放射性物質的汙染，對人類和環境造成了怎樣的影響？

什麼是放射性濃集區

引言

在人類環境中，存在著天然放射性物質。

地殼中的放射性物質，主要為鈾、釷族元素以及鉀

40。

由於這些放射性物質的輻射，我們每年受到外輻射大概為

50

生物當量毫倫，而且由於透過食物的攝取以及呼吸而進入體內的放射性物質，使人體受到的內輻射大約為

20

生物當

量毫倫。

此外，由宇宙射線產生的外輻射，大約也有

30

生物當量毫倫，這樣總數大約為

100

生物當量毫倫的放射性輻射，

不管我們願意或不願意，每年總是受到這樣的輻射。

這種狀況，乃是人類自從在地球上出現以來千古未變的事情，而且可以認為將來也是不會改變的。

這種現象就稱之為自然本底輻射。

人類自從利用核能以來，透過對其利用的各種新途徑，因致放射性物質而造成環境汙染。下面介紹的，只是其概要。

核試驗

由核試驗發生的總爆炸量，自

1945

年至

1951

年總共為：空中

0。2

兆噸；地面

0。6

兆噸。但是自

1954

年以後便急劇增加，

1957~1958

年為

85

兆噸；

1961~1962

年達到

337

兆噸。

因此，由放射性散落物（fall out）造成的環境汙染，便成為全球性範圍，

主要是半衰期相當長的鍶

90

和豔

137

造成的影響，聯合國科學委員會對此曾經進行過評價，而且自

1958

年以來，每隔

2

~4

年都進行過報道。

對核試驗的影響進行評價的方法是，在過去進行核試驗時排放於環境的放射性物質消失之前，計算其對人體（生殖腺及骨髓）輻射的總劑量（稱為劑量貯存）。

根據其計算結果，就可以知道，生殖腺輻射與大概一年內受到自然本底輻射線的輻射，大體相同，而對骨髓輻射則相當於

2

年的自然本底輻射

線的輻射。

由核試驗造成環境汙染的特徵，是所謂面廣而稀薄，對人體輻射的劑量，正如前面所述，乃是極其微量，但是若從人數來說，那就必須考慮全世界總人口。

與此相比，原子能和平利用的汙染特徵則是面狹而濃度高。

英國的韋爾什戈爾由某核燃料加工廠排出的廢液比由核試驗造成的汙染，對魚介類的汙染要高若干倍。但是，受到這樣高濃度汙染的魚介類數量，約佔英國國民全體消費的海產品的

1%

左右

，而其餘的99%還是屬於核試驗浩成的汙染範圍。

原子能

和平利用

（1）從礦山到燃料加工

作為核燃料而採掘的就是鈾礦和針礦。但是現今從經驗上則是以採掘鈾礦為主，釷礦的利用

將成為今後的問題。

對礦山輻射傷害的觀察例項，以前已曾有過。波赫米亞及色克桑尼礦山工人患肺癌病例是各地聞名的。

例如德國的舍涅貝爾克礦山，自

1875

年至

1912

年期間，死亡者達

662

人，推測其中

332

人系致癌而死。患此種礦山病的原因，是坑道內空氣中含有氡及其裂變產物，或者放射性粉塵被吸入體內，而在高等級礦石採掘場，空氣中含氫濃度，如果不採取強制通風，那麼必然超過國際放射性防護委員會容許量的

100

倍或者更

高。

在半成品冶煉過程中，首先粉碎礦石時的粉塵，便成為汙染的來源。

隨後，經酸或鹼處理而生成沉澱。應用離子交換及溶劑提取，從提煉純鈾礦半成品（黃色鈾餅）時所生成的液體及固體廢棄物，也是成為環境汙染的來源。在美國，伴隨著每天提煉純鈾礦達到

60

噸，於是鐳散發量達到

10

居里，且沿著江河往下排放，

也對下游環境造成汙染。

從純鈾礦到金屬鈾，更是要經過燃料因素的加工。

在工廠車間環境內，透過呼吸吸入體內的內輻射，也必須加以注意。應用粉塵吸集器裝置以及排氣裝置，

必須防止鈾粉排放於自然環境之中

。含鈾物質因為採取回收在經濟上也是符合要求，

所以，關於排水，與其說是對放射性物質的限制，不如說對化學物質的限制，更加恰當。

（2）原子反應堆

敞開系統的空氣冷卻反應堆及水流冷卻反應堆中，大量的放射性物質隨空氣或流水而排出。

但是在日本，實際使用的原子反應堆，全部都是密閉系統，因而以氣體廢棄物為主。這些廢棄物，主要為氬及氪之類的惰性元素。

美國原子能動力反應堆設計階段排氣過程的放射性，這些放射性透過利用空氣

自然稀釋而排出。

由於這些放射性物質在化學上都屬惰性氣體，所以無須考慮其進入人體內沉積而受到內輻射。

而對於外輻射，在原子能反應堆設施的邊界線上，可以進行測定及評價。根據實際測定結果，在美國，可以認為其劑量每年為

5~10

生物當量

毫倫。

在原子能動力反應堆運轉過程中，透過各種各樣的工序而造成液體汙染。

液體汙染大部分是透過過濾、離子交換樹脂處理等過程而加以排除，但是從活門、邊緣、或者水泵冷卻用水洩漏，為修理而取出部件以及排除雜質等等，則廢液以及離子交換樹脂臺板的一部分洗用水，便被排出。這種水量的放射性一年大約為

1

居里，而作為放射性物質，則以鈷

之類的衍生放射性為主體，但是如果有燃料覆蓋缺損等，那麼可能混有鍶

90

之類的核裂變產物。

在日本，主張將這些放射性廢液排往沿岸海域，是更為恰當的。

（3）核燃料再處理

隨著原子能反應堆的運轉所生成的核裂變產物，如果積集於反應堆中央，那麼，由於吸收中子等發生障礙而降低運轉效率，所以須適時取出核燃料要素並進行處理。

已生成的核裂變產物，由鈾

238

生成的鈽

239

以及尚未發生反應的鈾

235，

必須彼此相互分離。

這種工序就稱為核燃料再處理。

假如建立原子能反應堆僅限於科學及試驗用途，那麼沒有必要專門建設核燃料再處理的工廠，但是作為動力用途的原子能反應堆，

在運轉階段，從經濟觀點來看，進行再處理乃是不可缺少的。

日本預定在

1974

年

採取此種方法。

動力反應堆運轉過程中生成的核裂變產物的放射性，極其巨大，但與其他原子能產業某個階段的廢棄物相比較，則是不能相比的少量。

已取出來的核燃料要素，經過一定期間冷卻（等待放射性衰減）之後才進行處理，但是甚至經過

100

天冷卻之後，每

1000千瓦

就必須處理

6

萬居

裡的放射性物質。

含有大部份鍶或豔137的高等級放射性廢液，由於容量比較小，因此可以貯集於地下貯藏庫，但是要做到經濟地處理則是相當困難；

容量大而低等級的廢液，必須最大限度地利用自然環境的稀釋效果而加以排放，就是說，

發展原子能如果達到有必要進行燃料再處理階段，那麼由放射性物質造成的環境汙染是必然會發生的，不過必須侷限於可以容許水平的範圍之內。

日本預定設計核燃料再處理工廠，每天用完燃料的處理量為

1

噸，而冷卻期間為

150

天以上，每天排出廢液

300

噸，由於預計放射性劑量大體為

1

居里，

所以相當於普通原子能發電站一年內排放的放射性。

（4）廢棄物的處理及處置

廢棄物的處置

有兩項原則：

充分稀釋後排放於自然環境之中；

濃縮成儘量小的體積，並使其與自然環境隔離。無論採取哪一項原則，在實施當中，均須考慮其經濟性問題。

日本的現狀是：中高等級的廢棄物還是處於採取儲存管理的階段。

這些廢棄物主要是在應用同位素和原子能反應堆運轉過程中產生的。前者的積蓄儲存量為

10~20

居里左右，而原子能發電在沒有正規化生產的現狀中，後者的廢棄物也不是大量。但是，如果依照發展原子能利用的長期計劃，那麼到

1985

年，原子能發電量預計將達

6，000

萬瓩。可以明白，核燃料再處理如果也與此相適應，那麼從現在起隔

10

年之後，核裂變產物積蓄量勢必超

過

1，000

萬居里。

如果考慮到由於核試驗而往世界各地排放出鍶90的總量達1200萬居里，那麼這就與日本國內應該管理的劑量相等。這是一件大事。

許多國家的現狀是：高等級放射性廢液採取桶裝，隔離貯藏，但是作為方向來說，認為對放射性廢液採取固定化處理，是既安全也容易貯藏。

另外，固體廢棄物或中低等級液，認為可以採取埋入地下或者滲透的方法。但是日本由於國土面積狹小的關係，因而禁止這種處

置方法。

在美國大西洋海岸，自1951年以來，便投棄有幾千居里的固體廢棄物，而且歐洲原子能共同體也進行試驗性投棄。

但是往海洋投棄固體或固體化廢液，對容器的安全性與環境的受容界限，均必須進

行充分研究。

由放射性廢棄物引起的環境汙染，不能超越某種程度的充分管理與監督，這是有必要的。

至於廢棄物的處理及處置方法，重要的是配合原子能發展利用的進展步驟而進行研究。這就可以預測，在完全沒有進行研究的情況下，必會發生與下面將要介紹的緊急事態形成對照的、應該說是

“

慢性的

”

環境汙

染事故。

（5）原子能災害

凡是除了使原子能設施的工人、科學人員以及患者受害之外，還使原子能設施以外的普通群眾也遭受傷害的重大事故，稱之為“原子能災害”。

在許多場合下，這種事故是難以預測的，而且往往是突然發生的，所以要求能立即加以處置。

因此，在設定原子能反應堆並進行運轉期間，作為安全措施的一個環節，就是要設想

“

應該能夠發生最大事故

”

，並由此對應該發生的環境汙染進行評價和推斷，只有這樣，才算

正常。

要對原子能事故造成的放射性物質排出物蔓延的範圍與影響的大小進行評價，除了有關原子能反應堆核物理學資料以外，還需要有氣象學、地形學、社會學、農學、放射生物學等等各種各樣的知識。

群眾受到放射性輻射，根據受害途徑，可以分為三種，即體外輻射，透過呼吸系統及食物攝取的體內輻射。

但是，如果要再詳細劃分，就有

下列幾方面：

1

）

來自放射性雲層（由排出的放射性微粒或氣體構成的雲層）的

γ

射線

體外輻射；

2

）

來自放射性雲層的

β

射線體外

輻射；

3

）

由散落到地面的放射性物質產生的

γ

射線

體外輻射；

4

）

由散落到地面的放射性物質產生的

β

射線體外

輻射；

5

）

由於呼吸空氣中放射性物質而引起的體

內輻射；

6

）

由於攝取汙染過放射性物質的食物引起的體內

輻射。

其中必須作為重要物件進行考慮的輻射次序，是由排出的物質種類與時間（距離）來決定。

但是根據

1957

年

10

月

8

日英國西北部韋爾什戈爾發生原子能反應堆事故的分析，最嚴格的限制就是透過對放射性碘的呼吸和攝取而使嬰兒的甲狀腺受到輻射。

根據環境調查的結果，可以算出，在距離原子能反應堆下風大約

1。6

公里的地方，外部輻射劑量最高為

4

生物當量毫倫／小時，距離

5

公里的地方，散落到地面的散落物劑量為

0。20

生物當量毫倫／小時，而自發生事故

1

星期期間，如果室外受到輻射，則預計為

30~50

生物當量毫倫。相反，事故發生後的頭一天午後，韋爾什戈爾周圍牧場牛奶中已經檢驗出碘

131。

假定對嬰兒甲狀腺輻射限制為

20

生物當量倫以下這種所謂

“

對策水平

”

，那麼可以指出，每公升牛奶含有

0。1

微居里以上的碘

131，

則必

須加以廢棄。

為了迅速進行這種處置，原子能反應堆設施附近與地方行政機關特別是衛生當局、警察、消防、農業等機關負責人之間，平常建立起協作姿態是有必要。出現事故時，作為原子能反應堆設施附近，首先應該處理的頭一件事，就是對事故的大小程度進行判斷。

當認為有必要時，才與有關各機關直接互通情報，若有擴大其影響所及範圍之虞的時候，更應該向其相鄰地方及中央行政機關發出通報。