2013年3月10日 星期日

核電廠可以怎麼個危險法?

先看歷史好了。

有史以來最嚴重的核安事件是車諾比事件。在此事件中,WHO 的估計 (依幅射致癌線性模型,若依有閥域的模型會更低) 因幅射而過去致死的及未來終將至死的,最終將累計至 4000 人。三哩島事件無人因幅射致死,而評估是無長期健康影響。福島事件至今也無人因急性幅射症候群致死,長期因而增加致癌的機率現在還在評估。這兩次事件與車諾比事件主要的差異就是現代設計—金屬防護罩及外層水泥防護罩控管災害的功能發揮了一定的效用。

車諾比電廠附近的三萬人,每人平均額外接受 45 rem 的幅射,而終身致癌機率增加約 1.8% (=45/2500),比人類平均基本致癌率 20% 增加到 21.8%。現在粗估福島外洩的幅射量為車諾比的 17%,而且因反應較快及防護罩的作用,長期因而增加致癌機率因而致死的機率應會更低很多。

核電廠與核子彈完全不同。核彈用的是鈾 235,純度接近 100%;核電廠的鈾則是由天然鈾 (99.3% 的鈾 238 0.7% 的鈾 235) 提鍊為含3% 235的核反應爐級鈾料。二者的原料相差甚多,核反應的性質也很不同。要核爆要靠快速連鎖反應,鈾 235 受中子撞擊時會產生兩個大碎片及兩個中子,這兩個中子又會撞擊其它兩個鈾 235,形成倍增的連鎖反應。核電廠的反應爐級鈾料中鈾 238 會大量吸收核分裂的快速中子,所以要用石墨棒先讓中子慢下來,讓鈾 238 吸收不到而能去撞擊鈾 235。控制目的在維持一個鈾 235 分裂之後只會導致另一個鈾 235 的分裂,這樣子能量才能穩定、持續、受控的釋出。

如果核電廠完全失控了,核反應爐會不會像核彈爆炸?答案是不會,否則製造原子彈就不用那麼辛苦去提鍊鈾235 了。當核電廠失控時,鈾 235 分裂所產生的快速中子未經緩和,會被鈾238 吸收,就不能再誘發另外鈾 235 的反分裂,核反應會因而中止,所以無法引發爆炸。車諾比的事件就是如此終結的。注意這個機制不是靠人為的控制,它就是物理的自然結果。核爆真的很不容易,要不當初曼哈頓計劃就不用徵召這麼多頂尖心智了。

核電廠最壞的狀況就是我們看到的福島事件--第七級的核安事件:核心融化,幅射物質外洩;車諾比也是這一級的核安事件。如果核芯全融而融毀地板逐漸下沈,也不會穿越地心 (像電影 China Syndrome的故事情節一樣)而是逐漸擴散,鈾 235濃度逐漸降低,核反應因而終止。

這樣的討論似乎是有點 cold-blooded,畢竟每個人的生命都是無價的。但每一種能源方案有其代價,像美國東北僅兩座燃煤廠每年造成數萬人哮喘、數十萬上呼吸道疾病及 70 致死病例。對我來說,這比美國總共 104 座核電廠造成的健康及生命威脅要大。當我們談能源選擇,要先能正確評估比較這些風險才好。

(本書部份資料摘自 Chapter 10~14, Physics for Future President, Richard Muller

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