環境教育及天然災害 核電廠很危險嗎？ 您可多理解的核子事故科普知識

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1 環境教育及天然災害 核電廠很危險嗎？ 您可多理解的核子事故科普知識
環境教育及天然災害 核電廠很危險嗎？ 您可多理解的核子事故科普知識 報告人: 盧鏡臣

2 Three Mile Island Source:

3 The Chernobyl reactor #4
Source:

4 Overhead image shows the earthquake and tsunami damaged Fukushima Daiichi nuclear plant in the town of Okuma, Japan. 核能 Source:

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6 http://times. hinet. net/images/TVBS/20130226/jimmyliu2-20130226093015

7 你認為A國政府做得好不好？ 在某個恐怖份子夾持600名人質的行動中，政府的特種部隊進入救援，救出500人
在某個恐怖份子夾持600名人質的行動中，政府的特種部隊進入救援，死亡100人 同樣的事情用不同的方式描述，人會有不同的“感覺”

8 你是否願意冒險？ 假設C大有2,000師生 部長致贈禮金10萬元 購置外賓禮品10萬元 每人發50元 有5人可以各得20,000元
每人付50元 有5人須各自負擔20,000元

9 人的心理對實際發生機率小， 但影響重大的事情，有放大作用
人的心理對實際發生機率小， 但影響重大的事情，有放大作用 Source:

10 報告大綱 核電廠的運作原理 核電廠的安全特性 輻射的生理影響 核子事故的民眾防護原則 日本福島電廠核子事故經驗 台灣的核災應變規劃 結論
對民眾之影響 台灣的核災應變規劃 結論

11 核電廠的運作原理 核電廠類型 輕水式反應爐 重水式反應爐 石墨反應爐 反應爐心有水，做為冷卻劑及核反應之介質
壓水式反應爐 Pressurized Water Reactors 有兩個水循環的迴路 核三 沸水式反應爐 Boiling Water Reactors 只有一個水循環的迴路 核一、核二、核四 重水式反應爐 以重水作為冷卻劑及中子吸收劑 可產生出核子武器原料的副產品 石墨反應爐 以石墨作為中子吸收劑

12 核電廠的運作原理 核電廠的運作原理 核電廠是嚴格規範的操作條件下，利用核分裂過程，產生能量並將其轉換為電能
主要的運作原理和非核能發電廠類似，只是將其燃煤、油的鍋爐換成是核反應爐

13 核電廠的運作原理 電廠的組成 無論是核電廠或化石燃料電廠，其基本組成類似 熱源：提供熱產生蒸汽
核電廠反應爐 渦輪機/發電機：使用蒸汽的能量轉渦輪機/發電機，產生電力 冷凝器：凝結水蒸汽，使其能再利用 幫浦：提供系統中，水循環的動力 渦輪機及發電機 熱源 冷凝器 幫浦

14 核電廠的運作原理 核分裂及連鎖反應 核電廠透過核分裂產生能量 一個原子的核分裂，釋放的能量不大
但若其他鈾原子被之前分裂的中子擊中，將會產生更多的核分裂反應 這將產生數量龐大的原子分裂及能量釋出之連鎖反應

15 核電廠的運作原理 核反應爐和核子武器的差異 核武器和核反應爐的設計不同，含有不同數量的可分裂材料 核反應爐不會像核彈般爆炸

16 核電廠的運作原理 反應爐停機 控制棒可以吸收自由中子，控制核分裂速度 當所有的控制棒插入反應堆，稱為反應爐停機
有時，因為安全或緊急狀況之理由，必須很快地將所有控制棒插入，稱為急停scram

17 核電廠的運作原理 核分裂產物 核分裂產生的原子(更小)，稱為核分裂產物 大多數核分裂產物具高放射性，會產生具放射性之衰變
可能是一到多種元素 常見的包括氪、氙、碘、銫和鍶 大多數核分裂產物具高放射性，會產生具放射性之衰變 大多數半衰期很短，幾天內就消失；但有些會留在核燃/廢料中多年，並必須妥善隔離、處理以避免傷害公眾

18 核電廠的安全特性 電廠的安全特性 核電廠設計的安全目標 雖然嚴格的法規來規範所有核電廠運作，仍然可能發生意外
避免核分裂產物外溢，影響公眾健康 確保反應爐產生的熱量(包含衰變產物產生的熱量)可以被移除

19 核電廠的安全特性 衰變熱 如果衰變熱在停機後，不能持續地被移出，將可能導致圍阻放射性物質的系統的失效
反應爐爐心的核分裂產物具有高放射性，若逸散到環境的話，將造成很大的威脅 在核電廠的設計中，採取謹慎措施，以深層防禦defense-in-depth的做法，防止上述分裂產物的逸散

20 核電廠的安全特性 深層防禦 使得任何危險的放射性物質逸散的可能性非常低 採取三道屏障，包括：
燃料棒（燃料丸和燃料護套） 反應爐壓力容器、主冷卻系統 圍阻體 使任一屏障故障的機會很小，而三道屏障要同時故障的機會更小

21 核電廠的安全特性 燃料棒 第一道屏障，旨在防止意外逸散放射性物質 在正常操作過程中，大約有99％的所有核分裂產物會被約制在其分裂產生處附近
燃料棒護套包住燃料丸的目的，是在屏障剩下1％的物質 但若燃料護套破裂，則燃料棒中的核分裂產物可能釋出

22 核電廠的安全特性 過熱的結果 如果爐心沒有足夠水予以覆蓋，提供冷卻，可能會因過熱導致燃料護套破裂，並在很短的時間內釋放的核分裂產物
過熱也可能會導致另外被約制在燃料丸的99%物質釋出 若再更熱，可能引起燃料棒融化，造成爐心熔毀meltdown

23 核電廠的安全特性 主冷卻劑系統故障 正常狀況下，多餘的熱量由反應爐之主冷卻系統被移除
如果不能保持冷卻水的流量，控制棒會自動插入到核心，停止核分裂過程，進而關閉反應爐（急停） 然而，留在爐心的核分裂產物會繼續衰變，產生輻射和熱量（衰變熱）

24 核電廠的安全特性 移除衰變熱 為了防止溫度升高而損毀反應爐，衰變熱即使在停機後，仍必須不斷地移除
數個系統和備援的緊急爐心冷卻系統，用以確保反應爐冷卻水繼續流通過爐心以移除衰變熱，即使反應爐已經急停，核分裂過程已中止 這些系統的同時故障，才會引起嚴重的爐心損壞事故—爐心熔毀

25 核電廠的安全特性 反應爐容器和主冷卻系統 燃料護套（第一道屏障）即使失敗，也有兩道屏障，以防止輻射物質釋放到大氣中
主冷卻系統為防止核分裂產物釋放到環境中的第二道屏障 反應爐位於主冷卻系統中，冷卻系統為達25cm厚的鋼壁所組成的受壓容器，稱為反應爐容器reactor vessel 反應爐、冷卻水和可能存在的放射性物質會被限制在容器內 反應爐容器或相關的主冷卻系統管道的故障，會導致釋放裂變產物從燃料中釋放圍阻體內（第三道屏障）

26 核電廠的安全特性 圍阻體 為第三道屏障，大家熟析的大型圓頂結構 圍阻體為高密度，達1.8m厚的鋼筋混泥土所建造
有些核電廠的圍阻體外，還有另一層結構 圍阻體為高密度，達1.8m厚的鋼筋混泥土所建造 可承受嚴重的事故，以及天然災害如地震、颱風或人為災害如空難

27 核電廠的安全特性 圍阻體的保護 即使爐心嚴重損壞或熔毀（第一道屏障），主冷卻系統發生故障（第二道屏障），但第三道屏障沒有故障的話，釋放到大氣中的放射性物質量很小 在三哩島事故中，發生嚴重的爐心熔毀，並有主冷卻系統的損壞，但僅有少量的放射性物質釋放，因圍阻體沒有損壞

28 核電廠的安全特性 故障的可能性 雖然有三道屏蔽防止輻射物質意外釋放到環境中，但和一切人為科技一樣，仍可能故障或部分故障，而無法達到原設計之目標 屏蔽的故障，將可能導致放射性物質溢散到環境中

29 輻射的生理影響 自然背景輻射 人為輻射源 氡 宇宙輻射 陸地來源 人體 放射診斷 放射治療 武器測試 職業暴露
圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

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31 輻射的生理影響 輻射的移動及穿透性 α β 粒子體積比較大，又帶兩個正電荷，很容易就可以電離其他物質，能量亦散失得較快
只能移動約10-18cm，穿透能力在眾多電離輻射中是最弱的，人類的皮膚或一張紙已能隔阻α粒子 若攝入體內，會對身體造成嚴重傷害，是最危險的輻射 β 比α穿透性高可被鋁片擋下 在皮膚中可穿透約數公厘，但無法進入到重要器官 若馬上除去，影響不大；但若留在皮膚上，會造成像燒傷症狀 會和眼球水晶體產生作用，傷害眼睛 可藉受污染的水、食物進入體內 呼吸、開放性傷口 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

32 輻射的生理影響 輻射的移動及穿透性 γ 可以穿過皮膚到臟器 利用重的物質來做為屏蔽shielding是必要的
屏蔽：介於來源和接受者間的物質 6 cm的水泥牆壁或13cm的水可以吸收50%的γ射線 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

33 輻射的生理影響 急性暴露acute exposure 短時間的暴露 短時間但大量的暴露，可能在接觸不久後導致死亡 嚴重的程度取決於劑量
大量的急性暴露可能導致若干年後的癌症 延遲效應也取決於劑量 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

34 輻射的生理影響 慢性暴露chronic exposure 連續或重複暴露被稱為慢性暴露 單位時間的輻射量小，無法立即觀察到症狀
自然背景輻射 單位時間的輻射量小，無法立即觀察到症狀 但可能導致相同於急性暴露的延遲效應 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

35 輻射的生理影響 輻射如何和身體交互作用 要了解暴露在輻射的生物效應，須了解輻射如何與人體的相互作用
輻射是一種能量，當α，β和γ射線進入人體後，其能量因和人體的原子碰撞而喪失 這些原子相互作用的主要特點是電離ionization身體中的原子的電子 因此，α，β和γ射線通常被稱為電離輻射 輻射的生物效應是這些電離，以及電離對細胞的影響 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

36 輻射的生理影響 身體對輻射的反應 人體細胞有許多損傷修復機制 但輻射的直接和延遲的生物效應發生時 通常身體能夠處理細胞損傷修復機制
身體可能不當地修復損傷 或身體有許多損傷需要修復，而無法及時修復損傷 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

37 輻射的生理影響 急性的γ射線暴露 這些分類是一般性症狀，輻射效應會因人而異 大於1西弗Sv（100 rem）的急性輻射劑量 症狀包括：
放射病（腹瀉，噁心，嘔吐，高燒） 掉髮（掉毛） 皮膚刺激 燒傷 血細胞的變化 血管變化（血管） 胃腸系統的影響 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

38 輻射的生理影響 早期與後期症狀 早期症狀 後期症狀 噁心、嘔吐、腹瀉和厭食是早期常見的症狀 身體不適（介於疾病和憂鬱間的感覺） 疲勞 嗜睡
體重減輕 發燒 腹痛 失眠 坐立不安 水泡

39 暴露後時間 次致死劑量 rem 致死劑量 rem 超致死劑量 >650rem 第一週 噁心和幾個小時內偶爾嘔吐 噁心、嘔吐、 在幾分鐘或幾小時極端臉色蒼白 噁心、嘔吐、在數分鐘內極端臉色蒼白 休克、昏迷、 腹瀉、腹痛 和痙攣、發燒、嚴重 皮膚紅腫、灼傷或 水泡、失眠、 躁動 第二週 體重降低、倦怠無力、口腔發炎 發燒、厭食、 腹部疼痛、嚴重皮膚刺激 若無及時治療、數小時至數天內一定死亡 第三週 全身不適、 厭食、輕度皮膚刺激、腹瀉、乏力、 睡意 掉髮 掉髮、內臟出血 第四週及之後 可能恢復 醫事檢驗可能發現血液細胞的變化 在月經不正常 若無及時治療、因血液細胞變化導致50％的機會死亡

40 輻射的生理影響 治療 症狀很多種，從較低劑量的血液細胞改變、皮膚表面β粒子灼傷、到高劑量輻射症況均有可能
無論症狀，醫生應該透過顯微鏡檢查血液，判定輻射暴露，以在其他效應還沒出現前得以及時處置 治療取決於傷害的性質和嚴重性 如β導致的灼傷可能就像其他燒傷那樣治療 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

41 輻射的生理影響 長期效應 輻射與其他常見的風險暴露之比較 長期效應發生的機率會因暴露量的增加而大幅增加
因職業的暴露，如0.5R /年，發生長期性的可能性很小 癌症、白內障、壽命縮短 輻射與其他常見的風險暴露之比較 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

42 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

43 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

44 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

45 核子事故的民眾防護原則 致死的暴露 若暴露量大，會導致死亡 對部分人來說，暴露量0.05 C/Kg (200 R)極可能死亡
若無適當醫療處置 暴露量0.09 C/Kg (350 R)，5%的人於1個月內死亡 暴露量0.12 C/Kg (450 R)，50%的人於1個月內死亡 暴露量0.17 C/Kg (650 R)，多數人於1個月內死亡 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

46 核子事故的民眾防護原則 急性的γ射線暴露 輻射效應會因人而異 大於1西弗Sv（100 rem）的急性輻射劑量症狀包括：
放射病（腹瀉，噁心，嘔吐，高燒） 掉髮（掉毛） 皮膚刺激 燒傷 血細胞的變化 血管變化（血管） 胃腸系統的影響 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

47 核子事故的民眾防護原則 降低暴露之方法 保護個人免受輻射影響的重要因素有三 時間 距離 屏蔽
圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

48 核子事故的民眾防護原則 避難場所之優點 可從時間、距離和屏蔽等因素考量 在密閉的避難場所內，可減少輻射暴露時間 離輻射源有段距離
避難場所的屏蔽可降低吸入放射性物質 圖片來源：Radiological Emergency Management. FEMA

49 核子事故的民眾防護原則 美國對全面緊急事故的防護行動：未有大量輻射物質釋出 若確認有大量輻射物質釋出 疏散方圓5km之週邊地區
疏散下風處16公里內地區 其餘方圓16公里內居家避難 若確認有大量輻射物質釋出 其餘地區需 疏散 或 視情況居家避難

50 核子事故的民眾防護原則 居家避難而不疏散 在特殊狀況下，居家避難是疏散的替代方案；躲在家裡、辦公室或其他建物，可提供保護 降低暴露
距離、屏蔽、時間 可降低暴露於輻射雲團

51 核子事故的民眾防護原則 污染物 直接接觸到具輻射的核分裂物質 輻射雲團污染皮膚或衣服 通過空氣傳播的輻射雲團可能造成體內之暴露
呼吸 吸入物質可能集中在特定器官（如肺、骨骼或甲狀腺），進程造成威脅 若有輻射雲團通過，應於室內避難 關閉窗戶、空調和循環扇 沉積之輻射物質對住宅、生活環境之污染

52 核子事故的民眾防護原則 攝入 輻射雲團的輻射物質可能透過飲食進入人體 政府應進行輻射偵測
輻射物質降落到地上，由牲畜攝入後，再由人消攝食（肉、乳製品） 受輻射物質污染的蔬果穀物 水 政府應進行輻射偵測 居民應留意官方相關警告　　　　　　　　　　　以防止攝入受污染食物

53 核子事故的民眾防護原則 放射性碘 放射性碘是常見的核分裂後產物，常見於核子事故中 碘為何特別被提出？ 常見
集中在甲狀腺，使單一部位暴露劑量高

54 核子事故的民眾防護原則 碘片/甲狀腺阻斷劑 為了防止放射性碘造成甲狀腺的損害，受影響居民會被建議服用碘片 碘片是一種藥片，通常含有碘化鉀
碘片含有非放射性碘，服用後會使甲狀腺中的碘（無放射性）含量飽和 額外的碘不易再被吸收 後來吸入的放射性碘不易被吸收，而　　　　　　　　　　　被傳到身體其他部位，迅速排出體外

55 核子事故的民眾防護原則 在服用碘片後… 疏散或居家避難仍是需要的 服用碘片僅是降低甲狀腺之放射性碘之暴露
僅保護甲狀腺是不夠的，因為人體其他部位仍會受到其他輻射的影響

56 日本福島電廠核子事故經驗 福島第一核電廠 福島第二核電廠 3月11日20時50分 指定半徑2km圈為疏散區域
半徑3km~10km圈室內避難 3月12日09時35分 指定半徑10km圈為疏散區域 3月12日18時25分 指定半徑20km圈為疏散區域 3月15日11時00分 指定半徑20km~30km圈室內避難 福島第二核電廠 3月12日07時15分 指定半徑3km圈為疏散區域、 3月12日17時39分 指定半徑10km圈為疏散區域 4月21日 指定半徑8km圈為疏散區域 4月21日 福島第一核電廠半徑20km圈域指定為警戒區域 56 譯整自原子力災害對策本部事務局2011年8月12日簡報資料

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58 避難區域 計畫的避難區域 緊急時避難準備區域 2011.04.21 依災害對策基本法指定為警戒區域，未經許可禁止進入。 指定疏散範圍
被判定為雖無立即危害，但經時間累積其輻射量將對人體有害之區域。發布後須於1個月內避難。 緊急時避難準備區域 緊急災害時須配合政府指示實施「室內避難」或「避難」 58 譯整自原子力災害對策本部事務局2011年8月12日簡報資料

59 日本福島電廠核子事故經驗 半夜居民不易得知核災訊息 核災發生後知道事故發生的居民比率
59 資料來源：譯整自國會事故調『報告書』

60 日本福島電廠核子事故經驗 半夜居民不易得知疏散訊息 得知疏散指示的居民比率
60 資料來源：譯整自國會事故調『報告書』

61 日本福島電廠核子事故經驗 居民多利用白天疏散 得知疏散指示後疏散比率
61 資料來源：譯整自國會事故調『報告書』

62 日本福島電廠核子事故經驗 諸多受影響居民經多次疏散遷移
62 資料來源：譯整自東京電力福島原子力発電所における事故調査・検証委員会「中間報告」

63 最新指定區域 居住限制區域 年度累積輻射劑量超過20西弗之虞處。原則上與計畫性避難區域相同。可允許居民暫時回家(禁止留宿)及通過或修復或防災等目的進入。 歸還困難區域 即使經過5年該地區年度累積輻射劑量仍未降至20西弗以下之虞，現階段年度累積輻射劑量超過50西弗的地區。該地區將會架設圍籬並要求居民徹底疏散。雖可允許居民暫時進入，但出入需徹底穿著防護裝及檢測輻射劑量。 63 資料來源:經濟產業省 網站

64 日本福島電廠核子事故經驗 因核子事故而避難之人數 沒有1個人因輻射汙染而死亡？ 內閣府防災白書：99,000人(2011.04.22)
國會事故調報告書：146,520人( ) 內閣府調查委員會中間報告：114,460人( ) 福島縣網站：12,053人( ) 沒有1個人因輻射汙染而死亡？ 目前的資料未能顯示因輻射污染而死亡者 但…因避難過程及長期安置無法返家，有789人的死亡被認為和此事故有關

65 台灣的核災應變規劃 核子事故分類 緊急戒備事故：發生核子反應器設施安全狀況顯著劣化或有發生之虞，而尚不須執行核子事故民眾防護行動者。
廠區緊急事故：發生核子反應器設施安全功能重大失效或有發生之虞，而可能須執行核子事故民眾防護行動。 全面緊急事故：發生核子反應器　　　　　　　　　設施爐心嚴重惡化或熔損，並可　　　　　　　　　　能喪失圍阻體完整性或有發生之　　　　　　　　　虞，而必須執行核子事故民眾防　　　　　　護行動者

66 台灣的核災應變規劃 核子事故發生或有發生之虞 台電：依應變計畫緊急應變，並通報各級主管機關 在15分鐘內電話通報中央及地方政府
1小時內書面通報，之後每隔一小時更新 事故肇因、機組現況、事故趨勢、輻射外釋、應變措施等內容

67 台灣的核災應變規劃 核子事故分類與應變及通報辦法 中央政府 地方政府 核子事故中央災害應變中心 輻射偵測中心（原能會）
依核子事故緊急應變法？原能會成立 依災害防救法？主管機關成立應變中心，院長指定指揮官 輻射偵測中心（原能會） 核子事故支援中心（國防部） 地方政府 核子事故地方災害應變中心

68 台灣的核災應變規劃 緊急應變計畫區(Emergency Planning Zone, EPZ)
發生核子事故時，必須實施緊急應變計畫及即時採取民眾保護措施之區域 台電依原能會規定，劃定其核子反應器設施周圍之緊急應變計畫區，並定期檢討修正 5年修訂一次 依照相關風險估算為3公里，日本核災前依法規規範公告之範圍為半徑5公里，100/10擴大為8公里 但以村里(界)為單位發布

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72 台灣的核災應變規劃 事件通報及公眾訊息 疏散避難 公眾照護 健康與醫療

73 大台北圖 12公里 8公里 16公里 5公里 核二廠

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75 結論 Human needs Source: Slobic, P. (2003). The Perception of Risk. London: Earthscane

76 結論 對風險的的認知差異甚大 更難以預測 複雜因素 如何因應？ 不熟悉 不可觸知 任何時間、地點似乎都可能發生 但可以找到「兇手」
20-30%科技問題，70-80%社會組織問題 如何因應？ 強化對核子事故的了解，並促進風險溝通

77 謝謝，敬請指教