從科學觀點 看 日本 福島 核電廠危機

日本福島核電廠危機每天都有新的變化,即時且便利的現代科技則讓國內外各媒體的消息源源不絕地灌輸到我們身上,卻也造成少數民眾陷入極度恐慌的狀況。列子‧天瑞篇:「杞國有人憂天地崩墜,身亡所寄,廢寢食者。」核災對我們的影響雖不若天塌下來那樣遙不可及,戒慎恐懼是好事,但過度憂慮則容易無所適從。T客邦編輯部不乏理工科背景人才,特別在此整理一些科學上的論述,希望能為這次的輻射災害做一些參考,也歡迎各位專業讀者指正內文謬誤之處。

距離是最大的問題 

古典物理的理論來看,均勻點光源的輻射在空間中傳遞時,會維持「距離平方反比定律」。意即在傳遞方向內的輻射照度,會與觀察點到點光源之間的距離平方成反比。白話一點來說,就是距離增加1倍,觀察點的輻射強度會減為1/4。在隨距離平方成反比理論下,與福島地區距離約3000公里的台灣,輻射量至本土應該已經稀釋到非常稀薄的地步了。當然,以上推論是針對完美球型空間且均勻點光源下的理論,實際狀況會依照輻射噴發模式、地形地物與氣象因素影響。但無論如何,距離因素絕對是輻射物質擴散時,影響最大的因素之一。

從科學觀點 看 日本 福島 核電廠危機▲根據點光源輻射照度公式,會隨著距離平方成反比,若是能量較低的α及β射線,能量衰減程度會更高。 

風向對台灣有利 

真實世界裡的輻射物質不會如古典物理一樣呈現完美的球型擴散,一旦散佈至空中,就是大氣中的高低壓場來決定流向了。粗略可分為近地面邊界層以及高空幅散幅合造成的氣流場。近地表的狀況會隨大氣的穩定度、逆溫層或是海陸風等局部效應而有所改變,但這些影響不容易改變幾千公里以外的我們。

就現階段的各國預報來看,日本福島地區受到阿留申低壓的影響,氣壓梯度850百帕(hPa)的氣流場均呈現西北風,而更高空還有極為強勁的西風噴流,風向甚至更接近西北西風。核輻射污染物將毫不留情地往東方傳輸。

雖然氣象局預報在36小時後,大陸華中地區高壓將東移,高壓一出海會開始帶動地表天氣系統,北半球為順時針風向。屆時日本地區會吹起北風並將輻射塵往南帶,但高空依舊受西風噴流帶的影響,污染物要從日本吹到東經140度左右的太平洋上空,再回到東經120度的台灣,氣流通過的行程距離被拉得很長,就算輻射到達台灣,濃度也極為稀薄。

從科學觀點 看 日本 福島 核電廠危機

▲未來12至24小時預報內,福島地區均維持西北風,吹向圖中右上角的阿留申低壓。

從科學觀點 看 日本 福島 核電廠危機

▲預報36小時後高壓出海,污染物「有可能」因氣壓梯度風向台灣輸送,但實際風向會跨越等壓線向低壓出去,到達台灣的機會很小。且台灣附近經度每度距離約96公里,從東經140度至120度就接近2000公里長。

瘋狂搶碘真的有用? 

放射性物質皆有半衰期,而以鈾作為核能發電的副產品為碘131(I-131)及銫137(Cs-131),其中碘131的半衰期為8天,銫137為30年。這幾天盛傳服用碘片能使人體預防輻射感染;其實,碘片真正的功效僅侷限於避免碘131破壞人體,就算受到碘污染,事後服用碘片都還來得及。在台灣目前極低的輻射劑量下,亂服碘片甚至會出現粘液水腫、甲狀腺腫等副作用,一般民眾不需因為買不到碘片而恐慌;也許,在家宅8天的效果會比服用碘片來得實際。另外別忘了還有半衰期更長且更毒的銫137,但自從1945年第一顆核彈在地球上試爆到現在,銫137便成為地球上可被偵測出的人工背景輻射。現代核電廠的燃料純度不高,相對釋放的輻射能量也較小,基本上不太需要因為媒體的瘋狂報導而極度憂心。

從科學觀點 看 日本 福島 核電廠危機

▲碘片其實就是碘化鉀(Potassium iodide),無輻射污染或醫生開立處方籤的病患千萬別亂吃,否則副作用多到數不完。(圖片擷取自國家網路醫院

1986年的車諾比(Chernobyl)事件會如此嚴重,在於硬體構造設計與人為疏失(俄國政府刻意隱瞞)的影響很大,日本福島核電廠的失控狀況比起車諾比事件要小得多,反應爐的能量釋放亦天差地遠。我們在關心核災之餘,也希望能多從科學的角度觀察事物,也祈禱國內能同時謹慎檢視核電廠安全性,防患未然。

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ZeiWeng
21.  ZeiWeng (發表於 2011年3月17日 22:39)
核電廠不是核彈,而且還有車諾比事件,目前又要經歷日本福島事件,我想未來的核電廠會更加精進的,不過期待的未來電力產生方式一直都沒有實際的產品,某些層度核電廠是很乾靜的,但是它一崩潰可以變成極端的不乾淨

至於可怕的放射線,感覺都已經照了,也沒辦法說什麼了,當初某國都被丟過真正的核彈了
黑眼bobo
22.  黑眼bobo (發表於 2011年3月17日 23:42)
http://www.aec.gov.tw/www/fukushima/index_02_2.php

原能會公佈的報告,下方有PDF可以下載,還是用距離反比公式推估的(高斯煙羽模式?有人知道嗎)

因此大家關心的輻射劑量,到台灣會降低一百萬倍

原能會刻意用福島核電廠一、二廠10部機組全部融毁,放射物質全部排放的最壞狀況試算,到達台灣的劑量也不需要服用碘片。
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23.  狗熊 (發表於 2011年3月17日 23:47)
※ 引述《ZeiWeng》的留言:
> 核電廠不是核彈,而且還有車諾比事件,目前又要經歷日本福島事件,我想未來的核電廠會更加精進的,不過期待的未來電力產生方式一直都沒有實際的產品,某些層度核電廠是很乾靜的,但是它一崩潰可以變成極端的不乾淨
>
未來電力其實早就有了,但是因為有些很難以像核能一樣可以商業化運轉,不然就是生產(發電)量/成本也無法跟核能一樣可以平起平座〒ˍ〒

基本上,可能未來幾年內(至少10幾20年)應該還是沒得選╮(╯_╰)╭~

雲林
26.  雲林 (發表於 2011年3月18日 00:23)
※ 引述《Frank》的留言:
> 我覺得這篇文章有很大的盲點勒!
> 大家並不是害怕輻射光擴散. 輻射光這麼遠, 就像電波一樣, 到台灣強度早就為零去了!
> 令人害怕的是, 會發射輻射光的放射性元素(核種)的擴散. 這是不會遵守什麼點光源的輻射定律的.
> 如果台灣倒霉剛好從福島電廠發射出一團高濃度的放射性元素, 很不幸的很完整的幾乎沒被稀釋的隨著風飄到台北市. 這不是不可能的事. 所謂距離平方成反比, 那距離指的是你和放射性元素(核種)的距離. 而不是和福島電廠的距離. 如果放射性元素飄到你面前, 或是跑到你的肚子裡面. 這是十分不妙的事.

想要這一團原味輻射塵飄過2000公里不散開,除非現在有個龍捲風從福島捲到台北。
大氣分子會互相撞擊,輻射塵被撞擊,形成布朗運動,讓輻射塵分開。
飄到台灣已經稀釋了幾千萬倍了...
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28.  銀之風 (發表於 2011年3月18日 02:20)
※ 引述《Frank》的留言:
> 我覺得這篇文章有很大的盲點勒!
> 大家並不是害怕輻射光擴散. 輻射光這麼遠, 就像電波一樣, 到台灣強度早就為零去了!
> 令人害怕的是, 會發射輻射光的放射性元素(核種)的擴散. 這是不會遵守什麼點光源的輻射定律的.
> 如果台灣倒霉剛好從福島電廠發射出一團高濃度的放射性元素, 很不幸的很完整的幾乎沒被稀釋的隨著風飄到台北市. 這不是不可能的事. 所謂距離平方成反比, 那距離指的是你和放射性元素(核種)的距離. 而不是和福島電廠的距離. 如果放射性元素飄到你面前, 或是跑到你的肚子裡面. 這是十分不妙的事.

物質在空氣中飄過這樣距離還沒被稀釋的話......在我的認知上是不可能的事

所以監控輻射塵的強度是很重要,但維持高濃度的輻射塵飄到特定區域...不可能吧

充滿如果跟不是不可能的假設,小弟我覺得你的用詞有點危言聳聽
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30.  a (發表於 2011年3月18日 10:52)
※ 引述《Frank》的留言:
> 令人害怕的是, 會發射輻射光的放射性元素(核種)的擴散. 這是不會遵守什麼點光源的輻射定律的.
> 如果台灣倒霉剛好從福島電廠發射出一團高濃度的放射性元素, 很不幸的很完整的幾乎沒被稀釋的隨著風飄到台北市. 這不是不可能的事

對啦,peter parker讓蜘蛛咬到,變成蜘蛛人也不是不可能的事

杞人憂天,也很合理阿,天上的隕石是會掉下來的,你就多多杞人憂天吧,

我擔心的是,一個福島,就讓日相說出,東日本可能全毀
我看核一到核四隨便掛一個,我們大家就去填海了
福島距離震央,可是179公里,我們的核四,四公里遠就一個斷層,而且一樣建在海邊,萬里距離台北車站幾公里?撤退20公里,甚至美國建議的80公里,我看連桃園機場都要關閉了

人要看得是未來,最近幾次淹水,就常聽到啥超過防洪200年標準了,啥防3.4g加速,如果發生同樣的,散熱水管全毀,管他啥幾代的核電廠,停機也無法讓核分裂停止,遲早是一樣融化的

德國沒有地震,都在檢討核電廠了,美國停建核電廠已經樹十年了,我們真的要拿身家性命,子孫萬代的土地,跟核電廠賭下去?
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31.  櫻桃眼 (發表於 2011年3月18日 11:30)
※ 引述《bobo》的留言:
> http://www.aec.gov.tw/www/fukushima/index_02_2.php
>
> 原能會公佈的報告,下方有PDF可以下載,還是用距離反比公式推估的(高斯煙羽模式?有人知道嗎)
>
原能會採用的高斯煙羽模式是針對連續散發污染物的擴散模式。科學模擬都必須先設定環境場,此模式會先假設污染物濃度在水平及垂直都遵循高斯分布,且維持特定氣象條件(定值)來模擬。當然,實際狀況並不會如模式一樣簡單;但要一團高濃度粒子不受地形、氣象因素、重力的影響而直達台灣上空,這機會真的太小太小了。
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32.  Raymond Cheng (發表於 2011年3月18日 14:18)
福島距離台灣應該是大約2000公里!
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33.  狗熊 (發表於 2011年3月18日 16:37)
※ 引述《a》的留言:

> 德國沒有地震,都在檢討核電廠了,美國停建核電廠已經樹十年了,我們真的要拿身家性命,子孫萬代的土地,跟核電廠賭下去?

你說的這些的確都有在檢討或停建,但可沒說要全面放棄阿,畢盡如果放棄了的話,那這些國家的電力供應可能就會出問題,這個也不能賭阿

當然這是未來的目標,希望可以全面放棄,但目前來說可能還是沒辦法的;不跟核電廠賭下去也不行╮(╯_╰)╭
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34.  Sean (發表於 2011年3月18日 20:01)
※ 引述《狗熊》的留言:
> ※ 引述《a》的留言:
>
> > 德國沒有地震,都在檢討核電廠了,美國停建核電廠已經樹十年了,我們真的要拿身家性命,子孫萬代的土地,跟核電廠賭下去?
>
> 你說的這些的確都有在檢討或停建,但可沒說要全面放棄阿,畢盡如果放棄了的話,那這些國家的電力供應可能就會出問題,這個也不能賭阿
>
> 當然這是未來的目標,希望可以全面放棄,但目前來說可能還是沒辦法的;不跟核電廠賭下去也不行╮(╯_╰)╭

事事上有很多環保的能源可以採用, 而不是像你兩手一攤! (真是不負責任)
福島的八個機組, 各各都出了問題. 這表示甚麼? 顯然核電的安全, 仍然有很大的盲點. 才會如此高度重複性的各各出了問題.
只因為了地震, 沒有任何的人為疏失, 但日本就確確實實的發生了這次這麼嚴重的核災. 同樣的地震如果在台灣附近, 也一樣會確確實實的重複同樣的結果.
到時候你要怎麼辦? 跟日本一樣組織八百壯士衝去核電廠灌水去?? 還是繼續兩手一攤?? ╮(╯_╰)╭
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35.  jagerhu (發表於 2011年3月21日 18:05)
(⊙ˍ⊙)
事實上是有很多環保能源可以採集
但是你要考慮到電費一度要收你多少錢
再反過來看這環保能源有沒有價值〒ˍ〒
如果沒有價值,不是雙手一攤,難道要兩腿開開準備投胎??
反之就不能以攤手一言(雙手)以蔽之的
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36.  路人 (發表於 2011年3月24日 15:09)
樓上 Frank 沒寫錯,拿輻射平方反比定律去討論核種的擴散真的是鬼打架...

本文作者不懂還在網路上誤導人.... 這一類的文章我最近常常看到,台灣念過相關學科的人很多,可能有數千人,可是在網路上鬼扯的通常是不懂的。
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37.  路人 (發表於 2011年3月24日 22:48)
※ 引述《路人》的留言:
> 樓上 Frank 沒寫錯,拿輻射平方反比定律去討論核種的擴散真的是鬼打架...
>
> 本文作者不懂還在網路上誤導人.... 這一類的文章我最近常常看到,台灣念過相關學科的人很多,可能有數千人,可是在網路上鬼扯的通常是不懂的。
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樓上別鬧了,輻射危害難道只有輻射塵?游離輻射的影響不是只有核種擴散,人體受到輻射「能量」的影響也極為重要。若照你的方式說明,只要穿著設計完美的防護衣就不用怕輻射了嗎?而作者的第二段也從氣象來說明輻射塵的散播,不太懂你在跳針甚麼?
網路上愛鬼扯的多,卻不見幾個有能力的人出來導正大家的概念,炮別人之前摸摸自己的底吧。
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38.  AAA (發表於 2011年3月24日 23:08)
※ 引述《路人》的留言:
> 樓上 Frank 沒寫錯,拿輻射平方反比定律去討論核種的擴散真的是鬼打架...
>
> 本文作者不懂還在網路上誤導人.... 這一類的文章我最近常常看到,台灣念過相關學科的人很多,可能有數千人,可是在網路上鬼扯的通常是不懂的。

這就是所謂的 巫毒 科學! 看似很專業很科學, 列了一堆公式. 事實上是很有問題的! 或者是刻意賣弄科學, 其實是行誤導之實!
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40.  許維維 (發表於 2011年4月26日 22:34)
<( ̄︶ ̄)>

在此幫大家補充:
前GE工程師布瑞丹鮑(Dale Bridenbaugh)提到,「Mark 1尚無法承受重大意外中可能面臨的負擔」,35年前他因擔心核子反應爐的安全設計問題而提出辭呈。布瑞丹鮑表示:「當時,我不認為各家電力公司審慎重視這個問題。我覺得,在完成分析之前,有一部分核電廠應該關閉,但奇異公司和各家電力公司都不想這麼做,我只好離開」[185]。

節錄自維基百科:
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A6%8F%E5%B2%9B%E7%AC%AC%E4%B8%80%E6%A0%B8%E7%94%B5%E7%AB%99%E4%BA%8B%E6%95%85

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