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議題背景:
從2021年開始,日本就有將目前存放於福島核電廠內的「先進液體處理系統處理水(The Advanced Liquid Processing System treated water, ALPS treated water)」也就是常聽到的「含氚廢水」排放入海的計畫,並預估於今(2023)年即將開始排放。雖日本承諾在排放前會將其稀釋至標準值,無論國內外,都對此事抱持擔憂。台灣科技媒體中心、紐西蘭科學媒體中心與澳洲科學媒體中心都邀請專家說明他們的看法。
專家怎麼說?
2023年06月09日
中山大學海洋科學系約聘研究講座教授 陳鎮東
Q1. 對於核廢水排放到抵台的時間,一直都有不同觀點,從2021年至今,有過7年,也有過1-2年的說法,我們要怎麼理解不同這之間的差異,比較符合科學事實?
福島核能事故所釋放的銫137,大部份隨著位於西風帶的黑潮延伸,往東流向北美洲,隨後在觸及北美洲之後往南流,進入東風帶,轉向西流。而在觸及菲律賓之後,轉成向北流的黑潮。這樣子的北太平洋大環流,為期以10年計。
然而在福島以東、黑潮延伸區形成的亞熱帶模態水,生成後向下沈,並在幾百公尺深處,形成順時鐘小循環,帶著一小部份福島事故釋放的銫137,可能在經過幾年後流就至臺灣東岸外海。
除了洋流的途徑之外,氚也可能被風輸送,若經由此途徑,可能幾天內就可以抵達台灣。這些傳輸途徑可能同時存在,因此我認為最快氚在幾天內就會抵達台灣。
Q2. 我們可以用銫的分佈狀況來推估氚水的分佈與風險嗎?
日本福島大學環境放射能研究所的大槻哲、高田兵衛,及公益財團法人海洋生物環境研究所的城谷勇陛在福島附近海域的調查,顯示銫137在魚類及頭足類體內累積的濃度(每公斤溼重之貝克數),與每公斤海水貝克數相比高達14倍到111倍之間,平均值大約為56倍。氚在魚類及頭足類體內的濃度則與海水相近,為海水濃度的百分之88至百分之130之間,平均為百分大約之97。
該研究證實了早已為人所知的事實,也就是銫會累積在生物體內,氚則隨水進出生物體。不過氚的半衰期為12年多一點兒,較銫137的半衰期短(銫137的半衰期為30年),雖然氚所產生之「貝他衰變」[1]的破壞力小,仍不可不防。
2023年06月09日
國立臺灣大學海洋研究所教授 蕭仁傑
Q1. 對於核廢水排放到抵台的時間,一直都有不同觀點,從2021年至今,有過7年,也有過1-2年的說法,我們要怎麼理解不同這之間的差異,比較符合科學事實?
兩者說法都是有科學依據,會有這麼大的時間落差,是因為核廢水有不同的擴散途徑,透過太平洋表層海水輸送,繞行北太平洋一周,需要數年時間,而透過數百公尺深的海水由北向南輸送,則預估2年內即可到達中國東海與臺灣海域。
福島核廢水的預定排放處位於較弱的親潮(向南流)與較強的黑潮(向東北流)的交會處,因此大部分核廢水會向東進入黑潮延伸流,在黑潮海流的傳輸作用下,約1-2月內便可傳輸至中太平洋,其間部分海水會下沉進入太平洋次表層數百公尺深處(約200-300公尺深),並向南傳輸進入黑潮次表層水,而黑潮流經中國東海大陸坡時,會將此次層水抬升並入侵東海與臺灣周遭海域,此過程約2年內完成。
此外,上述提到進入黑潮延伸流的核廢水,大部分會繼續藉由西太平洋副熱帶與副極地區大洋環流向東傳輸到北半球的東太平洋,根據洋流模擬估計,可能需要3年時間才會到達美國西岸,再經由加州冷流,連接北赤道洋流回到西太平洋,核廢水繞行這一大圈北太平洋循環歷程,可能長達7年之久。以上兩種途徑都有海洋擴散模擬系統的支持,而且過去10多年來追蹤福島核電廠所釋放的銫-137也顯示有上述兩種的傳輸與擴散途徑。
Q2. 這些含氚廢水會對海洋生物和人類造成什麽樣的風險?
雖然輻射物質有損人體健康,但是實際的風險必須考量人體暴露在輻射物質的種類、強度與時間。首先我們必須了解,相較於其他放射性核種,氚水是較無害的放射性物質。因其放射的β粒子能量較低,不會穿透人體,唯有大量吸入氚水才會傷害人體,但問題是需要攝入多少氚才會對人體或海洋生物產生危害?海洋生物與食用海鮮會攝入足量的氚水導致健康受損嗎? 雖然這方面的研究非常地少,但是答案是否定的。曾經有研究人員將鯉魚魚苗飼養在含氚水(每公升50,000 貝克) ,以及無氚水汙染的水體中35-150天,結果兩組魚苗的體長並沒有顯著差異。[2]
而人類直接暴露在含氚廢水,或是食用氚廢水污染的海鮮造成傷害的前例極乎沒有文獻報導。加拿大文獻[3]曾經指出暴露於氚環境下的核電廠附近居民,並無增加放射性物質所引起癌變的風險。而英國的研究[4]指出核武試驗後釋放氚於環境中可能使幼童增加白血病風險。然而值得強調的是,目前福島核電廠含氚廢水儲罐中的氚幅射活性約為1 拍貝克(PBq, 1PBq = 1015 貝克),這輻射活性量遠低於 1960 年代核試驗後全球大氣仍殘留的 8000 PBq。
也就是說,福島核電廠預計排放的氚廢水輻射活性遠遠低於人類核試爆產生的量。若現今海洋中的氚水含量沒有危害海洋生物,再加上福島核電廠排放出來的氚廢水,透過與海水混和快速稀釋。再受到潮汐、沿岸海流與海洋渦漩作用持續擴散傳輸之後,也不會明顯提升海洋生物與人類食用海鮮的風險。
Q3. 由於另一個輻射物質銫的半衰期較短,過去日本食品進口的檢驗、或是台灣鄰近的海域輻射監測,都是以銫為檢驗對象,目前是否有超標的狀況?對人類會有什麼影響嗎?我們可以用銫的分佈狀況來推估氚水的分佈與風險嗎?
自從福島核電廠意外發生以來,政府相關單位(水產試驗所、漁業署、原子能委員會、國家海洋研究院等)已經持續檢測臺灣漁場與日本進口海鮮食品的輻射量多年。甚至也遠赴西北太平洋捕撈秋刀魚,檢測其輻射量,所有的檢測樣本都未發現有銫輻射汙染,以往的資訊都由政府個別單位發布,從去年開始,相關資訊已經整合在「放射性物質海域擴散海洋資訊平台」,公開查詢。
銫與氚的半衰期以及傳輸途徑極為不同,因此不宜使用銫的分佈狀況來推估氚的分布與風險。政府相關單位已經檢測海水銫輻射超過10年,並且於2022年建置監測氚水的設備與技術,往後的監測計畫將同時監測銫與氚水的輻射量與分布。
Q4. 核廢水會隨洋流移動,會流經哪些遠洋漁場,或對這些遠洋漁場的漁獲造成什麼影響嗎?
福島的核廢水主要是從透過表層洋流,由西北太平洋往東北太平洋擴散,數年後再回到西北太平洋,因此位於北太平洋海域的漁場都是核廢水可能流經之處。福島核電廠預計排放的氚水活性控制在每公升1500貝克以下,已經遠低於日本的排放標準,每公升6萬貝克,也遠低於世界衛生組織(WHO)的限值,每公升1萬貝克。況且所排放的氚水經過巨量的海水迅速混合稀釋,根據數據模擬,在排放管1-2公里外,其輻射活性很快就會就跟現今背景值無異(約每公升0Bq)。
因此個人認為,福島排放氚水對於我國從西北太平洋的遠洋漁場所捕獲的漁獲物,根本不會有輻射汙染的影響,甚至連現今最精密的儀器都很難從漁獲物種,檢測到氚水的輻射活性。
2023年06月17日
義守大學醫學影像暨放射科學系兼任副教授 陳清江
Q1. 對於核廢水排放到抵台的時間,一直都有不同觀點,從2021年至今,有過7年,也有過1-2年的說法,我們要怎麼理解不同這之間的差異,比較符合科學事實?
日本福島地區外海剛好靠近北太平洋洋流親潮與黑潮交會處,也是重要漁場,冷熱兩股洋流交會後向東流向美加西岸,在311事件發生後,福島第一核電廠輻射汙水流入海洋,影響範圍超過5000公里,這些放射性物質順著核電廠沿岸流南下至水戶一帶後,才經黑潮帶往太平洋東岸方向,隨北太平洋環流循環。
銫-137等放射核種隨洋流遷移過程,會受海洋生物的吸收與代謝作用而有遲滯效應,而氚水在海洋生物體內的代謝生物半化期僅2天,遲滯效應比較不明顯,但表面海水中的氚會受日照蒸發、下雨的機制與風浪推移而加速擴散稀釋。氚水隨洋流擴散稀釋過程的變因太多,理論模式預估的結果往往過於簡化而產生誤差,最終還是要依賴實測結果最正確。
如果從過去的經驗來看,2011年福島事故發生時外洩的氚水隨洋流擴散稀釋,估計應於2013年11月以後出現在台灣海域,而且全部海域的氚均會升高;由歷年台灣環境輻射偵測海水氚數據看來,大多測不到(意指濃度小於2貝克/公升,低於偵測極限),僅在核一、二、三廠排放口附近可測到氚,屬於正常變動範圍,且未出現各地點同時上升的現象,研判未受福島事故液態排放的影響。
Q2. 這些含氚廢水會對海洋生物和人類造成什麽樣的風險?
日本政府強調,福島第一核電廠的核廢水在排放前會先經過稀釋,將濃度降低至1500貝克/公升,為日本國家標準每升60,000貝克的四十分之一,以及世界衛生組織建議的飲用水標準10,000 貝克/公升的七分之一。
截至2019年10月,儲水槽中的氚含量已達到約856 兆貝克,平均濃度達每公升0.73 百萬貝克。專家認為[5],在一年時間內將廢水全部排放,當地人吸收的輻射劑量僅為0.81微西弗。相較之下,日本人每年都會吸收2100微西
東京電力公司海洋岸邊排放的擴散模擬結果,假設每年排放22兆貝克的氚,海水氚濃度超過背景輻射水準 1 貝克/公升的海域,將僅限於排放口南北側1.5公里,離岸0.7公里的範圍內。每年所造成的輻射劑量將低於日本人從自然環境中接收的輻射劑量2.1毫西弗/年的十萬分之一,為可忽略微量。因此,這些含氚廢水排放不會對海洋生物和人類造成什麽樣的風險。
東亞地區(中、日、台、韓)的核設施每年排放1400兆貝克以上的氚(見圖一),北太平洋西部水體中氚活度仍在0.3貝克/公升以下,屬天然背景值變動範圍,遠低於我們的偵測低限值。日本311事故當時3-6月緊急排放的氣、液態氚活度約3400兆貝克,但是台灣並未測到。從福島核一廠未來23年擬排放含氚廢水每年22兆貝克,我認為可以推斷對台灣不會有影響。
圖一 核能設施的氚排放量(資料來源:日本台灣交流協會)[6]
核反應器設施排放的氚案例如上圖所示,相較之下,福島核一廠未來擬排放含氚廢水每年22兆貝克根本微不足道。台灣核三廠近十年排放的液態氚活度平均為35.8兆貝克/年,是福島核一廠未來每年排放氚的1.6倍,歷年南灣地區環測結果卻難得測到氚,遑論遠在2200公里外的較少量的排放,經大量海水的稀釋後,可能貼近背景值。
輻射偵測中心109年度完成擴大鄰近海域海水氚分析樣品共 115 件,結果顯示臺灣鄰近海域與沿岸海水之氚活度皆低於最低可測活度(小於2貝克/公升)。證明東亞地區,中、日、台、韓的核設施每年排放1400兆貝克以上的氚,對臺灣鄰近海域根本沒有影響。
Q3. 另一個輻射物質銫-137是過去日本食品進口檢驗、或是台灣鄰近的海域輻射監測的檢驗對象,目前是否有超標的狀況?對人類會有什麼影響嗎?我們可以用銫的分佈狀況來推估氚水的分佈與風險嗎?
衛福部食藥署進行邊境日本進口食品之輻射檢測,種類包括水產品、水果類、蔬菜類、乳製品、飲水、嬰幼兒食品、海草類、茶類以及其他食品。迄今檢測數量已逾200,000件,其中230 個樣本被檢驗出含微量輻射,仍未超出我國及日本標準,且主要是發生在福島事故後的前3年。 檢測結果均公布於食藥署網站日本輸入食品輻射檢測專區。
台灣鄰近的海域輻射監測包含銫-137和氚,都沒有超標的狀況,大部分樣品測不到放射核種,少數測得結果也都在正常的背景變動範圍內。對人類不會有什麼影響,我們也可以參考銫的分佈狀況來推估氚水的分佈與風險。
太平洋西北部表面海水氚活度約在0.2 貝克/公升左右,遠低於我國環測的查驗值1100貝克/公升,銫137和銫134活度皆低於0.03貝克/公升,遠低於海水中鉀40平均活度13貝克/公升。
圖二 福島事故後北太平洋西部水體中氚和銫137調查結果[7]
Q4.核廢水會隨洋流移動,會流經哪些遠洋漁場,或對這些遠洋漁場的漁獲造成什麼影響嗎?
核廢水會流經日本東方的遠洋漁場,距離排放口半徑1公里海域的海水氚濃度就低於 1 貝克/公升,因此我認為對這些遠洋漁場的漁獲不會有任何影響。(我國在日本東方的遠洋漁場捕撈10種魚,在2019年的漁獲量有25萬8,737公噸,產值約140億元。)[8]
利益聲明:我曾執行「福島核電廠事故對台灣地區環境輻射之影響評估」研究計畫。
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02-77095375
參考文獻與註釋:
[1] 貝他衰變是指貝他(β)粒子轉變成一種新的原子核的反應,這個轉變就是原子具有放射性的原因。以氚為例,在貝他衰變之後,氚原子最終會變成非放射性的氦原子。因此每次衰變,樣本的放射性都會降低。
[2] Wanigaratne, S., Holowaty, E., Jiang, H., Norwood, T. A., Pietrusiak, M. A., & Brown, P. (2013). "Estimating cancer risk in relation to tritium exposure from routine operation of a nuclear-generating station in Pickering, Ontario." Chronic diseases and injuries in Canada, 33(4).
[3] Wakeford, R. (2014). "The risk of leukaemia in young children from exposure to tritium and carbon-14 in the discharges of German nuclear power stations and in the fallout from atmospheric nuclear weapons testing. " Radiation and environmental biophysics, 53(2), 365-379.
[4] Bondareva, L., Kudryasheva, N., Tananaev, I (2022). "Tritium: Doses and Responses of Aquatic Living Organisms (Model Experiments)." Environments, 9. 51
[5] The Subcommittee on Handling of the ALPS Treated Water (2020). "The Subcommittee on Handling of the ALPS Treated Water Report." Journal of Environment Radioactivity.
[6] 日本台灣交流協會(2021)「氚的年排放量亞洲鄰近國家統計」
[7] Kaizer, J.,et al. (2018). "Tritium and radiocarbon in the western North Pacific waters: post-Fukushima situation."
[8] 相關漁獲資料來自「行政院漁業署2019年漁業統計年報」