美研发侦测核污染新技术：室温探测器

日本东京电力的福岛第一核电厂在地震与海啸后，机组接连爆炸或起火，放射性物质外洩，核污染问题成为国际议论焦点。研究核辐射探测的美国研究员张丰在接受《外参》採访时表示，目前最先进的探测技术可将核辐射分布的範围、种类做影像方式的呈现，让探测者精确获知辐射的位置与数量，不过，再先进的技术，都无法降低放射线对人体的伤害，防止核外洩还得从核电厂的设计与安全性做起。

核外洩的危害在于核辐射的释出，这些以波或微粒形式发射出的能量，包含α(阿尔法)、β(贝塔)、y(伽玛)叁种射线，阿尔法射线用一张纸就能挡住，但如果被人体吸入，将造成巨大损害，提高致癌风险;大量长期暴露在贝塔射线下，将导致呕吐、烧伤;伽玛射线可被有机体吸收，穿透力极强，危害距离广。

发生核外洩事件后，核污染物飘散至大气中，又会在风势助长下扩散。张丰对《外参》介绍，工作人员必须先用核探测仪器测量，得知污染物飘散至哪个方向、离事故处多远、核计量是多少，并评估哪个区域的辐射最为严重，大致确定核污染的範围。

而下一步，便是用更精密仪器确定核分布的情况。目前测量核物质的仪器，多半是利用基本的盖格计数器(Geiger counter)。张丰对《外参》解释，中国在这方面也是以盖格计数器为主，当此仪器接近辐射源时会发出响声，越靠近辐射源，响声越剧烈，反之响声则越稀疏，但这种仪器只能侦测辐射的强弱、远近，无法具体判断核物质的种类、做大面积的成像，或者判断核物质的精确位置。

张丰所在的密西根大学核探测团队，正在研发一项全球最先进、也是唯一能进行核辐射区域成像的设备：“北极星”(Polaris)室温碲锌镉(CZT)半导体探测器。“它就好像能够拍出可见光照片的相机，利用仪器拍出核分布的範围、形状，可以知道哪块区域污染最严重，并分析核物质的种类。”

这项由美国政府支持研发的侦测器，除了应用在核外洩事故外，还可用于癌症治疗、核不扩散、武器控制、太空探测等等领域。张丰对《外参》表示，“北极星”可在室温下工作，侦测伽玛射线光子的能量与3D位置，在探测器的影像中，不同物质会呈现不同颜色，与探测器相接的电脑则可判断核物质的种类，目前的技术虽然还在实验室阶段，但已经在美国国家单位进行测试。

张丰指出，中国对于这项技术有些基础研究，例如清华大学正在进行室温半导体探测器的研究。能在室温下使用有其便利性，否则现在所用的传统高纯锗(high-purity germanium)伽玛射线探测器需降温至摄氏零下200才可使用。“但中国还处于起步阶段，我们团队正在做的领先其他国家五、六年以上。”

现代核电厂重安全

核电厂一旦发生和放射物外洩事件，损害的程度相当严重，因此防止灾害最好的方式便是从核电厂的设计与安全性本身考虑起。张丰对《外参》表示，日本福岛第一核电厂为老一代的核电站，採用电力推动式的冷却系统，如果电力中断，则核电厂就无法继续降温，需要人为进行操作。

核反应炉藉由核裂变来产生能量，一般核反应炉在本身的厚金属容器外墙外，还建有围绕反应炉的厚钢筋水泥建筑“围阻体”，而在反应炉内，还有分离放射性物质、终止核反应的控制棒。日本地震发生后，属于“沸水式反应炉”的福岛第一核电厂虽已用控制棒遏止核反应，但反应炉内温度仍相当高，需要进行冷却，否则就会如福岛核电厂事故般，水蒸气与燃料棒的锆合金护套发生氧化作用后产生氢气，引发爆炸，以及炉心持续熔毁的情况。

张丰对《外参》指出，目前的第3代、以及正在研发的第4代核电站，设计理念较不同，都把安全放在首位，一旦电力中断，用硼做成的控制棒会降到反应堆中吸收中子、关闭反应炉，不让反应堆产生过剩的热量。反应炉产生不正常升温时，以自然重力进行冷却的储水反应堆也会启动，降低炉内温度，过程不需人为参与，也更为安全。