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核二退場，核廢料還要放 20 年！又該何去何從？
國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!!
核二廠已經在 3 月 14 日正式退役，完成 40 年的發電任務；但你知道嗎？還得要再花 25 年，才能完成全部的退役工作。
而高階核廢料 -9620 束的核燃料棒，依照國際原子能總署（IAEA）建議，需要在遠離人類的地方儲存 20 萬年，然而它們至今仍留存在核二廠內，無處可去。
核廢料該何去何從？ 安全嗎？其他國家又是怎麼處理的呢？再者，難道核廢料不能再利用嗎？
核廢料該去何處
相比於其他發電方式，核能發電要退場可不簡單；未來 25 年的旅程中，包含 8 年的停機觀察、12 年的拆除，以及 5 年的觀察及復原階段。在漫長的退役過程中，除了審慎評估核污染的狀況以外，衍生出的核廢料去留，更是大家最關心的事情。
核能發電過程中，所產生的放射性廢棄物主要分兩種：半衰期長，以鈾、鈽、超鈾元素為主的燃料棒，屬於高階核廢料；其餘的核廢料，都屬於低階核廢料，像是發電廠使用的機具和產生的廢液，廠區內受污染的衣物、手套、紙張等。
而存放在蘭嶼「低放射性核廢料貯存場」的，並非是那些處理起來最棘手的燃料棒。實際上，不論是核一廠還是核二廠，真正的高階核廢料現在都正躺在燃料池內。當然，那裡不會是高階核廢料最後該待的地方，只是因為種種因素，導致下一階段的乾式儲存場遲遲未能啟用；核二廠甚至在 1991 年和 2003 年調整、擴充核電廠內的燃料池，才勉強塞進所有燃料棒。現在燃料池內擁擠的情況，一號機最後一批燃料棒甚至因為燃料池空間不足，至今仍卡在反應爐內，無法退出。
雖然不會爆炸，但是放在地表的核燃料棒，真的沒有輻射的風險嗎？在討論輻射量時，除了半衰期外，還要考慮不同元素在衰變時產生的能量大小。高階核廢料中，大約有 95% 是輻射量低，半衰期 45 億年的鈾 -238 與鈾 -235，而在剩餘材料中輻射較強的，是大部分不存在於自然界，因為核反應才誕生的人工產品超鈾元素。例如錼 -237、鈽 -239、鋂 -243 與鋦 -247，這些超鈾元素衰變時產生的輻射能量較大，半衰期也較長，是比較需要警戒的對象。
那這些高階核廢料究竟該到哪呢？根據國際原子能總署（IAEA）對於核廢棄物的管理規範，儲存核廢料時不只應考慮到對人類，還要同時考慮對環境的影響，盡可能減少廢棄物的總量，並確保最終處置場所的安全性。
台灣參考其他國家作法，燃料棒首先會在燃料池內以濕式儲存的方式繼續待數年，確定降溫、反應下降後，轉移到能讓核廢料存放超過 40 年的「乾式儲存場」，再來則是要能建立一個遠離所有生物生存環境的「最終處置場」。
乾式儲存場與最終處置場
這邊我們要先搞清楚，在反應爐中，鈾 235 是因為吸收中子才變得不穩定，進而引發一系列的連鎖反應；當我們拿掉這些亂源中子，鈾 235 是相對穩定的，半衰期甚至長達 7 億年，這也是為什麼鈾 235 能在大自然中存在，至今而沒有因為衰變而消失。
在核廢料儲存階段，還會通過放置大量的中子吸收材料在燃料棒之間，確保高階核廢料產生的中子不會引發連鎖反應。實際上，到了乾式儲存階段，僅有微弱的連鎖反應和自身衰變產生的過程會產生熱量，產生熱的速度光靠空氣的自然流動就能維持穩定。
整個乾式儲存場的設計，在經過層層阻絕後，廠區邊界的輻射標準值為每年 0.05 毫西弗。台灣人平均每年接受的背景輻射劑量約為 1.6 毫西弗，扣掉背景輻射，每年因為醫療、搭飛機所接受的背景輻射建議值建議不超過 1 毫西弗；以乾式儲存場的設計標準來說，其實不需要恐慌。另外，美國核能設備和系統供應商 Holtec 甚至做過時速 965 公里的火箭撞擊試驗，證實自家乾式儲存槽的安全性。
即便如此，有人還是會擔心天災等意外產生不可預期的後果。為了安心，我們是否能找個遠離人類的地方，永遠將這些核廢料藏起來，眼不見為淨呢？
目前國際上普遍認為，核廢料的最終去處將採用深層地質處置；將核廢料埋進 300 公尺以上的深度，數萬年甚至數十萬年。
從 1980 年代就開始，就有不少的地下示範場域進行相關研究；直到現在，預計於明年啟用、位於芬蘭地底 430 公尺的深層地質處置場 Onkalo（芬蘭語中的意思為空腔之意），最有望成為大家參考的對象。為了減少容器的腐蝕現象，核廢料會被裝在含硼的鋼罐中，外面再套一層銅膠囊，並使用膨潤土妥善密封；整座如蟻穴般的儲存場預計可以收納上方核電廠 100 年份的核廢料，並在被塞滿後，將剩餘的通道與設施重新填平。
至於台灣核廢料的最終處置場該設在哪呢？專家評估，核一、核二廠靠近第二類斷層山腳斷層，不適合作為核廢料的最終儲存場所；目前原能會還在調查適合的地點，預計 2038 年才會選定最終場所。
第四代核反應爐
核廢料這個棘手問題，除了封存以外，我們有沒有從根本解決，減少「量」的方法呢？可能還真的有，比爾蓋茲投資開發的第四代核反應爐——行波反應爐有可能可以解決這個問題。
為有效解決核廢料問題，在這個反應爐中，將過去無法作為發電原料的鈾 238 與其他核廢料作為原料。這對核分裂發電廠來說絕對是個好消息！現在的核燃料棒中能參與反應的鈾 235 僅佔 3～5%，其他 95% 都是鮮少參與反應的鈾 238，在自然界中鈾 238 的占比更高達 99.3%，如果行波反應爐可使用鈾 238 作為原料，絕對能大幅減少核廢料與需開採的鈾原料。
除了行波反應爐外，還有許多不需要持續添加核燃料、能循環發電的第四代核反應爐也正在研發當中，像是熔鹽反應爐，以及鈉冷快中子反應爐。
芬蘭深層地質處置場 Onkalo 也引出不同的聲音，畢竟如果未來第四代核電廠真的能將高階核廢料循環再使用，我們現在真的應該將之徹底封死嗎？
最後，我們還是要強調，台灣核一、核二、核三廠最後留下總計約 5000 噸的高階核廢料問題，仍不會改變。但將核廢料埋起來眼不見為淨，真的是最好的辦法嗎？你覺得這些高階核廢料又該如何處理呢？
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fierycloud
聖派翠克節創意食譜：用紫甘藍汁，染出綠煎蛋
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2023 年聖派翠克節（3月17日）前後 4 天，雪梨的愛爾蘭人於岩石區（the Rocks）聚集歡慶。最後一天（19日）早上，遊行隊伍由州訂古蹟駐防教堂（Garrison Church）出發，走至第一艦隊公園（First Fleet Park），然後在那裏唱歌、跳舞、辦市集。[1, 2]從表演服飾、面部彩繪、冰涼飲料到周邊商品，滿園綠意。筆者不僅去現場湊熱鬧，也想親手製作應景料理，卻在網路上找到用紫甘藍汁，染出綠煎蛋的非傳統食譜。[3, 4]
花青素
乍看之下，或許難以理解。畢竟多數聖派翠克節創意料理的成份，都是青翠的蔬果或食用色素；極少強調用紫色食材，渲染出綠色效果。秉持著實事求是，追根究柢的精神，筆者在下廚之前，先唸了相關的科學資料，並在此分享摘要：
花青素（anthocyanins）是一種水溶性的醣基化（glycosylated）酚類化合物（phenolic compounds），不僅帶給諸多植物繽紛的色彩，也能作為天然的食用色素。其顏色和穩定度，會受酸鹼值、光線、溫度和化學結構等影響。常見含有花青素的植物，以紅、紫和藍色為主，例如：[5]
- 紅：紅葡萄、紅扶桑、紅玫瑰、紅菽草、粉紅櫻花，以及鳳梨鼠尾草的紅花等。[5]
- 紫：黑蘿蔔、黑醋栗、紫薯、紫甘藍、紫羅蘭、薰衣草和紫鼠尾草等。[5]
- 藍：藍莓、矢車菊，還有菊苣與迷迭香藍色的花等。[5]
酸鹼值
下圖是從紫甘藍萃取出來的花青素，在不同酸鹼值的水溶液中，所呈現的顏色：當 pH 值介於 1 到 3 之間是為紅色；pH值約 4 至 6 時偏紫色；pH值 7 和 8 差不多都是藍色；到了 pH 值 9 以上，就轉為綠色。換句話說，隨著酸鹼值的改變，顏色會由酸性時的紅或紫，逐漸變成中性的藍，再過渡到鹼性的綠。[6]
在聖派翠克節的煎蛋食譜中，要利用紫甘藍汁把雞蛋染綠，必須考量到後者的酸鹼值。整體而言，雞的全蛋酸鹼值趨近中性。然而，如果分開來看，蛋白的 pH 值會從雞蛋剛被生下來時的 7.6，隨時間逐漸上升，可達9.2左右。至於蛋黃，則是從6.0，一路增加到6.4至6.9之間。[7]因此製作綠蛋的過程中，得把蛋白與蛋黃分開處理，降低後者阻止花青素變綠的機會。在筆者的實測中，紫甘藍汁與全蛋混合的效果，的確不理想，雖然不曉得是否也與蛋黃本身的顏色有關。
溫度與微波
食材保存、運送與烹調的溫度，也會影響最終的成果。文獻指出，儘管控制 pH 值，花青素若被植物本身的多酚氧化酶（又稱「多酚氧化酵素」；polyphenol oxidase）氧化，顏色仍會轉變。[5]不過，加溫能破壞多酚氧化酶的活性，用 50 至 70°C 之間的溫度煮熱，或是透過 70°C 以上的微波及其電場作用，最為有效。[8]之後花青素的顏色，便不再受氧化改變。[5]所以照著食譜微波，應該多少有助控制顏色。倒是事前冷藏雞蛋，其實會減緩 pH 值的變化。[7]這方面筆者還沒有實際比較室溫與冷藏的差別。想說從產地至超市，再到買回家，雞蛋歷經千山萬水，時光流逝，蛋白的 pH 值大概夠高了，就隨手從冰箱抓出來煮。
綠蛋食譜
原理講半天，終於來到重點了。為了減少實驗的變因，這個食譜使用的材料非常陽春。沒有涵蓋到的調味和配料，還請讀者自行發揮。不愛吃蛋或覺得慘綠有礙食慾的人，也能嘗試以少量檸檬汁或小蘇打調節 pH 值，來幫麵條或其他食物染上各種顏色。[9, 10]
材料
洗淨且切成小片的紫甘藍葉 1 小碗、分開蛋白和蛋黃的雞蛋 2 顆，以及任何適於煎蛋的油。
作法
- 將紫甘藍葉微波 1 至 2 分鐘，或是加熱到生出 10 毫升左右的菜汁即可。少量的染色效果就頗強，而且不會害得煎蛋有菜味。
- 吃掉菜葉有益健康，留下菜汁放涼備用。等降溫再做下個步驟，不然蛋還沒煮就半熟了。
- 均勻混合蛋白和菜汁。打出氣泡的話，會增添稍後成品的詭異感。
- 開中火熱油。鍋內的溫度，能使一滴汁液冒泡時，倒入剛才混合的所有汁液。
- 趁汁液半熟，趕快把蛋黃放在上面，讓它們在加熱的過程中黏起來。
- 轉小火，蓋鍋蓋，持續加熱。依個人喜好決定熟度，然後就起鍋擺盤囉！
參考資料
- ‘Sydney St. Patrick’s Day Parade & Festival’. Sydney St Patrick’s Day Organisation. (Accessed on 19 MAR 2023)
- ‘Garrison Anglican Church Precinct’. Heritage NSW. (Accessed on 19 MAR 2023)
- Helmenstine AM. (03 JUL 2019) ‘Fried Green Egg Food Science Project’. ThoughtCo.
- Mikeasaurus. ‘Real Green Eggs (and Ham)’. Autodesk Instructables. (Accessed on 19 MAR 2023)
- Khoo HE, Azlan A, Tang ST, et al. (2017) ‘Anthocyanidins and anthocyanins: colored pigments as food, pharmaceutical ingredients, and the potential health benefits’. Food & Nutrition Research, 61(1):1361779.
- V TV, Dang TH, Chen BH. (2019) ‘Synthesis of Intelligent pH Indicative Films from Chitosan/Poly(vinyl alcohol)/Anthocyanin Extracted from Red Cabbage’. Polymers, 11(7):1088.
- American Egg Board. ‘pH Stability’. The Incredible Egg. (Accessed on 19 MAR 2023)
- Bulhões Bezerra Cavalcante TA, Santos Funcia ED, Wilhelms Gut JA. (2021) ‘Inactivation of polyphenol oxidase by microwave and conventional heating: Investigation of thermal and non-thermal effects of focused microwaves’. Food Chemistry, 340: 127911.
- Helmenstine AM. (24 JAN 2020) “How to Make a Red Cabbage pH Indicator.” ThoughtCo.
- Tollette J. (14 JUN 2019) ‘How to make naturally-dyed rainbow pasta’. Thanksgiving & Co.
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記憶是陣陣花香，玫瑰令人字字難忘
國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!!
臺灣的經典偶像劇《薰衣草》完結多年，片頭曲依然深植人心：「♪ 記憶是陣陣花香／♪ 我們說好誰都不能忘～」[1]〈花香〉的音律撩起劇情回憶，歌詞所述也真有幾分科學根據。當人將特定線索與學習的內容連結，便能在睡覺時以此線索鞏固對該內容的印象，即標的記憶再活化（targeted memory reactivation）。氣味和聲音，都曾被證實是有效的線索。[2]只是進一步探討如何運用氣味強化記憶的臨床試驗，沒分送浪漫的瓶裝薰衣草，倒是散發出玫瑰香氛的甜美氣息。
單字測驗
德國佛萊堡大學（University of Freiburg）的研究團隊，在大猩猩實驗編輯器（Gorilla Experiment Builder）這個雲端平台上，建立了線上教學課程。讓以德文為母語，且對日文一竅不通的受試者，學習日文單字。內容條列的 40 組德、日雙語對照詞彙，其涵蓋 20 組名詞，以及各 10 組的動詞與形容詞。兩種語言的每個單字，都超過兩個音節。日語方面，採用羅馬拼音，沒有平假名、片假名或漢字。測試香氛如何幫助記憶的數次期中和期末考，試題範圍皆限於此詞彙對照表。[2]
分組聞香
這個研究的目的看似簡單，但是並非有鼻有腦，就能盛情參與。受試者不僅不可健忘、失眠或是嗅覺欠佳；聞香前 24 小時，還不得飲酒或使用鎮靜藥物。起先篩除條件不符的報名者，得到 195 名介於 18 至 35 歲之間的人受試。從走完整個臨床試驗的 183 人中，再扣掉某些未照規定聞香者，最後僅分析165份數據。[2]
受試者於頭3天學習、睡覺並參加期中考；結束學習階段後，在第 4、10 和 31 天，則各有 1 次期末考。此外，第 2、3 及 4 天，需額外填寫睡眠品質問卷。（如圖。）依照不同的聞香條件，他們被分為下列 4 組：[2]
- 無香組（N）：全程呼吸一般空氣的對照組。[2]
- 學習暨睡眠組（LS）：在花香中，背單字與睡覺。[2]
- 學習暨測驗組（LT）：於背單字和考試時，享受花香。[2]
- 學習、睡眠暨測驗組（LST）：背單字、睡覺及考試的三個階段，都有花香繚繞。[2]
分裝香氛
知名作家張愛玲曾寫道：「娶了紅玫瑰，久而久之，紅的變了牆上的一抹蚊子血，白的還是『床前明月光』；娶了白玫瑰，白的便是衣服上的一粒飯粘子，紅的卻是心口上的一顆硃砂痣。」[3]臨床試驗力求公平精確，也不容三心二意。就怕像談感情做選擇，惹出不必要的變因。此研究統一採用美國綠葉牌（Greenleaf）玫瑰香氛袋，從一而終，一勞永逸。[2]
莎翁說，玫瑰換了名字，依然芬芳。[4][註]同理，香氛袋改變包裝，本質依然，氣味也應該不受影響。每個受試者都領到 3 只茶包，上頭以德文寫著「學習」、「睡眠」和「測試」，代表分別使用的時段。依據各組聞香的安排差異，有些茶包填入香氛內餡，其他的則塞把碎紙充數。比方說，LS 組考試的時候不聞香，他們的「測驗」茶包，就甭想有味道。[2]
增強記憶
2023 年 2 月的《科學報告》（Scientific Reports）期刊上，德國研究團隊表示，在學習、睡眠和測驗時，都沉浸於玫瑰香氛之中的 LST 組受試者，比其他幾組多記得 8.5% 的單字。也就是說，暴露於玫瑰花香 3 天 3 夜以上，的確會增強記憶。儘管目前還不曉得，繼續下去到第幾天效果會到達極限，也不清楚香氛助長的記憶能維持多久，他們認為這無疑是個經濟實惠，且適用於日常生活的學習技巧。[2]
備註
《羅密歐與茱麗葉》第二幕第二場的臺詞原文：「What’s in a name? That which we call a rose, by any other word would smell as sweet.」[4]
參考資料
- 滾石唱片 ROCK RECORDS（21 JUN 2012）「許紹洋Ambrouse Hui【花香】台視、三立偶像劇『薰衣草』片頭曲 Official Music Video」YouTube.
- Knötzele J, Riemann D, Frase L, et al. (2023) ‘Presenting rose odor during learning, sleep and retrieval helps to improve memory consolidation: a real-life study’. Scientific Reports, 13, 2371.
- 張愛玲〈紅玫瑰與白玫瑰〉白鹿書院公益圖書館（Accessed on 14 FEB 2023）
- Shakespeare W. ‘Romeo and Juliet, Act 2, Scene 2’. myShakespeare. (Accessed on 14 FEB 2023)
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