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福島核事故之後的核電:仍然存活的核電計劃

SciDev
・2011/10/15 ・4964字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 560 ・八年級

科學與發展網絡遍布全世界的記者告訴我們,哪些國家在福島核事故之後仍然準備發展核能。

追求能源自給自足、不斷提高的能源價格,與對政治權勢的渴望——意味著在福島核事故之後,抱持核能雄心的發展中國家幾乎沒有一個放棄。

約旦規劃中的核電廠是應對水和能源嚴重短缺的一部份戰略

約旦打算用核電淡化海水,從亞喀巴灣輸送到南方 Flickr/eutrophication&hypoxia

約旦原子能委員會(JAEC)希望2035年之前,60%的能源來自核能。目前,約旦花在向阿拉伯鄰國買能源的金額相當於其國內生產總值的五分之一。

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該國也是全世界最缺的國家之一。約旦打算使用核能淡化來自亞喀巴灣的海水,輸送到南方,然後輸送到安曼、伊爾比德以及Zarqa的人口中心。

在福島核事故之後,約旦開始重新評估它的計劃於2013年開始建造的核反應堆的安全措施。該國還考慮實施更多的安全措施並且繼續進行地質和環境調查。

「政府不會因為福島核事故而收回在約旦建造核反應堆的決定,」JAEC的副主席Abdel-Halim Wreikat說。「我們的核電站是第三代壓水式,它比福島的沸水式安全。」

Wreikat認為,「目前約旦選擇核能,比選擇太陽能和風能等可再生能源更好,因為後者的成本仍然很高。」

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但是一些約旦科學家不同意這種看法。「用太陽能發電的成本每年都在下降,而核電的成本每年都在增加」,約旦大學能源中心主任Ahmed Al-Salaymeh說。他呼籲對核能選項進行更多的經濟可行性研究。

而哈希姆大學地球與環境科學系教授Ahmad Al-Malabeh補充說:「約旦不但太陽能和風能資源豐富,油頁岩也多,從中我們可以開採出石油,從2016到2017年起可以滿足約旦的能源需求……這可能讓我們有更多的時間去擁有更具經濟可行性的可再生能源。」

在福島核事故之後,政府對它在開普敦的兩座核反應堆進行了一次安全評議 Bjorn Rudner/ESKOM

財政原因,而非福島核事故,可能推遲南非僅僅在日本災後5天通過的核計劃。

南非仍然決心執行在2030年前建設6個新核反應堆的規劃。

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南非能源部「核安全、責任與緊急情況管理」主任Katse Maphoto說,在福島核事故之後,政府對位於開普敦的兩座核反應堆進行了安全審核。

但是政府在福島核事故發生之後的5天就通過了2010-2030年整合資源規劃(IRP)。南非核能集團(NECSA)的媒體負責人 Elliot Mulane說,這個決定的時機表明「政府對核技術的信心」。NECSA是根據推廣核研究的1999年核能法建立的一個公立公司。

而且能源部長Dipuo Peters在今年稍早(5月26日)宣佈預算的時候,重申了推動核能的承諾。她說:「我們仍然認為核電是我們的戰略必須的一部分,這個戰略就是通過多種組合,包括基於化石燃料、可再生和能源效率技術,從而減少我們的溫室氣體排放。

南非威特沃特斯蘭德大學放射性與衛生物理學研究室主任James Larkin認為南非可能採用相對便宜的韓國第三代反應堆。

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Larkin說核能是唯一能替代煤炭產生足夠電力的能源。

「我們有其他什麼替代方法?可再生能源幾乎什麼也做不了,」他說。

他認為核能有能力供應電力基本負荷的85%,而太陽能只能供應17%到25%。但是儘管政府有信心,Larkin說資金短缺可能延遲該國的核計劃。

「政府說要,但是沒有說它要如何找錢來付。建造核電站的規劃可能會延遲15年。」

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越南希望它的首個核電站——寧順核電站將在2020年完工 Tuoitrenews

越南的核能目標仍然雄心勃勃,儘管科學家警告海嘯的風險。

越南計劃在20年內用核電提供電網10%的電力,是東南亞最雄心勃勃的核能規劃。該國的首個核電站,寧順核電站,是由一家俄羅斯國有能源公司幫助建造的,將在2020年完工。

越南地球物理研究所地震與海嘯預警中心主任Le Huy Minh警告說,越南的沿海可能受到南中國海附近海嘯的影響。

據越南國家媒體報導,寧順核電站可能位於越南沿海某斷裂帶80到100公里外,可能受到海嘯的威脅。

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但是官方的越南原子能委員會主任Vuong Huu Tan在今年3月告訴國家媒體說,來自福島核事故的教訓將幫助越南開發安全技術

澳大利亞的能源顧問John Morris是在越南工作的地質學家。他說,只要正確建造核電站,該國核電站的地震風險就不是「一個大問題」。他還說,日本的核電站比越南的核電站「遠遠更容易遭受地震襲擊」。

菲律賓De La Salle大學的能源專家Kevin Punzalan說,越南不太可能遇到鄰國印度尼西亞和菲律賓那樣的反核抗議,在印尼和菲律賓,民間團體組織更有影響力。

Punzalan告訴本網站說,來自越南科學界的警告可能迫使該國執政的共產黨為核反應堆選擇另外的地點,或者修改反應堆的設計,但是這可能不會導致這個一黨國家核能戰略產生極端變化。

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菲律賓總統貝尼格諾•阿基諾三世說被封存的Bataan核反應堆將永遠不會用於它的最初用途 Flickr/nznationalparty

菲律賓修復未開張過的核電站方案,能在福島核事故後倖存嗎?

菲律賓正處於25年期的暫緩使用核能期,直到2022年為止。該國政府說它仍然考慮利用核能來長期解決不斷增長的電力需求。而它的科學技術部自從福島核事故之後已經公開宣佈支持追求核能。

然而,菲律賓科技部的官員在私下承認這次事故已經讓他們贏得公眾對核能支持的工作倒退了四、五年。

與此同時,政府正在設法增強實力。例如,該國缺乏技術專家。菲律賓能源部規劃局助理局長Carmencita Bariso說,儘管出現了福島核事故,他的機構仍然在研究核能的可行性、安全性和社會接受度。

Bariso說該研究將包括對Bataan核電站未來走向的建議。這座1985年竣工的核電站是當時東南亞的首座核電站。價值23億美元的西屋輕水反應堆位於菲律賓首都馬尼拉以北60英里,它從未被使用過,儘管它有潛力發出621兆瓦的電。

菲律賓總統貝尼格諾‧阿基諾三世的母親科拉松‧阿基諾總統,因為腐敗和安全問題而在1986年暫停了這座核電站的工作。阿基諾三世說它從未被當作一個核反應堆使用,但是可以私有化並改造成一個傳統發電站。

但是曾經擔任立法者的Mark Cojuangco在2008年提出了一個法案,尋求啟動Bataan反應堆的商業核運行。他的法案在去年國會休會之前沒有通過,他承認福島核事故讓他的工作更難做了。

「利用核能仍然是正確的選擇,」他說。「但是這需要一個社會的決定。一旦福島核事故的報告公佈,我們將啟動激烈的公眾辯論。」

尋求重啟反應堆以及通過改造或永久關閉從而解決這個問題的修正案,都在等待菲律賓參眾兩院的批准。

反對核電的綠色和平組織認為,福島核事故讓啟用Bataan核電站的機會變小了,因為「人們越來越意識到放射性可能對一地產生什麼影響」。該國的許多地方容易遭到地震和其他自然災害的襲擊,批評家說著讓菲律賓不適合建設核電站和處置放射性核廢料。

肯亞的電力需求很大 Flickr/computerwhiz417

 

在肯亞,核能的支持者提出了地熱核電的混合方案。

在福島發生核事故的同一個月(3月31日),來自國際原子能機構的調研人員批准了肯亞首個核電站的申請。這是一個35000兆瓦的核電站,建設成本是9500億肯亞先令(98億美元)。該電站將建在距離奈洛比50公里的阿西平原的200英畝土地上。

這座核電站是肯亞核電工程委員會主持建設的,計劃於2022年運營。該國政府聲稱它將滿足2040年之前肯亞的全部能源需求。

肯亞的電力需求很大。該國首都奈洛比不到一半的居民接入了電網,而農村的電網接入率是2%。肯亞國會能源、通訊和信息委員會主席James Rege的視角比政府的方針更加廣闊,他說來自裂谷計劃的地熱能是最有前景的選項。它的生產成本高,但是仍然是該國的「最佳希望」。核能應該作為「後備」。

「我們把核能視為一種替代能源。化石燃料的成本不斷攀升,普通肯亞人負擔不起,」Rege告訴本網站說。

他說,水電受到正在乾涸的河流的限制。而把該國的耕地轉為生產生物燃料將威脅糧食供應。

肯亞能源部核電發展項目秘書David Otwoma認為,如果不讓肯亞的能源組合包括更多的地熱、核能和煤炭,它就無法實現工業化。Otwoma認為,核能發電的成本可能有朝一日通過共享的區域項目分擔,但是在那之前肯亞需要自主前進。

Rege說,雖然核能替代方案有前途,非常重要的是考慮到福島核事故。

「現在有了數據,必須每次走一步,不能匆忙行事,」他說。

Otwoma說,新的有核電站的肯亞可以從頭發展良好的核安全文化,「但是為了實現這一點,我們需要願意學習所有的經驗教訓並且接受它們,而不是忘掉它們並且認為這些情況不會在我們這裡出現」。

奈及利亞:核能帶來的收益比石油更多嗎? Flickr/ezioman

奈及利亞沒有受到福島核事故的影響,正穩步推進核合作。

非洲和管理機構論壇主席Shamsideen Elegba說,沒有必要因為福島核事故感到恐慌。奈及利亞有保持核活動安全的必要的管理體系。

「尼日利亞核管理機構[NNRA]本身已經成為了監管該國電離輻射、核材料和放射源的可信機構,」最近成為NNRA主管的Elegba說。

「這不僅僅是我們自稱的:2006年國際審計機構來到這裡評估了我們的程序和過程,證實了同樣的結論。」

Elegba堅定地認為福島核事故的責任應該歸於大自然而不是人類錯誤。

「日本是不僅僅是這個產業的領導者之一,而且也是監管的領導者之一。它們有非常嚴格的授權體系。我們必須區分開自然事件(或者一系列的自然事件)與工程基礎設施、管理基礎設施,以及安全監管。」

奈及利亞原子能委員會(NAEC)的主管Erepamo Osaisai說,在福島核事故之後,奈及利亞的核能項目「不會倒退」。

奈及利亞很可能讓俄羅斯國家原子能公司(ROSATOM)建設它的已經規劃的首個核電站。俄國代表團於7月26-28日訪問了奈及利亞,雙邊文件將在12月前正式定稿。

ROSATOM的主管Nikolay Spassy在這次訪問期間說,「和平利用核能是發展的基礎,實現[奈及利亞]到2020年成為20個最發達國家的目標將嚴重取決於開發核電站。」ROSATOM指出,國際原子能機構在此前的非核國家監管了核電站的建設。

但是環境權利行動/奈及利亞地球之友(ERA/FoEN)的主管Nnimmo Bassey說,「我們看不到政府支持這樣一種技術的邏輯,在歐洲和其他技術先進的國家,這種技術過去的支持者如今已放慢腳步。」

「奈及利亞如今需要投資安全的替代能源,那些不會損害環境和人民的。我們不能接受核選項。」

埃及是中東和北非地區首個擁有核計劃的國家 Flickr/WanderingtheWorld

對電力和政治影響力的渴望讓埃及認定福島核事故——或者革命——不會讓它的核計劃出軌。

埃及是中東和北非地區首個擁有核項目的國家,在1961年啟動了一個科研反應堆。在2007年,埃及「解凍」了一個在車諾比核事故之後停滯的核項目。在2011年早些時候埃及的反抗活動以及福島核事故之後,政府推遲了建設它的首座核電站的國際投標。

埃及核電站管理機構的主席Yassin Ibrahim告訴本網站說:「我們採取了額外的措施避免任何緊急狀態,但是由於這次反抗活動,招標延遲了,直到我們在2011年底的總統和議會選舉後擁有了政治穩定性。」

Ibrahim否認核項目會被取消。他說:「埃及核電站的設計指標考慮到了抗地震和海嘯,包括那些比該地區過去4000年裡曾發生的地震更大級別的地震。」

「反應堆的類型是一種第三代壓水堆,自從60年代早期運營以來,它們還沒有對環境產生任何副作用。」

埃及核電站管理機構的核事務與核能顧問Ibrahim El-Osery指出,埃及有限的石油和天然氣資源將在20年中用完。

「然後我們將不得不進口電力,而我們不能依賴於可再生能源,因為它尚不經濟——埃及在2010年的可再生能源僅僅提供了它的需求的2%。」

但是Assiut大學的礦物學教授Nadia Sharara說,擁有核技術還有其他的動機。

「擁有核電站首先是一個政治決定,特別是在我們的地區。任何獲得了核技術的國家都在國際社會擁有了政治權重,」她說。「埃及有潛力擁有這種能源,因為埃及的核材料管理機構估計埃及有15000噸未開採的鈾。」

她還指出,這也是為了跟上技術。她警告說:「如果埃及因為福島核事故而凍結它的計劃,在未來至少50年中它將在許多科研領域落後。」

本文由如下作者撰寫:Hanan AlKiswany (約旦), Lizette Damons (南非), Mike Ives (越南), Theresa V. Ilano and Joel Adriano (菲律賓), Ochieng’ Ogodo (肯尼亞), Emeka Johnkingsley (尼日利亞), Ma. Nehal Lasheen (埃及)

本文是福島事故之後的核電專題聚焦的一部分。

轉載自SciDev[2011-09-28]

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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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〉
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福島核污水是什麼?我們還能安心吃海鮮嗎?核污水全解析!
PanSci_96
・2023/10/01 ・4897字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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福島核污水正式排放入海了!食鹽要屯多少?海鮮還能吃嗎?哥吉拉要誕生了嗎?

核廢水是怎麼來的?

2011 年 3 月 11 日,一場海嘯衝擊了在福島海邊的第一核電廠,破壞了核電廠中做為緊急電源設備的發電機,在備用電池電力耗盡後,冷卻系統完全失效。然而反應爐內的連鎖反應還在持續,最後溫度不斷竄高,高溫水蒸氣與燃料護套中的鋯合金,發生鋯水反應並產生大量易燃的氫氣,最終與空氣中的氧氣作用導致爆炸。

在事故發生前後,日本政府灌入大量海水來為反應爐進行冷卻,而這些直接接觸熔融燃料棒的污水,就被稱為核污水,日文則稱為「汚染水」。至於當時的決策細節與失誤,大家可以看今年上映的日劇《核災日月》複習一下。而既然事件已經發生了,我們就重點討論核污水。

《核災日月》圖/IMDb

現在儲存在福島的核污水不只有冷卻水,其實還有受污染的降雨與地下水。事故發生後,東京電力公司在第一核電廠加裝擋水牆,阻擋因為降雨流經 1、2、3 號機組的污染水流入海洋。並且設置凍土牆隔絕地下水,同時挖水井抽出污染的地下水,讓廠區內的地下水水位下降,因此地下水只會從外部滲入,內部的污染水則不會滲到外面。不論是降雨還是抽出的地下水,都屬於污染水,平均每天都會增加 92 立方公尺的污染水。直至本集影片上架,當地已經存有 134 萬噸的汚染水,而且還會持續增加,你可以自己打開 Google Map,鳥瞰這密密麻麻的眾多大型儲槽,別忘了,核反應爐本體才是日本更迫切的問題,要是污水不先處理,要是下一個天災來襲,麻煩又會疊加。因此日本政府在 2016 年就展開討論,準備要處理掉這些污水。

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福島第一核電廠。圖/Google Map

為何決定排放入海?

為何核污水的最終處置決定是排放入海呢?其實 2016 年提出的方案有五種:稀釋入海、蒸發至大氣、電解水釋放氫氣、深層地質注水、以及水泥固化並地下處置。很快,電解水因為還需要相關技術研發而被否決,這個我們在氫能那集講過。深層地質注水和水泥固化並地下處置,則有選址與法規問題,無法立即實現。這部分則等同於核電使用國都面臨的核廢料處置問題,我們之前花過好幾集介紹過,歡迎前往複習。

最後僅剩稀釋入海和蒸發至大氣兩種方法,最後日本認為海洋的擴散行為更容易追蹤,最重要的是成本僅有蒸發的十分之一,因此選用了這個方法。至於有些人說,既然東電跟日本政府都保證安全,何不做成瓶裝水拿去賣?之類的建議在這我們不多討論,就請大家用理智來看待。

核廢水如何被處理?

根據日本政府的規劃,在這些污染水排放入海前,會先進行淨化處理成為處理水。首先,污染水會經過「銫吸附裝置」,除去銫(Cs)和鍶(Sr)。接著再經過淡水化裝置除去水中的鹽分後,成為「鍶處理水」。這種鍶處理水,可以作為 1, 2, 3, 4 號機組的冷卻水再次循環利用。

最後,大部分的鍶處理水,會被送到「ALPS多核種除去設備」,將 63 種放射性核種中的 62 種放射性核種去除。「ALPS多核種除去設備」唯一不能去除的放射性核種,就是氚(H-3)。但其實啊還有一個碳-14 無法被過濾,但濃度低到可以忽視。經過「ALPS多核種除去設備」處理過後的「鍶處理水」,就稱為「含氚處理水」。

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根據日本政府的規劃,在這些污染水排放入海前,會先進行淨化處理成為處理水。圖/PanSci YouTube

含氚處理水中的氚,指的是氫的同位素的一種,在自然界中就存在。半衰期為 12.43 年,衰變時會進行 β 衰變,放出一顆電子並成為氦-3。β 衰變對人體的穿透距離僅限於皮膚,不會對內臟器官產生傷害。
如要能危害人體,需要長期大量攝取由氚構成的重水。關於攝取過多重水對動植物的影響,我們網站上有文章詳細說明過。

簡單來說,綜合自然界中跟福島即將排放的氚,以及我們的生活型態來看,遠遠達不到可能產生危害的程度。知道劑量決定毒性,就像我們每天都吃下不少「有害」物質,例如殘留農藥、油炸致癌物、過多的精製糖等等,但攝取的多寡,對你的健康影響差異很大。那麼重點來了,福島排放的處理水,真的有合乎標準嗎?

處理水符合標準嗎?

這個問題,我們在今年六月的核廢料主題中有提到,國際原子能總署 (IAEA) 在五月底公布了第一階段的調查結果,針對「日本的核種監控能力」進行第三方驗證。結果認為,日本的檢測標準跟分析方法沒問題,調查結果是可信任的。報告中除了氚以外,其他放射性核種的活度也都遠低於排放限值。例如鍶-90 為每公升 0.4 貝克、銫-137 為每公升 0.5 貝克,以臺灣的「食品」標準,銫-137 為每公升 100 貝克以下,雖然鍶-90 還沒有定下標準,但是依國際食品法典委員會的標準,也是在每公升 100 貝克以下。目前的排放值都遠小於標準。

國際原子能總署(IAEA)公布第一階段的調查結果。圖/PanSci YouTube

除了各單一核種的活度以外,所有水中核種加起來的「告示濃度限度比」也低於日本國家標準的每年 1 毫西弗(mSv/year), 1 毫西弗大約是多少呢?大約是一般民眾一年會接收到的輻射劑量。

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至於無法被 ALPS 處理的氚,因為海洋中的水中就廣泛存在,日本將透過海水稀釋後排放入海。目前世界衛生組織對於飲用水的氚含量標準訂為每公升 1 萬貝克,台灣的標準嚴格了許多,是每公升 740 貝克。東電公司的處理水是每公升 14 萬貝克,在排放前會稀釋 740 倍,以每公升 190 貝克的氚濃度排放,低於台灣的飲用水標準。

那麼食鹽呢?我們需要搶購嗎?這就更不用擔心,因為食鹽中不含水,自然也不含氚。或是更進一步可以參考東海大學應用物理系的粉專,他們計算,根據國家標準,食鹽含水量若為 3% 以下,需要每天吃超過 400 公斤的食鹽才會攝取氚超標。真的,別吃那麼鹹啊。

每天吃超過 400 公斤的食鹽才會攝取氚超標。圖/pixabay

那麼,我們就真的兩手一攤,為這件事劃下結論,核輻射只是庸人自擾嗎?

我們該如何看待排放的處理水?

當然不是,就像許多人擔心的,就算科學上告訴你沒問題,但前提是,這些數據得是沒問題的。而且不用說周邊國家,連日本自家民眾也多次抗議處理水的排放。

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目前在 IAEA 架設的網站上,可以看到整個排水計畫的各種即時監測資料。其中就包括出水口的輻射數值監測。

為了驗證處理水不會對海洋生物產生影響,東京電力甚至從去年 9 月開始,就開始進行海洋生物飼養實驗,並且全程公開直播放在他們的YouTube頻道上。不過這頻道訂閱人數跟觀看次數都有點低迷,有興趣的話不妨訂閱,開啟小鈴鐺。

那麼我們能下定論了嗎?在科學上,我們確實能說,在符合規範下,這些排放入海的處理水是沒問題的,食鹽、海鮮也都能照吃,把注重食安與健康的努力分配到其他危害更大、風險更高的事情上,對處理水保持健康而非病態的質疑,對個人來說應該效益更高。

臺灣從去年到今年 6 月,曾 3 次組團赴日考察,並於 8/24 公佈報告書,包含跟日方的問答內容,還有福島核廢水排放設施的照片。海委會表示,專家觀察團評估日方排放相關作業的安全性,跟國際原子能總署評估的結果一致。然而是否選擇相信日本以及 IAEA 給出的數據,如今看來成了國際政治問題。

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另外,在 IAEA 的小組成員中,包含周邊國家:中國、美國、韓國、越南、澳洲、加拿大、法國、俄羅斯、英國、阿根廷、馬紹爾群島,並不包含台灣。如果台灣也能以任何形式加入團隊,或得以取得樣水複測,讓我們知道,日本以及 IAEA 給出的數值是可信的,想必都能更進一步降低民眾的擔憂。

最後,也問問大家,對於這次的處理水排放事件,你會擔心我們的海鮮或食鹽受到影響嗎?

  1. 不擔心,跟人類對海洋的其他污染相比,根本小巫見大巫。
  2. 擔心,等我親眼見到泛科學到現場實測我才相信。機票我出!

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PanSci_96
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