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生活環境中處處有輻射

9 生活環境中處處有輻射

文‧ 編輯室




在我們生活的環境中有許多輻射,有來自於天然且早已存在的自然背景輻射,或稱為天然輻射,以及為了提升人類生活,應用在醫療、農業、工業與研究等方面的輻射裝置或所製造產生輻射的設備,稱為人造游離輻射。聯合國原子輻射效應科學委員會(UNSCEAR)於2000 年的年報資料指出,我們生活中所接受到的輻射曝露來自於天然的約占88.6%,人造游離輻射的部分約有11.4%。但近年來由於醫療方面應用的迅速發展,現今美國人民所接受來自醫療的人造游離輻射劑量已經與天然輻射劑量值相當。

天然輻射

天然游離輻射產生於外太空,例如宇宙射線,也產生於周圍環境,例如包含於土壤、空氣、水和食物中,甚至於人體中都有的放射性核種。天然游離輻射的主要類型有γ 射線,也有α 粒子、β 粒子、中子以及μ 介子等。外太空中充滿各種能量的游離輻射,有電磁波也有粒子,對於生活在地球表面上的生物,由於受到大氣層以及地球磁場的保護,會減少宇宙射線曝露與影響。但對於太空旅行或搭國際航班的乘客,將會受到比地表一般民眾較多的宇宙射線的照射。

地表環境的諸多放射性核種中,若從對人類所造成曝露劑量的百分比來看,我們主要關心的核種有鉀40以及釷232和鈾238衰變系列的子核種。鉀40會隨食物進入人體,也會藉由人體的代謝自動調節平衡,一個60公斤的成年人,約有4,000貝克的鉀40含量。而釷232和鈾238則存於地殼土壤中,其衰變所產生的子核種中最受到關注的就是氡氣了。氡是一種放射性元素,目前全世界越來越注意氡的輻射防護與流行病學的研究。室內氡氣來源主要來自於土壤與建材中釷232和鈾238的一系列衰變,所以地質條件以及建材的選擇與使用方式的差異,都會影響室內氡氣的濃度。

人造輻射

人造游離輻射的發現與發展雖只是近100年間的事,但由於在醫療、工業、研究、國家安全以及環境保護方面,游離輻射提供了強大的助益,人造游離輻射的應用非常普遍。不管你熟悉或不熟悉,聽過或沒聽過,人造游離輻射與現代生活已經息息相關。

用於醫療方面,例如診斷用的X光攝影、電腦斷層掃描儀(CT)以及正子放射攝影(PET),治療用的X刀、γ刀、電腦斷層治療機以及建造中的質子癌症治療機;用於食品異物檢出或飲料業的液位計,工業界的輻射照射以及厚度計;科學園區用於檢驗用的X光機、X光繞射分析儀、離子布植機及靜電消除器;在機場海關或重要設施用於安全檢查或查緝走私的X光安全檢查,環保方面用於污染源的遷移追蹤研究等,我們可以說現代生活時時都在利用輻射。

國立故宮博物院

利用輻射照射可滅菌、除蟲、防霉以確保古物保存,也可製造適當老化材料供給古物修補用。另外X光輻射攝影則可透視古物內部來協助古物真偽的鑑定。

輻射源:X光與鈷60
應用:古物保存、修復與鑑定

鈷60釋出的γ射線已被普遍使用於滅菌、材料的輻射聚合等產業。利用同樣的原理,鈷60輻射照射也可用於古物的保存與修補材料的製作。

現今對古物的保存環境要求嚴格,必須定期殺蟲除霉,輻射照射正可以提供滅菌防霉之用。而古物的破損難免,若欲進行修補,材料取得是個大問題。核能研究所過去曾經以鈷60輻射照射繪畫所用絹布使其老化,可達到絹布老化程度約800年的效果,提供故宮博物院古畫修復之用。現在國內有一埃及古文明展覽,透過X光3D影像技術重建3,000年前拉美西斯二世之子的相貌。另外,有許多古物單看外表不易確定其真偽,透過輻射透視照相可不破壞古物本身就可檢視其內部,提供古物更多的資訊,我國故宮博物院著名文物毛公鼎也是透過X光透視其內部影像,提供古物專家鑑定其為真品的重要佐證。



住家—建材氡氣與煙霧偵檢器

天然石材建材所釋出的氡氣是屬天然背景輻射。煙霧偵檢器的使用則對住家防火的安全提供助益與保障。

建材輻射: 天然石材因成分的關係會釋出氡氣
輻射源:氡氣

一般而言,氡及其子核是人體接受天然背景輻射來源中最主要的劑量來源。氡的天然同位素以氡220以及氡222比較受到關注。

氡220半衰期不長(55秒),只有在其母核釷232濃度高的地方曝露才重要;氡222半衰期稍長(3.82天),是天然氡氣造成主要曝露的來源。有些天然石材類建材因成分的關係會釋出氡氣。台灣由於室內通風較為良好,氡氣的影響不像歐美國家那麼高,國人接受氡氣曝露的劑量每年平均約為0.44毫西弗。



煙霧偵檢器

輻射源:鋂241
應用:輻射計數

火災煙霧偵檢器的設計原理非常簡單,有多種方式,其中一種方式是利用放射線,其一端為接收器,一端為活度低被豁免管制的輻射源鋂241。正常情況接收器可接收到微弱游離訊號,因為鋂241所釋出α射線穿透力非常弱,而火災剛發生時會有濃煙產生,濃煙會干擾α射線被接收器的正常接收訊號,當正常訊號改變就可察知火災的發生。煙霧偵檢器用於室內的火災警告系統已非常普遍。



參考資料:
原子能委員會,雷德城http://www.aec.gov.tw/webpage/radtown/default.php
8 沙烏地阿拉伯的核能之路 9 生活環境中處處有輻射 10 辛苦的煉鋼工—居里夫人
Last modified:2017-01-06 13:51:13 by nicenter Powered by TadBook2
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