人們對核電的普遍看法直接來自《辛普森一家》:斯普林菲爾德到處都是放射性的跡象,從伯恩斯先生的核電站工人的奇怪光芒到荷馬的低精子計數。還有當地的超級英雄,放射性人,他的眼睛裡發出“核熱”光束。許多人認為,核電與一種不穩定的、總是呈石灰綠色的、製造突變體的放射性密不可分。
與此同時,人們認為煤炭是造成許多日常問題的罪魁禍首,例如礦難、酸雨和溫室氣體排放。但它不應該像布林基一樣產生三眼魚。
然而,在過去的幾十年裡,一系列研究對這些刻板印象提出了質疑。其中一個令人驚訝的結論是:燃煤電廠產生的廢料實際上比核電廠產生的廢料更具放射性。事實上,發電廠排放的飛灰——燃煤發電的副產品——向周圍環境釋放的輻射量是生產相同能量的核電廠的 100 倍。 *[參見底部的編者注]
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問題在於煤中鈾和釷的含量,這兩種都是放射性元素。它們在天然的或“完整的”煤中含量極低,因此不是問題。但是,當煤燃燒成飛灰時,鈾和釷的濃度會達到其原始水平的 10 倍。
飛灰中的鈾有時會滲入煤電廠周圍的土壤和水中,影響農田,進而影響食物。居住在“煙囪陰影”範圍內的人——煤電廠煙囪半徑 0.5 至 1 英里(0.8 至 1.6 公里)的區域——可能會攝入少量輻射。飛灰也傾倒在垃圾填埋場、廢棄的礦山和採石場中,對這些區域周圍居住的人們構成潛在風險。
在 1978 年發表於《科學》雜誌的一篇論文中,橡樹嶺國家實驗室 (ORNL) 的 J. P. McBride 及其同事研究了田納西州和阿拉巴馬州燃煤發電廠飛灰中的鈾和釷含量。為了回答浸出可能造成的危害程度,科學家們估計了煤電廠周圍的輻射暴露量,並將其與沸水反應堆和壓水核電廠周圍的暴露水平進行了比較。
結果是:居住在煤電廠附近的人們攝入的估計輻射劑量等於或高於居住在核設施附近的人們的劑量。在極端情況下,科學家估計個人骨骼中的飛灰輻射量約為每年 18 毫雷姆(雷姆的千分之一,一種測量電離輻射劑量的單位)。相比之下,兩個核電站的劑量在同一時期介於 3 到 6 毫雷姆之間。當所有食物都在該地區種植時,煤電廠周圍的輻射劑量高出 50% 到 200%。
McBride 及其合著者估計,居住在燃煤設施附近的個人每年最多會受到 1.9 毫雷姆的飛灰輻射。為了將這些數字放在背景中考慮,普通人每年會遇到來自自然和人造來源的 360 毫雷姆的“本底輻射”,包括地殼中的物質、宇宙射線、核試驗的殘留物和煙霧探測器。
ORNL 能源與工程副實驗室主任達納·克里斯滕森表示,煤炭副產品中輻射造成的健康風險很低。“其他風險,比如被閃電擊中,”他補充說,“比燃煤電廠造成的輻射誘發健康影響大三到四倍。”McBride 及其合著者強調,煤電的其他產品,如產生酸雨的二氧化硫和形成煙霧的氮氧化物的排放,比輻射帶來更大的健康風險。
美國地質調查局 (USGS) 維護著一個線上資料庫,其中包含美國各地飛灰中的鈾含量。在大多數地區,灰燼中的鈾含量低於某些常見岩石。例如,在田納西州的查塔努加頁岩中,磷酸巖中的鈾含量更高。
美國地質調查局前煤炭質量協調員羅伯特·芬克爾曼在 1990 年代負責飛灰中鈾的研究,他說,對於普通人來說,這種副產品僅佔本底輻射的微小比例,可能不到總本底輻射暴露量的 0.1%。根據美國地質調查局的計算,在煙囪陰影區域購買房屋(此處指在煤電廠 0.6 英里 [1 公里] 範圍內)會使您每年受到的輻射量最多增加 5%。但這仍然低於每年正常接觸 X 射線所遇到的輻射。
那麼為什麼煤廢料看起來具有如此強的放射性呢?這是一個比較的問題:對於核電廠和燃煤電廠來說,遭受輻射產生不利健康影響的可能性都很小——只是煤電廠的稍微高一些。“你談論的是核電廠的十億分之一的機會,”克里斯滕森說。“而對於燃煤電廠來說,這是一千萬分之一到一億分之一的機會。”
芬克爾曼解釋說,煤中鈾和其他元素的輻射可能只會對礦工構成真正的健康風險。“這更多的是一種職業危害,而不是一種普遍的環境危害,”他說。“礦工們被岩石包圍,並在滲出氡氣的地下水中跋涉。”
像印度和中國這樣的發展中國家繼續推出新的燃煤電廠——後者平均每 7 到 10 天就有一座。美國仍然從煤炭中獲取大約一半的電力。但是,燃煤電廠還有另一個不利因素:它們排放有害的溫室氣體。
隨著世界現在專注於應對氣候變化,核電在某些圈子裡越來越受歡迎。中國計劃到 2020 年將核能容量增加三倍,達到 40,000 兆瓦,而美國可能會在未來幾十年內建造多達 30 座新反應堆。但是,儘管核堆芯熔燬的風險非常低,但這種事件的影響會在非碳能源周圍形成汙名。
問題歸結為燃燒煤炭造成的每日累積增量汙染影響,或者即使發生一次核熔燬,也可能產生小風險但災難性後果。“我懷疑我們會聽到更多關於這場競爭的訊息,”芬克爾曼說。“未來將開採更多的煤炭。那些不瞭解這些問題的人,或者那些在其他能源形式中擁有既得利益的人,可能會再次試圖提出這些問題。”
*編者注 (2008 年 12 月 30 日):針對一些讀者提出的擔憂,對本文進行了一些修改。標有星號的句子從“事實上,飛灰——燃煤發電的副產品——和其他煤炭廢料的輻射量是核廢料的 100 倍”改為“事實上,發電廠排放的飛灰——燃煤發電的副產品——向周圍環境釋放的輻射量是生產相同能量的核電廠的 100 倍”。我們這個統計資料的來源是橡樹嶺國家實驗室的能源與工程副實驗室主任達納·克里斯滕森,以及 J.P. McBride 及其同事在 1978 年發表在《科學》雜誌上的論文,他們也來自 ORNL。 作為一般性澄清,就重量而言,發電廠釋放的煤灰比透過水或乾式桶儲存遮蔽的核廢料釋放的輻射量更多。