福島核污染「銫沒有超標,鍶一定不會超標」的假設站得住腳嗎?

福島事故發生時,由於反應爐破壞的物理特性,使像是銫等高揮發性的核種,較鍶等低揮發性核種,有更大規模的外洩,造成污染物中銫的活性濃度遠高於鍶達數百倍以上,因此,日本政府主張「銫未超標則鍶一定不會超標」,只需要檢測食品中銫的活性,即可了解其輻射強度。

但正由於鍶並未大量外洩,它們都留在圍阻體內,因此,廠區內廢水的鍶活性濃度格外地高,在討論廢水持續洩漏造成的污染,以及事故後,各方對於銫的重視與減少措施下,這種以事故後環境內「銫鍶比」為基礎、把「銫」的輻射活性代表污染狀況,無需檢驗其他核種的假設註釋,是否站得住腳?

2011年3月11日,日本福島核災; 行政院衛生署3月25日公告,禁止日本五縣,福島、茨城、櫪木、群馬、千葉縣所有的食品進口。

2022年2月,衛福部在8日預告(12)、並在21日公告,廢止原本的禁令,只禁止部分品項,包括日本限制流通、及五縣野生肉類、菇類、漉油菜的進口;五縣部分品項,要求檢附輻射檢測證明。

要求檢附的、以及我國進行的檢驗,依〈食品中原子塵或放射能污染容許量標準〉,只有碘131、銫134、銫137三種放射性核種,未包含放射性鍶核種。

銫137:代表性核種

常見的核種與比例

核分裂過程中,常見的核種及可能的比例。

核反應爐利用中子撞擊,使鈾235原子分裂為兩個較輕的原子,同時釋出二到三個中子,再撞擊其他鈾235原子,產生連鎖反應,並利用這個「核分裂」過程產生的能量,帶動渦輪發電。

在核分裂反應中,鈾235原子裂變出的兩個原子,依其原子序的不同,會產生各種不同的物質,其中有部份物質,會持續產生「衰變」,持續釋放出輻射線,這些物質稱為「核種」。

不同的核種,在衰變的過程中,會分別釋放出 α 射線(二質子二中子的粒子)、β 射線(質子)或 γ 射線(電磁波),其中,γ 射線具有「容易偵測」,可以利用能譜分析,在十幾分鐘內就偵測到的特點。

銫137的衰變

銫137衰變過程,會釋放出β 射線(質子)及 γ 射線,其中 γ 射線可以用能譜儀偵測,檢測成本較低。

在這些所有的核種裡,銫137具有「釋放 γ 射線」,以及長達約30.17年半衰期的特性,再加上,在反應爐的核分裂過程中,產生的量又相當地大,因此,在類似事故中,就成為「代表性的核種」。

福島事故中核種的揮發性影響

有了銫137,這個「傷害性大」、「量大」以及「容易偵測」特性的代表性核種後,其他核種就可以以銫137的活性來推估,開始的時候,對於外洩核種的狀況不明,日本政府只能以車諾堡事故的經驗,假設幾個重要核種活性的比例,為參考

鍶90 釕106 銫134 銫137
5.2 4.3 25.9 64.6
保守估計銫137活性為鍶90的10倍

到了2012年4月1號起,再依據福島事故實際情況,調整活性比例為:

鍶90 釕106 銫134 銫137
0.003 0.02 0.92 1.18
銫137的活性為鍶90的393.3倍

我們可以看到,經過一年的偵測,對福島事故外洩核種的了解,相較於車諾堡事故註釋,銫的佔比是更高的,這是因為,在福島事故中,由於最初的爆炸與部份反應爐破壞的物理特性,因為核種的揮發性不同,外洩的程度不同。揮發性較高的銫,大量進入環境裡,而揮發性較小的鍶和鈽等核種,外洩較少參考

車諾堡核電廠為石墨反應爐,並沒有金屬的「一次圍阻體」設計,因此,發生氫暴,廠房(二次圍阻體)遭到炸毀後,大量的輻射物質直接外洩,而福島核電廠為沸水式反應爐,並且有「一次圍阻體」的設計,在氫暴發生之後,可以阻擋輻射物質外洩。

銫/鍶活性比下的假設

除了銫137之外,鍶90是另一個被大眾關注的核種,它具有與銫137接近的29.1年半衰期,雖然在一般核分裂中,產生數量不及銫137,不過,由於在它衰變的過程中,不釋放 γ 射線,而是釋放 β 射線,在檢測上的成本高、耗時長,對於要爭取時間的出口食品來說,如果要檢驗鍶90,是非常不利的。

因此,日本政府主張:即便是在車諾堡事故,銫137活性是鍶90活性10倍的假設下,一個銫137未超標的樣本,鍶90就一定不會超標(假設標準都是每公斤100貝克的話),更何況,在福島事故,鍶90的外洩,遠遠低於車諾堡事故,污染物的銫137活性濃度是鍶90的數百到上千倍。

因此,對於韓國要求「於食品中檢出微量(未超標)銫137時,也需要檢測鍶90條目」的要求,便被日本認為是「沒有科學證據」、違背 WTO 「適當保護水準(Appropriate Level of Protection, ALOP)」的「非必要的貿易限制」。簡單說,也就是為了製造貿易障礙,而故意找的麻煩。

是不是這樣呢?

福島事故的水污染問題

韓國對於日本進口食品限制的重要轉折,是2013年7月22號,日本政府首度承認,事故後,福島核電廠的廢水有外洩的情形參考,2013年9月,韓國宣佈了對日本食品進口的「臨時性措施」,重申微量銫污染的產品要檢附其他核種的檢驗報告。

日本政府對提出抗議後,2014年9月,韓國再派出專家團赴日親自考察,並作出「完全無法確定放寬進口限制的時間表」的結論,這之後,日本就啟動了 WTO 仲裁的程序參考

福島核電廠廢水問題,是由於反應爐中的燃料,還在持續進行核分裂反應,產生高熱,因此,必須持續灌入冷卻水,避免爐心再因高熱而熔毀,同時,由於地面的雨水,以及地下水持續滲入爐心,成為受污染的廢水,並以每天140噸的速度增加參考

這些大量累積在廠區內,並且有滲漏疑慮的的廢水,和事故後被釋放到環境裡的污染物,有很大的差異;在事故中,揮發性較低的鍶,被洩漏到環境裡去的量很小,那是不是表示,它們大部分都還留在廠區裡呢註釋

當時韓國提出,根據東京電力公司在2013年和2015年,調查福島2號機和3號機一次圍阻體(Primary Containment Vessel,PCV)內積水,發現銫137的活度,在每立方公分960和4,200貝克之間,而鍶90的活度,則高達每立方公分4,400和66,000貝克之間參考,這是在事故中,「銫飛出去,鍶還留著」的佐證。

銫/鍶活性比例的疑慮

廢水,成為核污染的不確定因素,據2014年的研究指出,在廠區的水洩漏入海之後,在海中檢測到的鍶90,甚至短暫出現過超過銫137的情形,而在2011年6月,在福島30到600公里處海水測到的銫137為鍶的約39倍,但是到了2013年,在福島100公里範圍的海水裡,測到銫137對鍶90的倍數,已經下降到約3.8倍,研究者認為,這個比值,正不斷下降中。

東電檢測福島電廠內儲存污水的核種濃度比較

來源:東電,〈APLS性能確認試驗終報〉,位於東電處理水網站2020/12/24發布稿。

這只是從環境裡的銫遠高於鍶,來推論廠區內廢水鍶的活性濃度特別高,再看2021年年底,東電對各個儲槽群的實測資料、或是東電驗證淨化核污染水的「多核種除去設備」(Advanced Liquid Processing System,ALPS註釋)效能的性能確認試驗報告,都可以看到,鍶的放射性活度濃度是普遍性的高於銫。在後者的數據中,所採樣的兩組中繼儲槽樣品,在經過 APLS 前,鍶的放射性活度濃度(貝克/公升)含量,分別比銫大了80、100倍。

關於福島廢水問題及 ALPS,可參閱東電的說明,香港日本領事館的說明簡報擋

福島電廠內,所存放的核污水的情況,與過去在環境監測中,「銫比鍶大10倍、甚至上百倍」的情況,是完全相反的;廠區內廢水鍶的活性濃度遠較銫高,使得「銫沒有超標,鍶也不會超標」的假設就站不住腳了。

此外,由於福島事故後,作為核污染代表性核種的銫受到重視,因此,各方採取了許多減少環境或食物中銫含量的作法,例如,在東電的污水處理設施裡,特別加入了銫吸附的設備,農民也增加了鉀肥的使用,希望用同屬鹼金族元素的鉀,代替作物對銫的吸收參考

種種降低銫的含量被檢出,卻無法降低鍶含量的作法,這些都越來越使得「銫沒有超標,鍶也不會超標」這一套邏輯的站不住腳。

福島廢水排放的問題

更何況,由於廢水的持續累積,廠區內的一千多座儲水槽,將在2022年秋天全部裝滿,因此,日本政府計畫從2023年開始,將核廢水(銫吸附)處理和稀釋後排入海中參考。未來,環境裡面的「銫鍶比」會如何變化、銫是不是還如此地具有「代表性」,恐怕很難說。

東電關於 ALPS 流程的說明圖

來源:東京電力

依照東電說明圖示,福島電廠的污染水,會先經過「銫、鍶吸附裝置」後,暫存至中繼儲槽;中繼儲槽內的水,再經過 ALPS 後,即能將「氚」以外的放射性核種處理至極低的濃度;再將過稀釋,將氚壓低到可接受濃度後,排放入海。

依照東電的試驗報告,ALPS 能有效的去除鍶,排入海洋的廢水,將只含有極底濃度的鍶。

可是,能保證 ALPS 會一直有效運作、達到理想情況嗎?東電的信譽早已備受質疑,例如在2013年年中的爆出福島電廠廢水外洩事件,東電與日本政府都不能確定是何時開始外洩的,且在此之前,外界早就懷疑有廢水外洩,但東電皆極力否認,遭批是刻意隱瞞參考

(話題)福島食品開放

水產

福島食品開放

2022/2/8行政院宣佈開放日本福島等五縣食品進口,並於2/21公告生效;此次開放,改過去「地區別」的限制,為「品項別」,惟同樣以「品項別」限制福島核事故進口的韓國,經 WTO 仲裁之後,至今仍限制福島等八縣水產品進口,並要求被檢出微量(未超標)的銫時,需檢驗其他核種。

韓國維持限制的原因,為事故後,福島廠區內的廢水持續洩漏,大量在事故當時,因為揮發性較低,未釋放到環境裡的鍶90等核種,有持續外洩之虞,與鈣同屬鹼土族元素的鍶,容易在骨骼中累積,加上半衰期長達28年,一旦攝入,會造成長期的傷害。

在討論開放政策時,台灣政府並未如韓國對鍶90等核種的議題多加考察,僅接受日方提出,在環境污染中,銫137活性為鍶90的上百至千倍,因此「銫137未超標,則鍶90也不會超標」說法,未再對水產與鍶90等核種的檢驗,再設防線。

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