2014年5月28日

生在輻中不知輻—你我周遭的天然輻射

天然輻射,就像空氣一樣到處都有,也像石油煤炭等資源,每個地方都不一樣。本文利用高靈敏度的輻射偵檢器,與讀者分享臺灣天然輻射調查的結果。

作者/許榮鈞(任教清華大學核子工程與科學研究所)

近日在國內網路媒體可見許多關於環境輻射相關的爭議。臺灣環境輻射走調團公布了民間版的輻射調查地圖,他們使用輕便型手提輻射偵檢器,調查臺灣本島、澎湖、金門近2000個測點,發現有54 個嚴重超標3 倍(> 0.3 μSv/h)〔註一〕的地方,懷疑與核電廠或核廢料有關。這些報導引起大眾對生活周遭輻射的興趣是一件好事,但是錯誤的數據解讀導致不必要的恐慌與社會成本則不應該。事實上,官方版的環境輻射地圖隨時可在原子能委員會網站查詢,絕大部分地區的環境輻射不超過0.1 μSv/h。民間自主與官方版的輻射地圖到底為何有明顯差異?差異的原因?以及應如何解讀天然輻射的測量結果?筆者長期從事輻射相關研究與教學,自覺有必要補充說明。
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註一:μSv/h 為常用輻射劑量率之單位,代表每小時接受多少微西弗(μSv=10-6 Sv)的輻射劑量。一西弗(Sv)相當於一公斤物質吸收一焦耳的能量,再乘上輻射與身體組織的加權因子修正。
我們四周有兩大天然輻射來源,分別為來自天空的宇宙射線以及周遭環境的天然放射性核種。宇宙射線是來自外太空的高能帶電粒子,它們撞擊地球大氣層中的空氣分子產生大量的二次輻射,包括牟子(muon)、中子、電子與光子等等。既然宇宙射線來自天上,高度越高,理所當然輻射劑量越強,所以高山上輻射劑量比平地高,飛機上的輻射劑量又更高。另一個環境輻射來源是土壤與身體中的天然放射性核種,這些放射性物質從地球形成之初就有,主要是一些長半衰期的核種,例如鈾、釷系列核種與鉀–40。這些天然放射性物質的分布就像石油煤炭等資源,每個地方都不一樣,有些地方得天獨厚,有些地方就較少,當然可以預期每個地方的環境輻射也會有很大的差異。國際上有幾個知名地方的天然輻射甚至超過法規對輻射工作場所的限值,但是所有長期流行病學的調查都顯示那些地方的居民健康並無受到輻射影響。因此,不能說超過0.1 μSv/h 就是超標或是受到汙染,這是錯誤的解讀。法規管不到天然輻射,所有劑量參考標準也都不包含天然輻射。另一個需要澄清的地方是,正確測量天然輻射絕對不是一件容易的事,因為相對於其它輻射來源,天然輻射的強度太弱了。一般手提式輻射偵檢器是設計用在輻射工作場所的,其靈敏度不足以分辨低強度輻射的變化,因此測量天然輻射時會呈現很大範圍的跳動,出現超過0.3 μSv/h 的數據不足為奇。這些數值變動不是儀器校正〔註二〕有問題,也不是外在輻射有大的變化,純粹是偵檢器本身對低輻射劑量測量的限制。這好比體重計是設計與校正用來測量人的體重,若是將它用來測量小型電子零件的重量,測得之結果當然不可靠。原能會網站上發佈的數據是利用高靈敏度環境等級的偵檢器量測的結果,正確性遠高於手提式偵檢器,且其數據亦與國際文獻研究結果一致。......【更詳細的內容,請參閱第534期科學月刊】
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註二:為了正確測量工作場所的輻射,偵檢器幾乎都是校正在較高的輻射劑量率範圍。超過此一範圍的測量結果只能當作一種參考,原校正程序並不能保證此儀器在低輻射劑量下讀值會正確。

最後與讀者分享一份針對此議題的本土研究結果,2011年9月清大江祥輝教授與筆者實驗室利用非常高靈敏度的輻射偵檢器大範圍調查臺灣環境輻射的變化。首先將自行研發組裝的偵檢器系統(圖一)安裝於車上,同時利用電腦自動連線即時記錄各式偵檢器的讀值,全程輻射計測隨時間的變化如圖二所示。
圖一:高靈敏度多頻道即時輻射偵測系統。

圖二:利用高靈敏度輻射偵測系統測量臺灣天然輻射的變化
(清華大學←→合歡山)。

圖右側是車子行經的路線圖,從清華大學出發到合歡山來回一趟。圖左側由上而下有三個小圖,第一個圖顯示GPS高度隨時間的變化,此趟測量行程最高的地方在武嶺,高度3275 公尺;第二個圖顯示大家最關心的游離輻射的變化,明顯看出它與高度的相關性,輻射劑量率確實從海平面0.06~0.08 μSv/h 一路隨高度增加約二倍, 達到~0.15 μSv/h, 這些數據與原能會網站結果類似;第三個圖顯示較少人知道的中子輻射的變化,它隨高度的增加更是驚人,其計數率在平地約每分鐘測得5 個中子,在高山上最高可測得幾乎近10 倍的計數率,每分鐘達30~50 個中子。事實上,如果使用手提式偵檢器是無法反應出上述天然輻射的變化,更遑推論說全臺灣有很多嚴重輻射超標的地方。我們也曾經利用同樣儀器進行環島公路測量,途中甚至順便到三個核電廠周遭繞幾圈,想看看是否可利用此一靈敏的儀器觀察出任何洩漏的輻射,結果顯示沒有,核電廠外周遭輻射與其它平地並無差異。這些觀察指出一件事實,天然輻射的變化是很大的,沒必要誇大輻射對居民的影響,造成無謂恐慌或聯想。更重要的是,想要測量低強度輻射的變化確實需要使用很靈敏的儀器,同時應該小心解釋並驗證測量結果,才是一個負責任的調查報告。

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