煤灰的放射性比核废料还强

通过燃烧掉所有讨厌的碳和其他杂质,燃煤发电厂会产生大量的辐射

人们对核电的普遍看法直接来自《辛普森一家》:斯普林菲尔德到处都是放射性的迹象,从伯恩斯先生的核电站工人的奇怪光芒到荷马的低精子计数。还有当地的超级英雄,放射性人,他的眼睛里发出“核热”光束。许多人认为,核电与一种不稳定的、总是呈石灰绿色的、制造突变体的放射性密不可分。

与此同时,人们认为煤炭是造成许多日常问题的罪魁祸首,例如矿难、酸雨和温室气体排放。但它不应该像布林基一样产生三眼鱼。

然而,在过去的几十年里,一系列研究对这些刻板印象提出了质疑。其中一个令人惊讶的结论是:燃煤电厂产生的废料实际上比核电厂产生的废料更具放射性。事实上,发电厂排放的飞灰——燃煤发电的副产品——向周围环境释放的辐射量是生产相同能量的核电厂的 100 倍。 *[参见底部的编者注]


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问题在于煤中铀和钍的含量,这两种都是放射性元素。它们在天然的或“完整的”煤中含量极低,因此不是问题。但是,当煤燃烧成飞灰时,铀和钍的浓度会达到其原始水平的 10 倍。

飞灰中的铀有时会渗入煤电厂周围的土壤和水中,影响农田,进而影响食物。居住在“烟囱阴影”范围内的人——煤电厂烟囱半径 0.5 至 1 英里(0.8 至 1.6 公里)的区域——可能会摄入少量辐射。飞灰也倾倒在垃圾填埋场、废弃的矿山和采石场中,对这些区域周围居住的人们构成潜在风险。

在 1978 年发表于《科学》杂志的一篇论文中,橡树岭国家实验室 (ORNL) 的 J. P. McBride 及其同事研究了田纳西州和阿拉巴马州燃煤发电厂飞灰中的铀和钍含量。为了回答浸出可能造成的危害程度,科学家们估计了煤电厂周围的辐射暴露量,并将其与沸水反应堆和压水核电厂周围的暴露水平进行了比较。

结果是:居住在煤电厂附近的人们摄入的估计辐射剂量等于或高于居住在核设施附近的人们的剂量。在极端情况下,科学家估计个人骨骼中的飞灰辐射量约为每年 18 毫雷姆(雷姆的千分之一,一种测量电离辐射剂量的单位)。相比之下,两个核电站的剂量在同一时期介于 3 到 6 毫雷姆之间。当所有食物都在该地区种植时,煤电厂周围的辐射剂量高出 50% 到 200%。

McBride 及其合著者估计,居住在燃煤设施附近的个人每年最多会受到 1.9 毫雷姆的飞灰辐射。为了将这些数字放在背景中考虑,普通人每年会遇到来自自然和人造来源的 360 毫雷姆的“本底辐射”,包括地壳中的物质、宇宙射线、核试验的残留物和烟雾探测器。

ORNL 能源与工程副实验室主任达纳·克里斯滕森表示,煤炭副产品中辐射造成的健康风险很低。“其他风险,比如被闪电击中,”他补充说,“比燃煤电厂造成的辐射诱发健康影响大三到四倍。”McBride 及其合著者强调,煤电的其他产品,如产生酸雨的二氧化硫和形成烟雾的氮氧化物的排放,比辐射带来更大的健康风险。

美国地质调查局 (USGS) 维护着一个在线数据库,其中包含美国各地飞灰中的铀含量。在大多数地区,灰烬中的铀含量低于某些常见岩石。例如,在田纳西州的查塔努加页岩中,磷酸岩中的铀含量更高。

美国地质调查局前煤炭质量协调员罗伯特·芬克尔曼在 1990 年代负责飞灰中铀的研究,他说,对于普通人来说,这种副产品仅占本底辐射的微小比例,可能不到总本底辐射暴露量的 0.1%。根据美国地质调查局的计算,在烟囱阴影区域购买房屋(此处指在煤电厂 0.6 英里 [1 公里] 范围内)会使您每年受到的辐射量最多增加 5%。但这仍然低于每年正常接触 X 射线所遇到的辐射。

那么为什么煤废料看起来具有如此强的放射性呢?这是一个比较的问题:对于核电厂和燃煤电厂来说,遭受辐射产生不利健康影响的可能性都很小——只是煤电厂的稍微高一些。“你谈论的是核电厂的十亿分之一的机会,”克里斯滕森说。“而对于燃煤电厂来说,这是一千万分之一到一亿分之一的机会。”

芬克尔曼解释说,煤中铀和其他元素的辐射可能只会对矿工构成真正的健康风险。“这更多的是一种职业危害,而不是一种普遍的环境危害,”他说。“矿工们被岩石包围,并在渗出氡气的地下水中跋涉。”

像印度和中国这样的发展中国家继续推出新的燃煤电厂——后者平均每 7 到 10 天就有一座。美国仍然从煤炭中获取大约一半的电力。但是,燃煤电厂还有另一个不利因素:它们排放有害的温室气体

随着世界现在专注于应对气候变化核电在某些圈子里越来越受欢迎。中国计划到 2020 年将核能容量增加三倍,达到 40,000 兆瓦,而美国可能会在未来几十年内建造多达 30 座新反应堆。但是,尽管核堆芯熔毁的风险非常低,但这种事件的影响会在非碳能源周围形成污名。

问题归结为燃烧煤炭造成的每日累积增量污染影响,或者即使发生一次核熔毁,也可能产生小风险但灾难性后果。“我怀疑我们会听到更多关于这场竞争的消息,”芬克尔曼说。“未来将开采更多的煤炭。那些不了解这些问题的人,或者那些在其他能源形式中拥有既得利益的人,可能会再次试图提出这些问题。”

*编者注 (2008 年 12 月 30 日):针对一些读者提出的担忧,对本文进行了一些修改。标有星号的句子从“事实上,飞灰——燃煤发电的副产品——和其他煤炭废料的辐射量是核废料的 100 倍”改为“事实上,发电厂排放的飞灰——燃煤发电的副产品——向周围环境释放的辐射量是生产相同能量的核电厂的 100 倍”。我们这个统计数据的来源是橡树岭国家实验室的能源与工程副实验室主任达纳·克里斯滕森,以及 J.P. McBride 及其同事在 1978 年发表在《科学》杂志上的论文,他们也来自 ORNL。 作为一般性澄清,就重量而言,发电厂释放的煤灰比通过水或干式桶储存屏蔽的核废料释放的辐射量更多。

Mara Hvistendahl is an investigative reporter at the New York Times and author of Unnatural Selection: Choosing Boys over Girls, and the Consequences of a World Full of Men (PublicAffairs, 2011). Her newest book is The Scientist and the Spy: A True Story of China, the FBI, and Industrial Espionage (Riverhead, 2020).

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