值總和(稱為「告示限度比」或「告示濃度比總和」)必須<1。

參考資料

  • 行政院原子能委員會,2023 年 6 月 13 日。原能會成立跨部會合作平台,做好日本福島含氚廢水排放因應準備,行政院原子能委員會
  • 台灣科技媒體中心,2023 年 6 月 13 日。「日本將排放含氚核廢水」專家意見,台灣科技媒體中心
  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 9 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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科學月刊_96
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非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

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精神個案系列:間接死於日本 311 地震
胡中行_96
・2023/07/27 ・1668字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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2011 年 3 月 11 日,日本發生大地震與海嘯,造成福島核災。位於福島縣雙葉郡,5 家有精神病房的醫院隨即關閉,一下減少了 901 個該科的床位。[1]其中廣野町的高野病院,[2]距離福島第一核電廠 22 公里。院長本來希望避免大規模撤離,無奈原有的 88 名工作人員,到 19 日時,只剩 13 名。災後劇減的人力和物資,只夠照顧臥床的重症病人。於是,包括精神科在內,所有具活動能力的病患,終究踏上了旅程。[1]

2011 年地震後的福島第一核電廠。圖/Digital Globe on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

反覆轉院

載著 37 名精神病患的巴士,由高野病院出發,開往 250 公里外,遠在埼玉縣的 A 醫院。[註]每個人的紙本病歷,之後才會另外送達;而照慣例該有的轉診摘要,則因工作量超載被直接省略。長途車程中,縱有醫護及行政人員隨行,部份病患水份仍攝取不足,出現脫水的現象。[1]

福島第一核電廠(Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant)、雙葉郡(Futaba District)和高野病院(Takano Hospital);以及 A、B 醫院的位置。圖/參考資料 1,Figure 1(CC BY 4.0)

一名時年 53 歲,右邊視力及聽力受損,且罹患思覺失調症(schizophrenia)的男子,也在這班車上。他父母雙亡,又缺乏家族的經濟和社會支援,所以從 29 歲起就住在高野病院。[1]

精神病患對環境變化的適應力,較普通人差。長途轉院的過程,可能給他們帶來極大的壓力。再加上有些思覺失調症的病患,不容易及時告知身體狀況,或會延誤疾病的診斷與治療。抵達 A 醫院後,男子雖然沒有口頭抱怨身體不適,但是起床、進食、排泄及沐浴等,日常活動需要的協助增加。[1]

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2011 年 4 月 27 日,醫療人員突然發現男子有血便,立刻將他連同病歷摘要,轉往東京都三級的大型醫療院所──B 醫院,[註]接受內視鏡檢查與加護醫療。男子的精神狀況,平時靠 haloperidol 維持穩定。許多抗精神病藥物都有便秘等副作用,得長期服用瀉藥疏通。不過此時為了檢查,必須暫時停止使用後者。[1]

4 月 28 日和 5 月 9 日,他於 B 醫院分別做的上消化道內視鏡(oesophagogastroduodenoscopy,俗稱gastroscopy,即胃鏡)與大腸鏡(colonoscopy),都查無異狀。在血便逐漸自行消退的同時,男子因為太久未吃瀉藥,而產生腸阻塞(ileus),整個人變得非常虛弱。可是 B 醫院的醫療團隊,似乎未曾取得完整的交接資訊,因此沒有恢復用藥。[1]

等到 5 月 11 日,轉回熟悉的高野病院,男子已經完全臥床,無法自主活動,而且溝通困難。有段時間醫療團隊讓他禁食,以改善腹部的症狀。24 日恢復正常飲食後,他卻胃口欠佳。[1]腸道阻塞可能引發嘔吐,若不慎吸入嘔吐物,肺部便有發炎的危險。[3]或許就是這樣,男子於 6 月 30 日開始發燒。7 月 1 日的胸腔電腦斷層掃描,顯示吸入性肺炎(aspiration pneumonia)與肋膜積水(pleural effusion)。儘管投以抗生素,他還是在 8 月 16 日因病過世。[1]

肺臟(lung)、肋膜(pleura)與肋膜積水(pleural effusion)。圖/Cancer Research UK on Wikimedia Commons(CC BY-SA 4.0)

預防憾事

福島核災那段時間,被迫轉院的各類病人,與沒撤離的相較,死亡風險明顯上升;而普遍來說,大型災難後,精神病患的死亡率,又比一般民眾更高。報導這則個案的作者群認為,提供病患合宜治療的義務,不適用於重大災難等情形;並指出根據日本《民法典》,從緊急撤離到事後回院期間,醫院都沒有追蹤病患的責任。然而他們也表示,如果有比較簡單明瞭的病歷摘要,以及統一互通的雲端醫療紀錄,應該多少可以預防此類憾事。[1]

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備註

原個案報告未寫出 A、B 兩家醫院的全名。

參考資料

  1. Sonoda Y, Ozaki A, Hori A, et al. (2019) ‘Premature Death of a Schizophrenic Patient due to Evacuation after a Nuclear Disaster in Fukushima’. Case Reports in Psychiatry, 3284153.
  2. 医療法人社団養高会 高野病院」高野病院(Accessed on 17 JUL 2023)
  3. Vomiting’. (JUN 2021) Healthdirect Australia.
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胡中行_96
169 篇文章 ・ 65 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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災難事故現場,「初級檢傷分類」評估大量人員傷亡
careonline_96
・2023/03/09 ・834字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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發生地震、火災、爆炸、交通事故或是參加大型活動時,可能出現大規模災難,導致大量人員傷亡。

由於傷亡人數眾多,所以在事故現場會先進行「初級檢傷分類」;評估能否行走、是否有呼吸、脈搏、能否聽從指令。

  • 可以行走的傷患會標示為「第三優先」;
  • 如果呼吸小於30下、橈動脈有脈搏、能夠聽從指令,會標示為「第二優先」;
  • 如果呼吸大於30下、橈動脈無脈搏、無法聽從指令,會標示為「第一優先 」;
  • 如果沒有呼吸、沒有脈搏、無法聽從指令,會標示為「死亡」。

救護人員會快速檢傷、重複評估,並依照優先順序轉送傷患,希望在有限的人力、資源、時間下,搶救最多的傷患。

倘若你正好身在現場,務必評估現場並確保自身安全,請保持冷靜,切勿圍觀、干擾大量傷患作業程序的進行,狀況許可時再依照救護人員的指示提供協助。

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駭人的災難可能造成「創傷後壓力症候群 PTSD」,而讓人出現嚴重焦慮、睡眠困擾、暴躁易怒、難以專心、責怪自己或他人等症狀。如果症狀延續一個月以上、持續惡化、已對工作與日常生活造成影響,便要盡快尋求專業醫療人員的協助!

災難無法預知,平時多一分準備,才能少一分傷害。