:::

核廢料的放射性


更新時間:2021-09-09 14:32
FaceBook Twitter Plurk LINE QRCode 列印
相信「核廢料」給一般民眾有不少特別的恐懼與不安的印象。可能是誤以為是一種「核彈的相關廢料」,才會把「核廢料」認為是會爆炸或燃燒的東西。似乎,必須先就「核廢料」的本質,加以詳細說明。

核廢料是什麼?
一般見諸於報章雜誌的「核廢料」,實際上是「放射性廢棄物」的稱呼,依我國「放射性物料管理法」第 4 條定義放射性廢棄物為:指具有放射性或受放射性物質污染之廢棄物,包括備供最終處置之用過核子燃料。「放射性物料管理法施行細則」第 4 條將放射性廢棄物分類為高放射性廢棄物、及低放射性廢棄物兩類。

低放射性廢棄物,如何產生?
低放射性廢棄物英文稱為Low Level Waste。來源是在核能電廠的設備維修或改善工程,以及清潔與輻射防護等作為所使用的物品, 因有可能沾染到低程度的放射性元素(但不是核物料),故稱為「低放射性廢棄物」。低放射性廢棄物分為可燃性(如擦拭紙類、防護衣、塑膠、手套等)及不可燃性(如工具、零件、保溫材等)兩種。這兩種廢棄物產生之後,均須經過減容及水泥固化處理,裝桶成為「固化體」以便處置。

高放射性廢棄物,存在何處?
另一類「高放射性廢棄物」顧名思議,其英文名稱為「High Level Waste」,定義上包含備供最終處置之用過核子燃料或其經再處理所產生之萃取殘餘物,「再處理」係為回收用過核子燃料中可再利用的核物料(鈾、鈽)等,經過一連串化學分離的程序。我國政策雖然未排除用過核子燃料再處理的選項,但迄今尚無實施再處理措施,故目前高放射性廢棄物即為備供最終處置之用過核子燃料。

廢棄物中的放射性來源為何?
核子燃料在原子爐內的使用方式,主要是利用其中的鈾-235原子,吸收中子(neutron)後引起核分裂的反應。反應除產生大量的熱(稱為核能或原子能)與中子等放射線之外,還有核分裂的產物;故原子爐內會產生多種放射性的元素,成為污染的來源。茲就類型分述如下:

第一類:核分裂產物(Fission Product)
當鈾-235的原子核分裂成兩個之後,會繼續蛻變(decay)為許多種放射性元素;例如在核廢料中常見的鍶-90、碘-131、銫-137...等。

第二類:中子活化(Neutron Activation)
產物原子爐內的金屬材料中, 某些元素(如鈷-59、鐵-54)在原子爐內接受中子照射後引起活化反應(Activation Reaction),生成放射性的元素,如鈷-60、錳-54等。

其反應分為兩類如下:
(n , γ) 反應: 吸收中子(n) 而放出加馬(γ)射線的反應,元素的種類不變,而質量數增加一。
鈷-59+中子(n) → 鈷-60(放射性)
(n, p) 反應: 吸收中子(n) 而放出質子(proton)的反應,質量數不變,但原子序減一,由鐵變成錳。
鐵-54+中子(n) → 錳-54(放射性)
以上第一,第二兩類,所產生的放射性元素,大部分為放出加馬射線而半衰期較短,並無阿伐射線的釋放。

第三類:超鈾元素(Trans-Uranium Element)
核子燃料的主要成分,鈾-238(約佔96%),雖然在普通原子爐中幾乎不起核分製反應,但在吸收中子之後卻產生微量的、長壽命(半衰期有的萬年以上)元素,即自然界不存在的「超鈾元素」,如鈽(Pu)、鋂(Am)、鋦(Cm)等留在核燃料棒中,均為長期釋放阿伐射線的放射性元素,即被指稱為「危害後代子孫的元凶」。然而事實上,在自然界中亦含多種釋放阿伐(α)射線的放射性元素,其性質與超鈾元素相似。所以並不須過分恐懼。

自然界的放射線
我們生活在地球上,不斷接受來自天然放射性物質的放射線與宇宙射線。也就是,地球約在45億年前誕生時,就遺存下來許多放射性物質。
例如, 地殼岩石中含有三種「原始核種」,鈾-238(半衰期45億年)、鈾-235(7億年)及釷-232(141億年),各自進行一連串的蛻變,同時放出阿伐(α)射線。因此產生了三大系列,眾多的阿伐放射元素。

此外,從遙遠的宇宙太空,不斷向地球直射著宇宙射線,含有高能量的電子、光子(加馬射線)、中子等。另有食物中的放射性元素(如鉀-40、碳-14),所造成之體內輻射。故每人每年約接受2.1毫西弗的天然背景輻射。

結論
(一)在台灣核廢料的實際名稱為「放射性廢棄物」,絕對與核彈無關;也不會爆炸和燃燒。
(二)被指稱「危害的毒素」,即阿伐射線,其穿透力很差,一張紙就可擋住,不可能造成體外輻射問題。
(三)低放射性廢棄物中,即使含有極微量被污染的「超鈾元素」,但被水泥固化後再封存於鋼桶內,深埋於地下,其工程就具有多層防護核種外洩的功能。

總之,目前人類已有非常完善的技術,可準確量測輻射,並積極努力將核廢料妥善加以處理、處置與管理,以有效隔絕於人類環境。惟核廢料設施為高度鄰避設施,是世界各核能國家所面臨共通的問題,現階段國內所遭遇的困境,更已超越技術層面,選址作業遭到地方政府與民眾反對,處置設施場址遲無法擇定,惟有持續強化公眾溝通,取得共識與認同,才能有所突破。