篇名 輻射是福還是腐呢? 作者朱奕魁 縣立福誠高中 三年三班陳郁青 縣立福誠高中 三年三班林俊宏 縣立福誠高中 三年三班 壹 前言 1/11
由於時代的進步, 輻射被廣泛應用於生活 ( 例如 : 發電 電殺菌 ) 及科技的發展 ( 例如 : 原子彈 ), 因此在我們的生活中充斥著許許多多的輻射 輻射讓人們受惠, 但是相對的, 當這巨大的能量沒有妥善的管理, 對人們是否成了一個更大的隱憂呢? 因此, 筆者想以本文為出發點, 就輻射的應用及對人類的負面影響, 分別在食 醫 住 軍事等方面來作探討, 希冀在輻射的優點與缺點中尋求一個平衡點 貳 正文 一 輻射介紹 : 01. 什麼是輻射? 依其能量及與物質作用的不同, 可區分為游離輻射與非游離輻射兩種 游離輻射是指其輻射的能量足以與物質產生游離作用, 並產生大量的游離電子和離子, 使物質產生質變破壞 非游離輻射則由於能量較低, 不會使物質游離質變 ; 因此不具破壞性 如 : 可見光 無線電波 微波等皆屬非游離輻射 而醫院用的 X 光 核電廠產生的中子 r 射線等由於能量高 游離力強, 屬於游離輻射 註一 02. 什麼是原子能? 原子能 (atomic energy), 係指原子核發生變化所釋出之各種能量及原子核外電子發生變化所放出之游離輻射能 游離輻射是指直接或間接使物質產生游離作用 (ionization) 之電磁輻射 (electromanetic radiation) 或粒子輻射 原子能之來源, 是由於原子核內部或和原子核外電子發生變化, 伴隨所放出之各種游離輻射能, 使分子解離為原子或離子, 它的來源稱為輻射源, 意指產生或可產生游離輻射之來源, 包括 : A. 放射性同位素 (radioisotope) 產生的方式 a. 吸收中子, 產生核反應 b. 核分裂產物 2/11
c. 用帶電粒子撞擊, 產生核反應 d. 放射性核種發生器 B. 可發生游離輻射設備, 如電子加速器 迴旋加速器 X- 光儀器 同步輻射加 速器 核反應器等, 其游離輻射來源是電子束 (electron beam) 各種粒子 X - 光等 註二 03. 原子能應用介紹 原子能之應用, 大致可分兩類, 一是作為放射性示蹤劑, 用於分析定量 另一類 是作為照射用, 利用它與被照射物質所發生之物理化學和生物等反應, 以了解或 改變被照射物質之特性 A. 具有很高的偵測靈敏度, 用於微量分析 B. 具有高能量來產生化學變化 ( 如聚合 ) 或生物變化 ( 如殺死細菌或癌細胞 ) C. 具有高穿透率, 作攝影成像檢查, 以做檢測 註三 二 輻射在醫學上的應用 : 01. 原理 : 利用輻射有高能量, 高穿透力 02. 應用 : A. X 光 : 利用它能穿透身體 攝影成像 偵測病灶靜態位置 ( 屬解剖性 ), 常 用之輻射源為 X 光 B. 癌症治療 : 利用它有高能量來殺死人體癌細胞, 作放射腫瘤治療, 常用之輻射 源微電子加速器和放射性同位素, 如鈷 -60 C. 正子檢測儀 : 利用它有很高之偵測靈敏度, 攝影成像, 偵測人體器官組織之動 態生理功能是否正常 3/11
D. 體外檢測 : 一樣是利用它有很高的偵測靈敏度, 作放射免疫分析體外檢查, 常 用之輻射源為放射性同位素, 如碘 -125 氫 -3 E. 殺菌 : 利用它有高能量來殺死細菌, 作醫療器材和藥品輻射滅菌, 常用之輻射 源微電子加速器和放射性同位素, 如鈷 -60 03. 污染 : 若劑量太高, 或太常做相關原理之檢測, 會使人體產生癌細胞, 或是 將好的細胞一起殺死 註四 ) 三 輻射在軍事上的應用 : 01. 原理 : 利用核分裂所放出的巨大能量和熱量, 使原子彈及核子彈具有極大的 殺傷力 02. 應用 : 放射性同位素在軍事上的另外用途乃是製造原子彈 核子彈等毀滅性 武器 03. 影響 : 通常原子彈具有的 5 種殺傷力, 分別如下 : A. 直接爆炸之破壞 能使爆炸現場成為一片焦土 B. 高熱燃燒之破壞 能使現場附近區域所有生物受到高溫灼傷 C. 輻射的殺傷 D. 放射塵 (Radioactive dust) 的殺傷 E. 原子強光的殺傷 四 輻射在發電上的應用 : 01. 原理 : 利用原子內的中子發生撞擊後, 使中子分裂後產生極大的能量, 用以 發電 4/11
02. 應用 : 利用以下 2 種分裂法發電 核能發電的成本, 無論就哪一個國家而言, 都是比燃煤發電成本低 A. 中子引發之分裂 ( 產生高輻射能來發電 ) B. 自發分裂 ( 產生高輻射能來發電 ) 03. 核能電廠污染 : A. 熱污染 : 排放溫水造成海域生態的破壞 B. 輻射污染 : 水中生物可能會產生突變, 附近居民可能也會造成不孕 癌症等問 題 C. 鹽質污染 : 排放的廢水中多少帶有鹽分, 排入水中, 日積月累, 水中所含有的 鹽分增高, 海砂鹽分亦增高, 生態也因此發生了變化, 房屋中若含鹽量大, 則穩 住度相對的降低 五 輻射在工業上的應用 : 放射性同位素主要在工業上的應用有兩種方式 : 01. 密封的輻射能源使用 (Sealed source): 此方法主要是利用放射線源 ( 如鈷 -60) 與物質作用所產生之化學 物理與生物變化, 利用輻射造成化學變化之特性, 可以進行高分子誘發聚合 熟化 架橋與接枝等以從事高分子熟化 橡膠硬化, 較佳性質之電線與電纜絕緣體 木塑材料 薄膜 光纖半導體等之研製 02. 作為示蹤劑使用 : 它主要是基於少量放射性同位素在一系統設備中, 由於其化學性質之相同性顯示 出示蹤與標誌之特性, 通常用來測量金屬的磨耗, 固體擴散 礦物浮選 研究催 5/11
化劑的催化反應及追蹤液體在油管中的流動等 註五 六 輻射在食品上的應用 : 照射技術在食品加工應用之目的爲達到抑制發芽 防治蟲害 減菌和滅菌等 照 射技術有其特殊優點如下 : 01. 可於長溫或低溫下進行, 不使食品受熱破壞, 保持食品外觀及原味 02.γ 射線或 X- 線穿透力強, 均勻度佳, 可大量迅速處理食物 03. 可減少化學藥品之濫用 04. 經照射之食品, 其一般化學成分不受影響, 有時還可提高消化率 05. 照射包裝好之食物可防止病蟲害的二次污染 註六 七 輻射屋 : 01. 成因 : 有可能在房子的鋼筋中會加入鈷 Co, 增加鋼的耐腐蝕性 ; 當天然存在的鈷至於反應爐中, 暴露於大量中子中時, 它會變成強放射性的同位素鈷 -60, 能放射出似 X 射線的高能 γ(gamma) 射線, 此射線當被屏障後, 這種放射性同位素很容易從一個地方轉移另一個地方, 枷瑪射線的穿透性很強 ; 所以鋼筋中所含有的鈷, 自己在某種環境發生蛻變, 而形成鈷 -60, 或者是鋼筋本身受到放射線的污染, 真正的原因到目前為止答案是個問號, 我們只知道放出的射線為鈷 -60, 怎麼污染, 政府仍以保密的態度因應, 我們也只能做個推測 02. 輻射屋的出現 : 輻射屋這個名詞在 1992 年才出現在國人的眼前, 但早在 1983 年早已出現, 當時 只有原委會的人及建商知情, 經由原能會追查製造噸數 流向 污染來源後, 仍 然 保密 隻字不提, 更禁止鋼鐵廠對外洩露消息, 由於當時政府的不重視, 所 6/11
以才會造成多年後出現更多的輻射屋, 致使 1992 年至 1994 年間之完工新建物又蒙上一層輻射陰影, 也列為追查重點年份建物 為確保社會大眾安全, 原委會有責任應全面撤查民國 1982-1984 年間建造的所有房屋, 若發現輻射污染, 應立即開誠佈公處理 註七 03. 造成的傷害 : 放射線物質佈滿在生活中, 這是無法避免的, 會不會造成傷害, 主要看接受到的 劑量及接受的時間 A. 傷害源 : 在輻射屋中, 放射線物質鈷 -60 的枷瑪射線, 這是造成人體傷害要主要因素 ; 其實在一般住家內也是含些微量, 大約以每小時 0.1-0.2 微西弗的速度投放而進入人體內, 但在輻射屋中所含有的劑量, 至少每小時 0.4 微西弗, 最高高達 300 微西弗, 所以不管住多久都一定比一般人所接受的的放射線量高, 這是有累積性的, 住愈久就累積愈多, 對人體的影響則愈多 輻射鋼筋拆下後埋入地底層, 輻射之鐵銹滲透地下水層, 將危及整個地下水 註八 B. 傷害和異常現象 : 放射線物質鈷 -60 的枷瑪射線, 穿透力極強, 在穿透入人體之後, 就會肆無忌憚的入侵人體的任何部分 組織器官, 尤其當它撞擊到平常汰舊換新較快的細胞, 像腸胃道下皮 骨髓 皮膚等, 造成這些細胞遺傳所需 DNA 的破壞, 這些細胞不是無法再生遞補, 就是存留突變或是增加惡性腫瘤的機會, 每一個細胞均增加死亡 突變或腫瘤的機會, 因此和接受的劑量是成正比的 長期居住在輻射屋中, 在孕婦和小孩是最容易看出異常的現象的, 例如 : 不明原因的流產 不易受孕 生出畸形兒 先天疾病多 小孩睡覺頭痛 掉頭髮 經期不順 提早停經 發育遲緩 癌症 腫瘤 等等, 都是一些對細胞或基因的傷害 註九 04. 輻射劑量之影響 : A. 依據國際輻射防護協會 (ICRP) 所定之標準 : 7/11
就接受一西弗而言, 對一般人來說百分之五會產生各類癌症, 百分之一會有遺傳 性的後遺症, 而對懷孕的胎兒在神經系統發預期時, 智商會降低 30 註十 B. 劑量多寡的影響 : a. 50.00 西弗以上 : 因中樞神經受到傷害, 數小時至數日之內死亡 b. 10.00 西弗以上 : 胃腸傷害,1 2 週內死亡 c. 5.00 西弗以上 : 骨髓傷害, 死亡 d. 3.00 西弗 2.00 西弗 : 被曝露的半數會死亡 ( 脫毛症狀 ) e. 1.50 西弗 1.25 西弗 : 大部份被曝者有無力感與明顯血液變化 f. 0.75 西弗以上 : 約 10% 的被曝者可發現由呼吸中最低劑量 g. 0.50 西弗 0.25 西弗 : 對特定對象可以檢驗出的最低劑量 h. 0.05 西弗以上 : 染色體分析 ( 或其他特殊檢查 ) 檢出變化的最低劑量 ( 血液 無變化 ) 註十一 每個人對輻射的敏感程度 年紀 性別 身體狀況不同, 則會有不同反應 05. 防護 : A. 買屋前 : 若害怕在不知情下買到輻射屋, 可以到地政機關查詢該屋有沒有 輻屋註記, 以便更能保障自己的權益 或是網路上查詢, 網路提供非常多此類查詢之訊息 B. 檢查管道及方式 : 向學校借 蓋氏計測器, 只要是高中 高職 大專大學的物理 化學老師, 一定借得到 把儀器靠近柱子 梁下 牆邊偵測, 若屋內鋼筋含輻射劑量, 蓋氏計測器就會響個不停停, 另外, 一般建築師 結構技師公會也會出借計測器供民眾 8/11
使用 假使懷疑住家遭輻射鋼筋汙染, 亦可向原子能委員會索取 熱發光劑量計 (TLD ) 貼掛在屋內, 然後再送至核研所進行解讀, 即能查明白自已住的房子是 不是輻射屋了 C. 確定是輻射屋後的處理方式 : 告知原子能委員會, 建築物經原子能委員會偵檢確認有輻射汙染後, 會造冊函送當地地政事務所建檔備案 得之事輻射屋後, 盡速搬離, 告知政府機關可申請理賠等事宜, 房屋應盡速的拆除, 才不會有下一個受害者, 自己一定要到醫院作徹底的身體檢查, 接受治療, 至於那一些受污染的鋼筋必須埋入地底下 八 單位介紹 : 輻射的單位劑量與一般物理劑量不同, 會因其使用性質而異, 整理如表一 表一 輻射劑量單位整理表 單位名稱 / 特性 計量性質 定義 單位的轉換 Becquevel( 貝克 Bq) 或 Cuvie( 居 表示輻射物質的活性強度單位 一秒鐘衰變一個原子核時的輻射 370 億貝克勒爾 = 1 居里 里 Ci) 強度稱為 1 貝克 Grey( 葛雷 ) 或 rad 物質吸收的輻射 物質一公斤吸收 100 雷得 =1 葛雷 ( 雷得 ) 劑量 1 焦耳能量的輻射線時稱為 1 葛雷 Sievert( 西弗 ) 或 rem( 侖目 ) 輻射等效劑量 人體是輻射的吸收對象時, 等效劑量是侖目 100 侖目 =1 西弗,1000 微西弗 =0.1 侖目 註十三 九 輻射優缺點之比較 : 茲將輻射在各方面所衍生的優 缺點, 整理如表二所示 優點 缺點 9/11
醫學 01. 利用高穿透性做健檢 02. 殺菌 殺癌細胞 01. 過量會提高患癌症機率 02. 殺死正常的細胞使人更虛弱 原子彈 01. 強大的殺傷力 01.DNA 突變以致畸形兒 02. 土地受污染長不出東西 核發電 01. 發電造福人群 01. 反應爐週遭會又到輻射屋污染 02. 核廢料處理的問題 食品 01. 使食物較易保存 01. 若劑量使用不當, 也會造成殘留輻射 輻射屋 無 01. 會有不孕的問題或畸形兒 02. 會提高患癌症機率 參 結論 輻射的發現到現今, 雖然只有短短的幾百年而已, 但對人類的生活已造福很多, 就像在醫學方面, 利用輻射 (γ 射線 ) 的高穿透性來做身體健康檢查, 不過最近正子檢測儀的安全性也備受質疑 ; 還有利用輻射的高能量來殺死癌細胞 ; 在食品上利用輻射 (γ 射線 ) 照射, 可使食物更易保存 ; 發電上用中子撞擊 U-235 產生高能量來發電, 原子彈亦是利用和分量的原理 ; 輻射雖然造福了人群, 使生活如此便利, 但是相對的, 污染及傷害也隨之而來, 常處於高量環境或是瞬間接受超高劑量, 都會使人類的基因突變, 殺死正常細胞, 產生癌症, 例如 : 核電廠 變電所附近的居民 生物體, 居住在輻射屋中, 被原子彈炸過之地, 醫學使用的用量或不當 ; 事情總是有正反兩面, 有好處必定有壞處, 但有壞處不一定有好處 所以在不同角度看到的輻射, 沒有絕對的好或壞, 只要善加的利用輻射, 劑量的控管, 防護措施夠完備, 能做到只有優點沒有副作用, 使的人類更加進步更方便, 那就是真正的 福 四 參考資料 註一 工程小書叢 - 核子工程系列 - 輻射偵測儀器 P.1~2 李善德著 財團法人中興工程科技研究發展基金會註二 工程小書叢 - 核子工程系列 - 原子能應用 P.5~7 蔡瑞燦著 財團法人中興工程科技研究發展基金會註三 工程小書叢 - 核子工程系列 - 原子能應用 P.8 蔡瑞燦著 財團法人中興工程科技研究發展基金會 10/11
註四 工程小書叢 - 核子工程系列 - 原子能應用 P.8 蔡瑞燦著 財團法人中興工程科技研究發展基金會註五 工程小書叢 - 核子工程系列 - 原子能應用 P.50/ 放射性元素之應用 P.103 蔡瑞燦 財團法人中興工程科技研究發展基金會註六 工程小書叢 - 核子工程系列 - 原子能應用 P.41/ 放射性元素之應用 P.81~83 蔡瑞燦 財團法人中興工程科技研究發展基金會註七 核四決策與輻射傷害 P.14~15 鄭先祐 前衛出版社註八 核四決策與輻射傷害 P.32~33 鄭先祐 前衛出版社註九 核四決策與輻射傷害 P.32~33 鄭先祐 前衛出版社註十 核四決策與輻射傷害 P.34~35 鄭先祐 前衛出版社註十一 http://www.taiwanwatch.org.tw/issue/nuclear/save/save015.htm 註十二 http://www.taiwanwatch.org.tw/issue/nuclear/save/save014.htm 註十三 http://www.aec.gov.tw/www/life/radiation/article.php?n=018 11/11