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在最輕的元素中新增兩個額外的中子，氫就變成了放射性的，並獲得了氚的名稱。早在 1979 年的三哩島事故之前，監管機構就擔心這種普遍存在的核反應堆副產品可能對人類健康構成威脅。美國環境保護署 (EPA) 成立僅七年，就在 1977 年首次制定了關於氚的規則。但在過去的幾十年裡發生了很多事情，不僅僅是更長的核事故清單。
切爾諾貝利和福島核洩漏釋放了大量的氚，但美國和其他地方老化的反應堆中看似無休止的洩漏也釋放了大量的氚。這些洩漏促使美國環保署於 2 月 4 日宣佈計劃重新審視氚的標準，這些氚已進入水中——所謂的氚化水或 HTO——以及個人輻射暴露和核廢料儲存的風險限值，以及其他與核能相關的問題。
該機構最近在《聯邦公報》上的公告指出，據報告，某些核設施的地下水中氚含量高達每升 320 萬皮居里 (pCi/L)。（居里是輻射發射的單位；皮居里是萬億分之一居里。）這比剛成立的環保署在 1977 年設定的標準高出 160 倍——而美國核管理委員會 (NRC) 在一些核設施中進行的測量甚至更高。“由於這些地點向地下水的釋放以及相關的調查，該機構認為，重新審查其 1977 年的最初假設，即水途徑不是令人擔憂的途徑，是謹慎的，”環保署在其檔案中表示。
然而，事實證明，這項新的評估可能具有挑戰性，因為從放射學和人類健康的角度來看，氚都難以掌握。一方面，有證據表明，氚的風險可以忽略不計，目前的標準過於謹慎。另一方面，也有一些證據表明，氚可能比最初認為的更有害。
或者，正如一位研究氚多年的健康物理學家所觀察到的，在 1970 年代，環保署在制定最初的標準時，沒有依賴任何健康研究。相反，環保署根據地表水中已經存在的核武器試驗產生的放射性核素造成的輻射暴露，反向計算了水中氚的可接受水平。“這不是基於健康的標準，而是基於容易實現的標準，”橡樹嶺風險分析中心的 David Kocher 評論道，他評估了氚的健康風險，並在橡樹嶺國家實驗室工作了 30 年。飲用水中 20,000 pCi/L 的標準使得合規變得容易。“任何地方的飲用水都沒有接近這個值，因此滿足這個標準不需要任何成本。”
根據環保署的計算，1977 年的標準應導致每年額外的輻射劑量小於 4 毫雷姆，或 40 微西弗，大約相當於一次胸部 X 射線。（雷姆是 X 射線和伽馬射線輻射暴露的劑量單位；1 西弗等於 100 雷姆。）但該標準引出了一個問題：氚飲用安全嗎？
自然背景
環保署在制定新標準時，將不得不考慮關於氚暴露的複雜但稀疏的資料。暴露水平的計算不僅要考慮核電站周圍水域中的水平，還要考慮有多少飲用水暴露，以及來自天然來源的輻射。
高層大氣中的宇宙射線每年產生價值 400 萬居里的氚。這種大氣氚以雨水的形式落入地表水。全球的核電站每年產生的氚量大致相同，儘管不同設施的產量（和排放量）各不相同。例如，根據美國核管理委員會的記錄，賓夕法尼亞州的比弗克里剋核電站是美國最大的氚化水生產商，每兆瓦發電量約產生 1.5 居里的氚。亞利桑那州帕洛弗迪核電站等電廠以蒸汽形式逸出的氚更多，其三個反應堆每年總共噴出超過 2,000 居里的氚化蒸汽。
但核電站和宇宙射線都被核彈試驗的遺留物遠遠超過幾個數量級。使用氚觸發器在地面以上引爆熱核炸彈產生了大量的大氣氚。每百萬噸核爆炸，大約產生 7 兆居里的氚。儘管地面以上試驗已經結束，導致氚產量在 1963 年達到峰值，但炸彈製造的氚仍然存在，並在 12 年的半衰期內衰變。“在地面以上引爆所有這些氫彈向大氣層傳送了一個巨大的脈衝，” Kocher 指出，他也是國家輻射防護與測量委員會的成員。“它基本上無處不在。”
事實上，每個人都在飲用氚化水。“人們每天都暴露在少量的氚中，因為它廣泛分佈在環境和食物鏈中，”正如環保署在其公眾關於放射性核素的資訊中指出的那樣。
炸彈製造的氚最終將完全衰變（假設禁試條約仍然有效），留下核電站和宇宙射線作為主要來源，以及光致發光標誌等中的氚的少量貢獻。但美國核電站在控制氚方面做得不好，無論是蒸汽洩漏還是水洩漏。2005 年，伊利諾伊州的一群農民成功起訴了埃克西隆公用事業公司，原因是佈雷德伍德核電站洩漏的氚化水汙染了他們的水井，即使水平低於環保署設定的水平。
目前，在日本被毀的福島第一核電站綜合設施中至少儲存了 40 萬立方米的氚化水，該設施在 2011 年地震和隨後的海嘯後遭受了多次熔燬。那裡的一系列技術過濾掉了福島熔燬產生的 62 種不同的放射性粒子——唯獨留下了氚，主要是因為它很難且成本高昂地將水從水中分離出來。已經幫助過濾掉銫等放射性核素的 Kurion 等公司表示，如果日本人也想消除氚，他們有解決方案。“這取決於 TEPCO [公用事業公司] 和日本人民來決定他們想如何處理這些水，” Kurion 戰略規劃和倡議副總裁、材料科學家 Gaetan Bonhomme 說。“它是一種放射性核素，確實會引起公眾的擔憂。”
Kurion 工藝將放射性核素濃縮在少量水中。然後，一種專有材料捕獲並存儲氚——並且在加熱到 500 攝氏度以上之前不會釋放它。“它在事故中是穩定的，” Bonhomme 指出。
該技術可應用於任何產生氚的地方，包括美國老化的核反應堆。Bonhomme 和其他人的希望是，透過為氚和其他核廢料提供解決方案，他們可以幫助緩解人們對裂變作為電力來源的擔憂。但任何處理都將比簡單地傾倒氚化水更昂貴。“如果真的完全是為了科學，我們應該將核電站的大部分氚釋放到水流中，因為那是稀釋它的最佳方法，” Bonhomme 承認。
因此，問題變成了：氚處理值得嗎？答案取決於風險。
大 C 癌症是人類攝入氚的主要風險。當氚衰變時，它會噴射出一個低能量電子（約 18,000 電子伏特），該電子會逃逸並撞擊 DNA、核糖體或其他一些生物學上重要的分子。而且，與其他放射性核素不同，氚通常是水的一部分，因此它最終會進入身體的所有部位，因此理論上可以促進任何型別的癌症。但這也有助於降低風險：任何氚化水通常會在不到一個月的時間內排出體外。
一些證據表明，氚發射的那種輻射——所謂的β 粒子——實際上比高能量輻射（如伽馬射線）更有效地導致癌症，即使皮膚可以阻擋 β 粒子。該理論是，低能量電子實際上會產生更大的影響，因為它沒有能量傳播那麼遠並分散其影響。在其原子尺度行程結束時，它會在一個相對狹窄的軌道中傳遞大部分電離能量，而不是像高能量粒子那樣沿其路徑釋放所有能量。這被稱為電離密度，並且已在類似的輻射形式中得到證明，稱為 α 粒子。
電離是使輻射對人類健康有害的原因。本質上，放射性粒子撞擊原子或分子並推出電子或其他粒子，使該原子或分子處於帶電或電離狀態。這些帶電分子在與其他原子和分子相互作用時可能會造成其他損害。這包括對 DNA、基因和其他細胞機制的損害。隨著時間的推移，這種 DNA 不穩定性會導致更高的癌症風險。因此，科學家們在假設任何劑量的輻射都存在健康風險的情況下工作。
電離密度表明，氚暴露可能會增加患癌症的風險。國家職業安全與健康研究所在計算因可能由電離輻射暴露引起的癌症而應支付給能源工人的賠償金時，考慮到了氚的這種增強的生物學效應，為在核試驗場服役的約 20 萬人員設立的基金，原子能退伍軍人（儘管很少有人接觸過氚）。
但是，沒有明確的流行病學研究來評估氚的真實風險，動物研究也缺乏。在廣島和長崎核彈爆炸的日本倖存者中，癌症發病率幾乎沒有揭示，因為他們也沒有暴露於氚。“你需要龐大的研究人群才有機會看到任何東西，” Kocher 指出，而且這筆錢根本無法獲得。“沒有迫切需要花費所需的資金來做到這一點。”
更棘手的是，氚的放射性很難檢測。由於氚噴射出的電子不是穿透性或高能量粒子，輻射監測裝置甚至難以檢測到它。這使得測量氚的輻射劑量變得困難。“劑量測定一直是一個問題，” Kocher 指出。“我認為一項明確的流行病學研究可能是行不通的。”
事實上，目前國家研究委員會為確定居住在核電站附近患癌症的風險所做的努力，將不會檢查氚洩漏帶來的具體風險。“我們的研究不會將洩漏的癌症風險作為獨立事件進行檢查，因此它不會成為將癌症發生或癌症死亡與氚攝入聯絡起來的有用資訊來源，”正在進行的研究負責人、國家科學院醫學研究所高階專案官員 Ourania Kosti 在一封電子郵件回覆中指出。
資料的缺乏可能會使環保署的新法規制定複雜化。聯邦監管機構可能會選擇維持現有標準（就像過去重新評估後所做的那樣），或者研究個別州的措施，儘管在任何地方，情況仍然籠罩在不確定性之中。
一些州，如科羅拉多州和加利福尼亞州，為飲用水中的氚設定了更低的目標。例如，美國能源部已同意將科羅拉多州洛基弗拉茨前核武器生產設施周圍的地表水清理到 500 pCi/L 的水平。相比之下，在新澤西州洩漏的牡蠣溪核電站附近的監測井中發現的氚化水水平達到 450 萬 pCi/L，儘管尚未在場外檢測到氚化水。
在伊利諾伊州的佈雷德伍德，氚化水透過羽流洩漏擴散，附近農田下的地下水中含量達到 1,600 pCi/L。如果全年飲用，該水平的氚化水將導致大約 0.3 毫雷姆的額外輻射劑量。這比普通美國人一年從自然來源吸收的輻射量小 1,000 倍，比單次飛越美國吸收的劑量小 12 倍。相比之下，一次胸部 X 射線（也屬於生物學效應更明顯的輻射類別）產生的劑量為 4 毫雷姆。
潛在的無害性引發了一個問題，即是否真的需要更嚴格的標準——這是環保署在上世紀末重新審視這些標準時做出的決定。“我認為今天飲用水中的氚水平已經足夠低，我不會擔心，” Kocher 說。“關於氚的好訊息是：即使你吸入或攝入了大量氚，它也會排出體外。”他補充說：“只要喝幾杯啤酒，你就沒事了。”