核廢水中難以去除的氚是什麼？

日本政府決定以海洋排放方式處置福島核電站事故核廢水！

經過多道處理的核廢水，仍剩下了比較難除掉的“氚”以及其他一些放射性元素。

“氚”到底是什麼？對健康有什麼危害？為什麼去除不掉？

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chuan

氚是什麼？

PART.01

核廢水中難以去除的

氚是什麼？

元素週期表的第一位是氫。但離開校園太久的我們也許忘記了，氫元素包含三個同門兄弟：氕、氘、氚（音同“撇”“刀”“川”）。它們是氫的3個同位素。

圖：氕氘氚同位素圖

氕1H的原子核只有1個質子，是穩定同位素；

氘2H的原子核由1個質子和1箇中子組成，也是穩定同位素；

氚3H的原子核由1個質子和2箇中子組成，是放射性同位素，雖然質量大，但不夠穩定。

水（H2O）是由氫（H）和氧（O）兩種元素組成。因為氚是氫的同位素，屬於原子層面，同位素分離的難度巨大，處理也需要專業裝置，去除成本極大，所以，巨量核廢水中的氚更是難以去除的。

PART.02

一旦失控，氚會對健康產生危害

氚衰變產生的β射線能量很低，不會對人體構成外照射，在放射性核素毒性分組中被歸入低毒性放射性核素。

但作為氫的同位素，很容易透過同位素交換、呼吸作用、光合作用、食物鏈轉移等途徑進入生物體內，會造成內照射危害。

所以面對日本個別官員表示這些核廢水喝了也沒事，我國外交部發言人趙立堅說：“請他喝了再說”。

小劑量的氚內照射可引起疲乏無力、嗜睡、食慾減退、噁心及上腹部壓痛等症狀，長期內照射可能引起慢性放射病，氚輻射損傷的長期效應為致癌效應。

PART.03

將排放的核廢水中，氚含量到底有多少？

根據日本經濟產業省資料，截至2020年6月，福島第1核電站的核廢水中氚的總活度約8。6×1014Bq，折算成氚的質量約為2。4克，大致相當於福島第1到第4核電站正常執行10年向環境中排放氚的總量。

而氚自發衰變產生低能β射線，半衰期為12。3年，也就是說至少要經過十二年多，才會有一半的氚轉變成了氦這種穩定元素。

計量小貼士

Bq：放射性活度單位，中文為“貝可勒爾”。1Bq指每秒鐘有1個原子核發生衰變。

半衰期：放射性元素的原子核有半數發生衰變時所需要的時間。

圖：日本福島核電站

PART.04

好好利用，氚可以為人類做出許多貢獻

在國防領域，氚是核武器的重要材料。它是核聚變的反應物，能夠釋放巨大的能量。透過研究實現可控的核聚變反應，是解決全球能源問題的重大科學願景。

在日常生活中，氚也有很多應用，最常見的是氚燈。它利用氚所發出的低能β射線，撞擊熒光發光材料，產生各色熒光。氚燈不需要電源，發光壽命非常長，成本低廉，且容易加工成各種形狀。一些夜光錶會在黑夜裡自動發光，其中也能找到氚的身影。

圖：氚燈

PART.05

如何測量氚？

環境中的氚含量是否還在安全範圍內？必須依靠專業的技術機構採用科學有效的方法進行準確測量，做好風險監測。

氚衰變產生的β射線能量低、射程短、穿透力極弱，絕大多數常規的、通用型輻射探測儀器都不適用於氚的監測。對於核設施執行中氣態排出流可採用氣態氚監測儀直接監測，氚的取樣測量最常用的儀器是液體閃爍計數器。專業技術機構透過取樣收集、根據樣品的形態作針對性的前處理之後採用液體閃爍計數器測量氚的放射性活度：

對環境大氣中的氚通常用多形態氚取樣裝置作形態甄別、取樣收集採集，經理化處理形成液態樣品。

對水樣氚在必要時需要用固體聚合物電解濃集法等特殊的技術手段進行富集、濃縮處理。

對生物體中有機氚樣品則需用有機氚燃燒裝置進行氧化燃燒，並透過冷阱收集轉化為氚化水。

圖：氚的測量

供稿：市計測院