核災該跑多遠看天氣? 研究:核四輻射最遠可達屏東 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

核災該跑多遠看天氣? 研究:核四輻射最遠可達屏東

2016年09月10日
本報2016年9月10日台中訊,陳文姿報導

如果核四廠發生事故,逸散出與日本311福島核災等量的放射性物質,全台多少地區會壟罩在輻射污染的陰影下呢?中興大學環工系教授莊秉潔所帶領的研究團隊,以台灣365天不同風向、降雨,加上地形因素進行擬推估。結果顯示,在東北季風且雨天的情況下,輻射物最遠可抵達屏東的三地門(如圖一)。

莊秉潔將這項模擬方法應用於台灣四座核電廠,發現一旦發生核災,核四對本島影響的平均範圍最大。主要是因為核四位在東北角,而台灣長達半年受東北季風吹拂,風會將輻射物吹向台灣本島。這項針對核四的模擬研究已刊登於國際期刊「環境輻射期刊」

輻射外洩後第一年所累績的輻射量(來自地面土壤照射與食物輻射汙染)左:外洩日2011/3/11 台灣雨天,東北風 中:外洩日2011/8/11 台灣西南風  右:2011/2/6 台灣晴天,東北風。資料來源:環境輻射期刊

圖一 : 輻射外洩後第一年所累績的輻射量(來自地面土壤照射與食物輻射汙染,已考慮物理衰減)左:外洩日2011/3/11 台灣雨天,東北風。中:外洩日2011/8/11 台灣西南風。右:2011/2/6 台灣晴天,東北風。資料來源:環境輻射期刊

不在緊急應變區就沒事? 輻射污染土壤、飲水不容忽視

國內將核一、二、三廠「緊急應變計畫區」(EPZ, Emergency Planning Zone)定在核電廠周圍半徑8公里。這是指輻射一旦外洩後,經由呼吸或是輻射雲直接影響的範圍。日本在福島311核災時的緊急撤離區則是半徑20公里。

多數人認為,只有緊急應變區範圍的居民才須擔心核電廠意外。但莊秉潔提醒,輻射影響分為兩大類型。除了直接影響外,也不能忽視輻射物質落在土壤與水中後,藉由土壤反射(註1),或食物攝取產生的長期性影響。

核災後輻射影響的兩種主要類型 製表:陳文姿

核災後輻射影響的兩種主要類型 製表:陳文姿

以福島核災為例,莊秉潔指出,福島核災釋放出大量的銫-137。銫-137半衰期長達30年,對人的影響超過300年。若以生活20年來計算,只要居住在受輻射污污染高達50毫西弗的地區20年,長期累積的輻射量將高達1000毫西弗,對人體產生重大傷害。

此區因長期受輻射影響,不再適合人居,因此美國定義為「永久撤離區」(PEZ, Permanent Evacuation Zone)。但但日本卻採取卻採取土壤清除或翻土等方式(註2),提前讓居民返鄉。

輻射外洩後前七天所累績的輻射量(來自呼吸吸入與輻射雲照射)左:外洩日2011/3/11 台灣雨天,東北風 中:外洩日2011/8/11 台灣西南風  右:2011/2/6 台灣晴天,東北風。資料來源:環境輻射期刊

圖二 : 輻射外洩後前七天所累績的輻射量(來自呼吸吸入與輻射雲照射,已考慮物理衰減)左:外洩日2011/3/11 台灣雨天,東北風中:外洩日2011/8/11 台灣西南風右:2011/2/6 台灣晴天,東北風。資料來源:環境輻射期刊

核災影響    晴雨大不同:晴天輻射飄更遠,雨天落入土壤多

「緊急應變計畫區」與「永久撤離區」的真正範圍,取決於爆炸強度、高度與溫度,以及當時的風向、降雨;此外,地形因素也會影響擴散與沉降的範圍。

莊秉潔研究團隊根據世界衛生組織(WHO)提供的福島核災放射物質類別與排放量,針對台灣一年365天,每天不同天氣進行模擬。結論是:若核四廠發生核災,外洩出與福島核災等量的放射物質,則在吹東北風且晴天狀況下,緊急撤離區為最大值(圖二右);而在東北風雨天時,永久撤離區達到最大值(圖一左)。

莊秉潔解釋,晴天時,風會把輻射塵帶到比較遠的地區,因此,須在第一時間撤離的區域會增大;相反地,降雨時,雨水將輻射沖進土壤,需緊急撤離的人變少,但因土壤與水受到污染,也不適合長久居住,必須離開家鄉的人反而會變多。

核災一旦發生,下雨與否會造成極大差異。莊秉潔指出,下雨時緊急撤離區可能僅10公里,但若不下雨再加上強風,可能讓緊急撤離的範圍擴大到100公里外。風向影響也很大,對位在東北角的核四廠來說,假設核災發生在東北風吹拂的9月到4月,西部受到輻污的範圍將會擴大。

第三個因素則是核電廠爆炸的高度與地形。根據莊秉潔研究,輻射擴散最遠處可達屏東的三地門(圖一左),而且會會因高山阻擋,落在中央山脈西麓。此處分佈台灣重要的水庫及集水區,一旦遭輻射污染,水資源就會出問題,甚至連山泉水或礦泉水都不能喝。

若核四發生福島等級核災  全台11%永久撤離

每年地面土壤照射與食物輻射污染累積達50毫西弗就需永久撤離。如果核四若發生福島等級的核災時,需永久撤離的範圍有多大?

以311福島核災發生爆炸點的高度、輻射塵爆炸的溫度、加上台灣的各種氣象條件進行模擬來看,答案取決於天氣。研究團隊以311當天(雨天)來分析,則各縣市第一年地面土壤照射與食物輻射污染累積達50毫西弗的機率為:基隆市84%、台北市73%、屏東縣5%。但假設爆炸當天是晴天(2011/2/6)的話,基隆與新北大致維持不變,但桃園縣反而上升到63%,新竹也提高到14%。

而以2011年3月11日後計365日的各種氣象(東北風、西南風、雨天及晴天)條件模擬推估,則基隆市51%、新北市48%、臺北市38%、桃園市30%、新竹市18%、宜蘭縣15%,全台平均有11%土地需永久撤離。

資料來源:環境輻射期刊。

模擬核四廠發生福島核災,以2011/03/11後計365日的各種氣象(東北風、西南風、雨天及晴天)條件進行模擬分析,臺灣各縣市土地達疏散區(以第一年成人50mSv增量為原則,計算地面反射及食入)之機率  資料來源:環境輻射期刊

雖然此篇論文研究範圍僅限於核四廠,但研究團隊實際上對四座核電廠都進行了模擬分析,只是計算結果以核四廠最嚴重。

莊秉潔表示,原因在地理位置。核三廠位在恆春,吹東北風時,大量的輻射物質都會落在海洋。而核一、核二、核四狀況類似,東北風會把大部分的輻射吹向全島。不過,核一與核二因位置偏北,影響範圍略小於核四。

台電緊急應變計畫區評估:假設核災未釋放出銫

莊秉潔解釋,這項論文與台電龍門核電廠緊急應變計畫區評估相異之處在於,研究團隊所採用的放射性核種的劑量是以WHO所估算的福島核事故做為基準,而台電研究則是假設福島沒有釋放出銫、鋇等物質,所以,兩者估算的結果有顯著的差異。

此外,這篇研究採用最新的高斯軌跡擴散模式(Gaussian trajectory dispersion model)計算,更能真實反應出地形與輻射塵擴散的情況,與一般直線擴散的計算方式不同,因此獲得國際期刊採用。

福島核災所釋放出的放射性核種資料 (第一欄)核種類別 (第二欄)世界衛生組織(WHO)所採用的放射量 (第三欄)AEC台灣原能會研究所採用的放射量 資料來源:環境輻射期刊

福島核災所釋放出的放射性核種資料 (第一欄)核種類別(第二欄)世界衛生組織(WHO)所採用的放射量(第三欄)AEC台灣原能會所核定台電所採用的放射量資料來源:環境輻射期刊

莊秉潔團隊針對四座核電廠若發生核災後的輻射擴散進行研究 攝影:陳文姿
莊秉潔團隊針對四座核電廠若發生核災後的輻射擴散進行研究。攝影:陳文姿
 

註1:土壤反射是指輻射物質落在土壤與水中後,受輻射污染的土壤會持續放出伽瑪、貝它射線到環境中。

註2:日本採用兩種方式清除永久撤離區的土壤污染,一是清除表面污土,並將土壤存放他處,另一種方式則是翻土處理。