台灣的天然背景輻射

台灣的天然背景輻射
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 考量本身的天然輻射劑量之後，台灣民眾需要擔憂日本福島的輻射塵？

今年3月發生的福島核子事故，媒體大幅報導電廠周圍輻射劑量數值飆高，甚至推測輻射塵飄到台灣的危害性，引起了一般民眾人心惶惶。其實，自古以來，在我們日常生活環境中就存在許多天然輻射。聞「輻」色變並不是理性的應對態度，重要的是應該分辨容許的劑量範圍，才能判斷應該採取怎樣的防護措施。

天然輻射大致可以分為四類：

• 宇宙射線（cosmic rays）－來自外太空的高能粒子及這些高能粒子與地球大氣中之原子碰撞所產生之二次粒子與電磁波。
• 地表輻射－來自地表的土壤和岩石所含之天然放性射核種鈾、釷、鉀及鈾、釷衰變系列核種所產生之輻射。
• 氡氣 （Radon, Rn）－來自鈾系及釷系元素在衰變過程中產生的一種天然放射性氣體。
• 人體體內輻射－來自呼吸、飲食進入人體，及人體體內自然存在的放射性核種。

圖1：台灣地區天然地表輻射 （圖片出處：朱鐵吉: 不需要聞「輻」色變。）

這四項當中又以宇宙射線和地表輻射為主。以下簡介台灣這二項天然輻射。

宇宙射線
宇宙射線隨高度和緯度不同而變化，臺灣地區位處低緯度，且大部分居民均住在平原地區，故每年接受宇宙射線劑量較世界平均值為低。在2000 公尺高的山上，宇宙射線劑量率(6×10-2 微西弗／小時)約為海平面(3×10-2 微西弗／小時)的兩倍。若搭乘國際航線飛機在10,000 公尺高空飛行，其劑量率(2 微西弗／小時)約為海平面的70 倍。依臺灣地區人口分布與居住高度加權平均每人每年接受宇宙射線造成的有效劑量為0.25 毫西弗，另外評估不同飛航路線旅客所接受的宇宙射線劑量列於表1。

表1：台灣國內外航線旅客所受宇宙射線劑量
（表格出處：翁寶山: 《臺灣放射性廢棄物史話》。p. 7）

地表輻射
來自地球本身所含有的天然放射性核種，是造成背景輻射的重要來源之一；其中最主要的核種，是地球生成時即存在的長半衰期核種，如鉀40、銣87 、鈾238及釷232。天然存在的放射性核種普遍分布於地殼之內，使人類所接受的加馬射線劑量不一。其劑量率大小隨場所、地質而異，在湖上或海上的劑量率較低，而花崗岩地質區則較高。如往小琉球的海上及曾文水庫的湖面上度量的結果為0.55與0.46微侖琴/小時，在北投地熱谷地區則為20.5微侖琴/小時。測量台灣地區地表加馬輻射劑量率，其各縣市為單位的平均值如圖2所示，台灣地區平均值為6.3微侖琴/小時。

圖2：台灣地區的地表加馬輻射偵測點及各縣市加馬輻射暴露率 （圖片出處：朱鐵吉: 不需要聞「輻」色變。）

此外，根據測量，地殼加馬輻射對國人造成的劑量率在室內為0.072 微西弗／小時，在室外則為0.041 微西弗／小時，室內外比值為1.76。這是因為臺灣地區住宅多使用磚、砂石及混凝土建造所致。這些建材也都含有天然放射性核種，表2為臺灣本土建材所含天然放射性核種活度。

表2：臺灣建材的放射性含量和評估室內劑量率 (註： 鑽磚類似磁磚(燒結1000℃)，但因加入重金屬，燒結溫度達1300－1400℃，硬度好且耐磨。)（表格出處：翁寶山: 《臺灣放射性廢棄物史話》。p. 7）

考量宇宙射線與地表輻射，台灣地區以縣市為單位作區分的劑量值，如表3所示。由結果顯示，中、北部較東、南部高，離島地區較低。

表3：台灣地區民眾接受地表輻射年有效劑量（圖片出處：朱鐵吉: 不需要聞「輻」色變。）

氡
氡的劑量是所有人類所受天然輻射劑量中最大者，聯合國原子輻射效應科學委員會在1988年報告中有詳細的評估，人類平均每人年接受的各種游離輻射中，其中接受天然游離輻射的有效劑量約為2.4毫西弗，氡及其衰變產物的劑量占54%，是所有輻射源中比例最高者。據輻射偵測中心1987至1988年調查，空氣中氡的含量平均值室外為0.8貝克/立方公尺，室內為17貝克/立方公尺。由此評估台灣地區室外氡所造成的體內輻射年劑量為0.08毫西弗，室內為0.59毫西弗，總計台灣地區氡造成的輻射年劑量為0.83毫西弗。

參考資料：
1. 朱鐵吉: 不需要聞「輻」色變。《核能簡訊》No.129 (April 2011)， p.27-30。
2. 翁寶山 編著 2003: 《臺灣輻射防護史話》。出版：行政院原子能委員會。（http://www.aec.gov.tw/www/service/other/files/book_04.pdf）
3. 翁寶山 編著 2006: 《臺灣放射性廢棄物史話》。出版：行政院原子能委員會放射性物料管理局。