吸收關於氚的正確知識,以遏止謠言被害:按部就班排入海洋是安全且確實的做法――福島第一核電廠處理水

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保管在東京電力公司福島第一核電廠廠區內的「處理水」,即將在今年夏天排入海洋。雖然處理水已去除大部分的核物質,和水性質相同的氚卻難以去除。由於處理水當中含氚,以當地漁民為中心的人們都害怕因此受到風評被害,鄰近的亞洲各國也發出抗議。茨城大學研究所理工研究科的鳥養祐二教授公開表示:「只要按部就班進行排入海洋的作業,就不會有問題。」鳥養教授長年研究氚,他替我們簡單解釋了排放處理水的安全性。

「不懂才會害怕的」鬼與氚

在排放處理水被大肆報導前,想必有很多人都沒聽過「氚」這個名詞吧。

我身為研究者的原點,是國中時開始播出的動畫《機動戰士鋼彈》。為了實現鋼彈機體的動力來源——小型高效率核融合反應爐,我的研究主題之一,就是如何安全使用反應爐的燃料氚。興趣則是造訪各地的湧泉,調查水中氚的濃度。身為於公於私都和氚息息相關的專家,在此盡可能以簡單的方式,說明關於氚的知識。

人們之所以怕鬼,是因為不知道鬼的真面目。氚也是同樣的道理,只要擁有正確的知識,就不會過度害怕了。

遠低於WHO規定值的處理水

福島第一核電廠為了冷卻熔毀的爐心,持續不斷進行注水,結果產生含有高濃度放射性物質的核汙水。再加上流入反應爐廠房的地下水和雨水,一天會產生100噸的核汙水。這些核汙水會先利用吸附裝置,重點式地去除銫和鍶,接著再使用多核素除去設備(通稱ALPS),去除氚以外的大部分放射性物質,然後保存在儲存槽中。這就是所謂的「處理水」。

能將氚以外的62種放射性物質從核汙水中去除的ALPS。使用這種設備處理過的水,就叫「處理水」(nippon.com編輯部攝影)
能將氚以外的62種放射性物質從核汙水中去除的ALPS。使用這種設備處理過的水,就叫「處理水」(nippon.com編輯部攝影)

氚是氫的同位素,兩者化學性質相同,但氚比普通的氫多了兩個構成原子的中子。氚也因此較為不穩定,其中一個中子會釋放出電子,變成質子後,再轉為穩定的氦。這時候會釋放出高速電子=β射線。只不過,氚的β射線能量在放射線當中,其實非常微弱,用一張紙就能阻隔。換句話說,它的β無法穿透皮膚或容器的外殼,因此不用擔心會暴露在放射線當中。

另一方面,要是人體內的水分含氚,就會暴露在放射線中。將處理水排放至海洋的隱憂就是這一點吧。如果體內的氚濃度變高,自然會是問題。但根據世界衛生組織(WHO)發表的數據,即使喝了濃度10000Bq/L(一公升含一萬貝克勒)的含氚水,也不會有問題。

福島第一核電廠的處理水排放計畫,是利用海水將處理水稀釋,最高濃度設定在1500Bq/L ,也就是WHO公告數值的六分之一以下。換言之,只要去除鹽分,直接喝下排放前的水,對人體也不會有影響。就算一整年都喝含氚處理水,放射線的量也不大。(況且是海水,本來就沒辦法喝…)

而且現在是將稀釋過的水再排入海中。海水的稀釋效果非常大,一旦遠離排放源頭數公里,海洋或魚等海產也很難因為處理水的關係,使體內的氚濃度上升。

氚濃度(Bq/L) 持續攝取一年的放射線量(mSv/年)
WHO的飲用水標準值 10000 0.15
加拿大飲用水的濃度限制 7000 0.10
福島第一核電廠的處理水 1500 (最大值) 0.022
聯邦飲用水標準(美國) 740 0.011
1960年代的降水中的濃度 110 0.0016
EU的飲用水濃度 100 0.0015
現在的降水中的濃度 0.5 0.0000074
現在的海水濃度 0.1 0.0000015

整年的放射線量是根據防災方針所建議的,以一天攝取2.25公升水分計算

全世界的核電廠都在持續排放氚

氚是核分裂反應中,一定會產生的元素,全世界所有的核能發電廠與核燃料二次處理設施在運作時,也都會排放氚。而這些設施排放的量,遠比接下來要排放的福島第一核電廠處理水還要多。即使如此,海洋中的氚濃度也沒有上升。

全世界的核能設施排放的氚量(一年)

設施名稱 單位/兆Bq
拉阿格核廢料處理中心(法國 / 2018年) 11460
塞拉菲爾德核廢料再處理廠(英國 / 2019年) 479
達靈頓核能發電廠(加拿大 / 2018年) 430
泰山第三核能發電廠(中國 / 2019年) 238
月城核能發電廠(韓國 / 2019年) 141
福島第一核能發電廠處理水(一年最多) 22

1945年~1980年進行的核試驗中,也有大量的氚被排放到環境中。

即使全世界的核電廠都將氚排放到環境之中,海水中的含氚濃度也沒有因此上升。這是因為核試驗中排出的氚非常大量,比起新排放的量,核試驗當時的氚減少的量更大。

順帶一提,頻繁進行核試驗的1960年代當時,雨水中的氚濃度非常高,根據記錄,1963年是110Bq/L。日本的飲用水有90%來自河川,所以當時自來水的氚濃度很高。1966年出生的我,等於小時候是喝著氚濃度很高的水過活的。

東京、千葉降水中的氚濃度

為了確實進行廢爐,這是必要之舉

福島第一核電廠已經預計往後要正式進行廢爐作業,將熔解的爐心取出。為此,他們必須建造分析樣本用的設施、保管資機材的設施,還有因應意外發生的設備。

現在福島第一核電廠廠區內,已經堆滿了處理水儲存槽。為了進行廢爐作業,就只能排放處理水,撤走儲存槽,確保空間,以便建設下一個階段所需的設施。

這次災害被認定為最嚴重的等級七,讓全日本陷入不安之中,許多人因而無法相信東京電力公司,這也很正常。就某種意義來說,在心理層面無法接受排放處理水,也實屬無奈。

但是排放處理水並不是為了東電。為了讓福島在真正的意義上復興,就必須確實進行廢爐作業。拖延排放對人體幾乎沒有影響的處理水,只會拖延福島復興的時間。

擺滿儲存槽的福島第一核電廠內(nippon.com編輯部攝影)
擺滿儲存槽的福島第一核電廠內(nippon.com編輯部攝影)

為了將處理水排放至一公里以外的外海,而進行的地下通道工程(2022年9月 nippon.com編輯部攝影)
為了將處理水排放至一公里以外的外海,而進行的地下通道工程(2022年9月 nippon.com編輯部攝影)

希望減少謠言被害:分析海鮮的氚濃度的新方式

無論東京電力公司和政府再怎麼解釋安全性,一旦處理水開始排入海洋,依舊會有一定比例的人採觀望態度,暫時不購買海鮮。我們無法避免所謂的謠言被害。

為了多少減輕這樣的現象,提出安全的證據就很重要。但用於檢驗食品安全的氚濃度測量方式,非常費工且費時。如果使用公定方法,去測量海水中的氚濃度,需要一個星期,測量魚類體內水分的氚濃度,則要花上一個月。但誰會想吃撈上來後,過了一個月的魚呢?

為了檢視食品安全性,快速檢驗氚濃度的方式不可或缺。基於這個想法,我在與學生反覆實驗後,開發了「微波加熱法」。簡單來說,就是利用微波爐,有效回收魚類體內水分的方式。只要使用這種做法,短短三十分鐘就能測出海水中的氚濃度,魚類的水分中的氚濃度也能在一個小時內得知。如此一來,就能趁撈上岸後,上架前進行分析,表明水產的「安全性」。

為了讓超市、居酒屋充滿自信提供商品,進而讓消費者放心食用福島的海產,我希望這種分析技術能在物流界等環節使用。為此,我不打算申請專利,而是舉辦關於檢測氚的分析講座,繼續支援整個產業。

我是父親在福島縣雙葉郡川內村工作時出生的小孩。當時我太小了,所以對那個地方沒有印象,但祈盼我出生的故鄉福島縣,能有安全的生活,並早日復興。為此,運用身為科學家的專門知識,致力減輕謠言被害。

標題圖片:在報導中公開的東京電力公司福島第一核電廠的處理水排放設備。含有放射性物質氚的處理水,將會用海水稀釋,透過這個管線流向海底通道,6月26日,福島縣大熊、雙葉兩町[代表攝影](時事)

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