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癮科學:國際核能事件分級表

Andy Yang
2011 年 4 月 15 日, 凌晨 01:00
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昨天的一則大新聞,是日本原子力安全保安院,將福島事件的核災等級從五級提高到了七級,和車諾比核災相同等級。不過,到底這個「相同等級」是什麼意思?核能事件分級表的等級是如何劃分的?級別又是如何判定的?讓我們一起來看看這個國際核能事件分級表(簡稱 INES)吧!

先來點歷史。核能事件分級表的由來,主要是在 1980 年代多次被媒體廣泛報導的核能事故之後,國際原子能委員會(IAEA)決定召集專家學者,訂立一套合理的核能事故分級表,來向一般大眾溝通核電廠事件的災害等級,以避免不必要的恐慌,並強化核安教育。之後,事件分級表又兩度擴張,將核物質的處理和運送過程中可能發生的意外也納入分級表中。最新的事件分級表出版於 2008 年,增修了分級時採用的指導原則,也是各國(包括日本)目前採用的標準。

p.s. 引用來源是個 pdf 檔


國際核能事件分級表分成從 0 到 7 的八個等級,設計上每一個等級的嚴重度都是前一級的十倍,有點像地震的規模一樣,呈指數成長。沒有安全性危害的事件,規範為「量表之下」或 0 級;影響範圍大體上在設施內(核電廠、燃料處理廠 etc)的歸類為 1~3 級,稱為「事件」(Incident);影響範圍擴及到設施外的歸類為 4~7 級,稱為「意外」(Accident)。國際核能事件分級表將意外的影響分成三個面向,分別是「人與環境」、「輻射防阻與控制」和「防禦縱深」。防禦縱深指的是所有保護核事件不發生的機制,例如緊急停機系統、備用電力等,是核設施的第一道防線,如果核事件能在這個範圍內被控制住,一般來說都是比較輕微的。輻射防阻指的是當防禦縱深被突破時,控制輻射不外洩的硬體設備,如果這個部份設計妥當的話,就算有意外發生,事件的影響也不應該超過設施的範圍之外。然而當事件影響到人和設施外的環境時,那通常就是相當嚴重的事件了。下面是各等級的大致評斷標準:

INES 等級 人與環境 輻射防阻與控制 防禦縱深
第 7 級
重大意外
大量輻射物質外洩,造成廣泛健康與環境影響,並需要長期有計畫的處理措施因應。
第 6 級
嚴重意外
顯著輻射物質外洩,可能需要有計畫的處理措施因應。
第 5 級
有廣大影
響的意外
.限量輻射物質外洩,可能需要某些有計畫的處理措施因應。
.造成多人死亡。
.反應爐核心嚴重融毀。
.大量輻射物質溢出,並有極高的危險性一般大眾會接觸到輻射物質。
第 4 級
有地方影響的意外
.少量輻射物質外洩,除了地方食物控制外,不太需要其他因應措施。
.至少造成一人死亡。
.燃料完全熔化,並造成超過 0.1% 的核心外物質外洩。
.顯著量的輻射物質溢出,並有極高的危險性一般大眾會接觸到輻射物質。
第 3 級
嚴重事件
.工人受到的年輻射量達到法規的十倍以上。
.非致命性的輻射傷害(例如燒傷)。
.在運轉區域內的輻射曝露超過每小時 1 西弗
.在設計區域之外發生嚴重輻射汙染,但是一般大眾受到顯著輻射曝照的機會不高。
.接近意外的狀況,已經沒有任何剩餘的安全機制。
.高度輻射物質丟失事件。
.高度輻射物質運送中出錯,又沒有適當的處理程序。
第 2 級
事件
.一般大眾受到超過 10mSv(毫西弗)的輻射照射。
.工人受到的年輻射量超標。
.在運轉區域內的輻射曝露超過每小時 50 毫西弗
.在設計區域之外發生顯著輻射汙染。
.安全機制發生嚴重差錯,但沒有實質上的危害。
.高度輻射物質運送中出錯,但安全無虞。
.高度輻射物質包裝不當。
第 1 級
異常
.一般大眾受到超過的輻射照射超標。
.安全系統出小差錯,但還有相當深的剩餘防禦縱深。
.低度輻射物質丟失。
第 0 級
無安全危害

從上表可以看出,如果問題在防禦縱深內就能解決的話,就不會超過第一級,如果超出防禦縱深之外的話,就至少有第四級。同樣的,如果超出了輻射防阻與控制的設備之外的話,那至少就有第六級了。在這次的福島事件中,最早是判定為四級,之後隨著災情擴大,逐漸上修到五級,再到現在的七級。

不過七級的災害寫的是「大量輻射物質外洩」,怎樣才叫「大量」呢?這裡 INES 選用的標準是「貝克」,英文為 Becquerel,簡稱 Bq。和最近常常聽到的西弗不一樣的地方在於,貝克是放射源的計量單位,而西弗則是測量生物體受到照射的程度。一個核能事件可能有很高的貝克數,但如果防堵做得好,或是疏散即時的話,卻不見得會有很高的西弗數。INES 以釋放到空氣中的碘 131 做為基準(因為碘是核電廠災難中常見的釋出物質),其他的放射性同位素則用一張表格換算成相等的碘 131 值,例如等重的鈷 60 要乘 50 倍,鈾要乘 400~1000 倍(取決於同位素的種類),鈽 239 更是要乘以 10000 倍。但釋放到海洋或地面的輻射物質因為有更多複雜的影響因素,因此還要再以各別的事件另做評估。貝克其實是一個很小的單位,因此在核災這種大規模的事件中,單位也是大得離譜,一般以 TBq(一兆貝克)為單位。

有了貝克值之後,「人與環境」部份的等級劃分大概是這樣的:

第七級 - 釋出超過數萬 TBq 的碘 131,對廣大區域的居民健康造成威脅,影響是長期的。
第六級 - 釋出數千到數萬 TBq 的碘 131,人員非常有可能必需疏散來保證安全。
第五級 - 釋出數百到數千 TBq 的碘 131,人員或許必需疏散來保證安全。
第四級 - 釋出數十到數百 TBq 的碘 131,除了食物需要檢測外,大概不需要其他的防範措施。

在歷史上的事件中,車諾比事件和福島事件是唯二的七級事件,其中福島事件目前是剛過七級的門檻,爐心內容物外洩的車諾比事件則(目前來看)嚴重得多。六級的事件僅有一次,是 1957 年蘇聯的克什特姆核廢料爆炸事故,當時有 70~80 噸的高輻射物質被釋放到環境中。五級的事件有不少,最有名的當然就是美國的三哩島事件,爐心雖然半熔毀,但所幸釋放出來的輻射物質並不多。

核能事件分級表不是一個絕對的標準來評斷核災事件的嚴重程度,特別是第七級就是最高的一級,所以一旦到了七級的標準之後,就無法比較事件的相對嚴重程度。從媒體的報導看來,目前的福島事件還在七級的最底端,釋出的輻射物質僅車諾比的 1/10,但不論嚴重度是如何,最重要的還是七級標準的第二句話:「需要長期有計畫的處理措施因應」。能確實控制住災情,並且將相關資訊透明化,再輔以整套的恢復計畫,才是處理日本這次核災的真正良方吧!