核能發電不會排放大量的污染物質到大氣中，像是硫氧化物或是二氧化碳，因此核能發電不會造成空氣污染。核能發電因為不排放二氧化碳，所以也不會增加大氣中加重地球溫室效應的二氧化碳的量。另一方面，核燃料能量密度比較高，故核電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便。而且核能發電的成本中，燃料費用所占的比例較低，故運作成本較低。相較天然氣或是煤炭的用量，核能發電只需要利用很少的燃料就能產生相同的電力。[1]

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核能發電的優點

鈾來主要來自大自然，它存在於地殼中，含量甚至比金元素和銀元素還高，並可經採礦取得。所以使用核能發電可以減少人們對化石燃料的依賴[2]。特別是，在俄烏戰爭發生後，歐洲各國苦於俄羅斯的天然氣限制供應的戰略措施，已經全面性的影響了歐洲各國的民生與工業用電，特別是還有入冬後的季節性民生供暖需求。以核能做為發電的方法，效率非常高，只要少量的燃料就能產生出很大能源，相較於其他傳統常用的發電方式，在碳排放量、水資源問題、燃料匱乏程度等方面，以核能做為發電的方法都具有領先的優勢[3]。

放射性物質除了應用在核能發電廠外，還有多方面，例如在民生、考古、農業、醫療、或工業上的相關應用。很多時候，人們其實已經在不知不覺間享用到放射線應用為生活所帶來的好處[4]。

醫學用途[5]、[6]、[7]、[8]、[9]

首先是放射線在醫療上的用途。雖然在最早，居禮夫人的晚年因為長期在無防護的環境下進行放射性物質的研究而嚴重侵蝕她的健康[10]、[11]，然而時至今日，放射線在醫療上的用途為人所熟識，像是可以協助醫生們進行非侵入性的影像診斷，或是協助治療多種疾病。

例如，使用X射線於內科和牙科方面來診斷骨折和蛀牙已有超過五十年的歷史。另外，放射線對細胞的殺傷力也可以應用於癌症治療，但要同時注意對於健康細胞的影響，並要避免波及周圍正常的組織。例如，可以使用經過仔細調整的放射線聚焦在靶點位置來殺死癌細胞，同時避免對鄰近的健康細胞造成過大的傷害。在診斷方面，可用X射線的高穿透能力來判斷身體器官和組織的異常變化。此外，可經由注射放射性同位素進入體內及應用電腦的放射線偵測造影，來診斷無法以X射線直接清晰透視的內臟組織或是潛藏的病變組織。例如，正子電腦斷層造影已經被廣泛用於各種癌症的檢查與評估。目前全民健保有給付正子電腦斷層造影適用的癌症，包括有：乳癌、肺癌、大腸直腸癌、淋巴癌、黑色素瘤、頭頸部癌（不包括甲狀腺癌），以及食道癌。

正子造影是利用經氟-18取代的葡萄糖來模擬一般的葡萄糖被細胞攝入後的現象，但經氟-18取代的葡萄糖又不會真正被代謝掉而逐漸累積在細胞內。這種以放射性同位素標記的生化分子，稱為放射性示蹤劑。氟-18是正子方便的來源，藉此標示的放射性示蹤劑可以觀察到癌症細胞有攝取、消耗過量葡萄糖的飢餓現象，從而協助區分出可疑的組織並進一步進行癌症的診斷。雖然細胞「增加」葡萄糖代謝的現象也見諸少數良性組織，但是最常出現的還是惡性腫瘤組織，所以正子造影還是有助於各種癌症的診斷、分期與追蹤。經由專業的判讀，是可以區隔生理性或良性與病理性之放射性示蹤劑吸收，所以能準確判斷各種癌症的影像。特別是，每經過大約110分鐘就會有一半的氟-18自然衰變成為自然界也存在的穩定氧同位素，氧-18使得經氟-18取代的葡萄糖於是變成了一般的葡萄糖，所以不會增加身體額外的負擔。例如，經氟-18取代的葡萄糖示蹤劑為短效性放射性同位素，放射強度隨時間遞減，約1天後即代謝完畢，注射後會產生輻射約等同正常人3年所受背景輻射劑量，或單次胸部電腦斷層檢查或5張腰椎Ｘ光檢查。

其餘醫學用途的放射性同位素標記的生化分子還包括：

● 鎝-99m腦部斷層掃描
由於帕金森氏症患者腦部的紋狀體系統，被發現到對放射核種的醫藥成分鎝-99m-TRODAT-1會有吸收不足現象，所以可以使用此放射核種的醫藥成分的單光子電腦斷層對患者的腦部結構進行掃瞄，並從影像的圖案來瞭解多巴胺轉運器在腦內的密度分佈現況，所以目前使用於評估帕金森氏症患者的病況。

● 腦部灌注掃描
除了評估帕金森氏症患者的病況外，藉由含鎝-99m的藥物灌注進入腦部血管中進行影像掃描後，還可以用來進行：缺血性腦中風的評估、暫時性腦缺血等腦血管疾病的評估、癲癇症的評估、癡呆症的評估、自體免疫疾病侵犯中樞神經系統等的評估。

● 心肌灌注掃描
利用鉈-201與一般鉀離子的體積與電荷價數相似的生物特性，將極微量的放射性核種，經由靜脈注入人體，以灌注掃描的方法使得藥物隨著冠狀血流循環至心臟，為臨床應用最早及最廣泛的心肌灌流同位素藥物。當心肌因為冠狀動脈的狹窄，或是完全阻塞時，經由靜脈注射的核子醫學製劑，會有無法順利抵達病變的心肌的結果。於是經過造影之後，便可以觀察到患部呈現灌注吸收減少情況，據此可以判斷冠狀動脈的狹窄，或是阻塞的程度。

● 骨骼掃描
由靜脈注射的含鎝-99m的藥物，經血液進入骨骼與骨質成份中再與礦物部份結合，利用親骨性放射同位素製劑，尤其能在沉積於成骨活動增強的病灶觀察到骨骼病變。核子醫學骨骼掃描可以達成，例如：輕微骨折診斷、偵測及追蹤癌症骨骼轉移、協助診斷骨髓炎、協助診斷人工關節鬆動及感染、其他骨骼關節疾病等的檢查等等。

● 發炎、骨髓炎掃描
由於鎵-67核種的作用機制是，透過與含鐵細胞以及白血球所釋放的乳鐵蛋白形成錯化合物，所以其掃描結果對膿瘍、蜂窩組織炎、腹膜炎和骨髓炎的敏感度很高，這是因為白血球會大量集中在感染區域，並受感染刺激釋出乳鐵蛋白的緣故。同時，在感染區域也會由細菌產生一群含鐵細胞。所以可以由針對鎵-67核種的掃描，透過上述機制找出大量集中在受感染區域內的發炎病灶。

● 鎵-67腫瘤掃描
除了鎵-67核種對含鐵細胞以及乳鐵蛋白有聚集的特性外，鎵-67也對惡性腫瘤細胞具有聚集的特性，所以也常作為淋巴瘤、肺癌、肝癌和頭頸部腫瘤的診斷。除了對肺癌的偵測率低以外，對其他腫瘤的靈敏度與特異性都不錯。鎵-67也會在血液中與運鐵蛋白結合形成錯化合物。當腫瘤細胞上有運鐵蛋白特異性接受器表現時，腫瘤細胞的增生即會導致鎵-67攝取量增加，進而與正常細胞區別開來。

● 放射線治療
利用甲狀腺會主動吸收碘成分的原理，可將放射性同位素碘-131用於治療甲狀腺癌。在治療一些癌症時，亦會利用鈷-60所放出的γ射線，聚焦將癌細胞殺死。事實證明，放射治療有效抑制腫瘤生長，甚至能將癌症根治。

● 器材消毒
此外，放射線亦可應用在醫學器材的消毒，例如針筒消毒。由於放射線本身不具高熱，因此放射線消毒滅菌可以降低藥材或器材的性質受熱破壞的風險，所以有廣泛應用之趨勢。例如，現今很多醫療用品都利用鈷-60所放出的γ射線進行消毒。這種消毒程序比用蒸氣消毒更有效又更便宜。用完即棄的針筒、棉花、手術用品就是很好的例子。使用放射法消毒另一個實例是，2001年10月期間，當美國發現了炭疽菌郵件的潛在威脅後，美國政府亦是利用X射線，為可疑的郵件消毒，以免炭疽菌在美國引起恐慌，其消毒的原理亦是一樣。

工業用途[12]、[13]

放射性同位素應用於工業上的控制、測量、標定、示蹤、消毒、攝影等，已有相當久的歷史。例如，β規的基本原理是，利用β射線穿過薄物時或經薄物反射時，其穿透率或反射率會隨所穿透的尺寸衰減的性質，以測定薄物的厚度或密度。β規可以用來測定多種薄物質，例如紙、塑膠、或橡膠的厚度，尤其在大量生產時以自動控制方式的β規作業，其誤差還有遠較其他生產方式為低的優勢。

此外，γ射線穿透力特強，也可用作探測焊接點和金屬鑄件的裂縫。另外，在工業生產線上的自動品質控制系統，例如測檢罐裝飲品內的飲料高度或香煙的煙草密度等，都廣泛應用了放射線。放射線更可用於量度電鍍薄膜的厚度，或是可用於消除靜電。

中子射線及γ射線可以用來測量土壤、瀝青的溼度、密度，提高工程施工品質。γ射線亦可測量石化製程中原料的密度、液位，有效控制生產過程。使用氪-85放射性氣體作為射源，可作IC晶體及半導體電子成品密合性的測漏檢查。

農業用途[14]、[15]、[16]

在農業方面，放射性同位素經常被用作為追蹤劑。將放射性物質加入肥料中，然後再測量所種出來的農作物的放射性，便可以知道肥料的吸收度，或是流失率。放射線的另一個用途是可供滅蟲之用。絕孕技術可以令昆蟲失去繁殖能力，從而減少族群的數量。墨西哥運用了這種方法，成功地把害蟲的數目大大減少。在聯合國食物及農業組織(FAO)及國際原子能機構(IAEA)的協助下，這個計劃正在多個國家進行。在食品工業上則是使用放射線來協助保存食物。利用鈷-60γ放射線對食品作常溫殺菌、消滅穀物害蟲等用途，各國均研究多年。根據1976年9月世界農糧組織、國際原子能總署和世界衛生組織等三機構在日內瓦的會議結果指出：允許對馬鈴薯、小麥、雞肉、木瓜、草莓等食物作放射線保存，亦即上述食物經放射線處理後可食用。

我國的核能研究所之照射處理是利用鈷60釋放出的γ射線，對生物體產生特定之生物化學效應，以達到殺蟲、滅菌、突變、矮化等醫學、農業方面的應用。例如，對馬鈴薯、甘藷、洋蔥、大蒜進行放射線處理可以抑制發芽，對木瓜、芒果進行放射線處理可以延長儲存期限，對米、煙草、紅豆、綠豆、大豆、小麥、麵粉進行放射線處理可以防治害蟲的孳生，對東方果實蠅、甜菜夜蛾進行放射線處理可以產生雄不孕性，對淡水魚、豬肉進行放射線處理可以殺蟲(殺滅中華肝吸蟲等)或滅菌，對果蔬進行檢疫照射，對動物飼料進行放射線處理可以滅菌，對冬瓜、稻米等進行放射線處理可以進行品種改良，對水仙花進行放射線處理可以抑制其生長。

考古用途[17]、[18]、[19]、[20]

透過測量古物內天然放射性物質的濃度，我們可以鑑定古物所屬的年代，並辨別真偽。常用的技術包括「碳-14定年法」和「熱釋光定年法」。利用放射性物質的技術應用，對地質學、人類學及考古學的研究都有莫大的幫助。

例如泥土中含有微量的鈾、釷和鉀等天然放射性物質，這些放射性同位素的半衰期可以長達10億年。同時，粘土中又含有各種無機晶體和礦物質。當無機晶體受到上述放射性物質照射後，一部份放射線能量會令晶體發熱，另一部分能量則貯藏在晶體中。如果晶體被加熱，部份能量會以可見光的形式釋放出來，這種現象叫做熱釋光現象。熱釋光定年法可判斷古物距離最近的一次加熱的時間，古物發出的熱釋光越強，年代就越遠，反之，則屬較近期。熱釋光定年法常被用作判斷陶器的年代。

碳-14是因宇宙射線撞擊地球大氣層的氮原子而產生的，碳-14氧化成二氧化碳後會被植物吸收。同時，動物又會進食植物，於是其中的碳原子經食物鏈進入動物體內並與碳-12維持大致的比例不變，所以大部份有機體都會有一定份量的碳-14，直到這個生物死亡停止碳交換為止。當植物和動物死去後便會停止吸取碳-14，體內的碳-12還是數量維持不變，但碳-14卻會逐漸衰變而越來越少，每經過一個半衰期(即大約5,730年)，碳-14的含量便會減半。透過測量有機體的碳-14的比例含量，就能反推計算出有機體的死亡年份。這種方法稱為碳-14定年法。這就是美國化學家李比（Willard F. Libby, 1908－1980）提出的碳-14測定法，他也因此獲得1960年的諾貝爾化學獎。

自從美國化學家李比於1947年5月30日在《科學》雜誌上所發表了論文〈來自宇宙輻射的放射性碳〉後，於是可以說是在考古界刮起了一陣以碳-14定年物件的旋風。所以，可以常看到考古學家們用碳-14測定法判斷出土骨骸或文物的年代。事實上，除了考古學，包括地質學、生物學，乃至鑑定藝術品真偽都可能用到碳-14測定法。在臺灣，最廣為考古學家所採用的定年方法也是碳-14定年法。

天文用途[21]、[22]、[23]、[24]

放射性物質的另一種用途，就是可以為在太空中運作的太空飛行器提供運作時所需要的能源。如果太空飛行器離地球夠近，例如位於赤道上方的同步衛星，那麼家戶屋頂上安裝的太陽能電池，也就足夠應付太空飛行器運作時所需要的能源。但是如果太空飛行器的位置離太陽太遠，例如位於木星軌道附近，當地的太陽能電池最多只會收到與地球的位置相比，大約4%的陽光。想要增加能量輸出只有增加太陽能板的面積一途，但是這對於牽涉到酬載而錙銖必較的太空飛行器重量而言，這個方法勢必不可行。

所幸，西貝克效應[25]可以幫科學家們藉決這個難題。經由利用西貝克效應，當持續發熱的金屬塊遇上了宇宙中接近絕對0度的環境時，莫大的溫差為西貝克效應創造了絕佳的發電條件。於是「放射性同位素熱電機」由此而生。

「放射性同位素熱電機」是一種小型的核能發電機。放射性同位素熱電機是由一塊高純度的發熱放射性原料所製成。利用西貝克效應，把「熱電偶」裝置放在外冷內熱的交界處，基於溫度差異的熱電效應就會自動在熱電偶中產生電壓，因此可以提供太空飛行器穩定的操作電流。放射性同位素熱電機在發電時，會將放射性元素衰變時釋放出的大量熱能直接轉化為電能，作為太空飛行器的電力來源。而且在發電過程中只使用廢熱加以回收轉換成電能，既不耗氧產生二氧化碳，又靜止安靜不會運轉，更不受太陽光強度的影響，是一種相當永續環保的發電方式。比起太陽能板，放射性同位素熱電機的功率不會因為遠離太陽而減弱，而能夠穩定地提供電力。就像一顆電流源源不絕的靜態發電機，符合能量夠大、體積夠小的錙銖必較的重量要求。所以不受外界環境影響，且能產出穩定電力的放射性同位素熱電機，是太空飛行器的電力來源的最佳選擇。

適合用在放射性同位素熱電機裡的發熱放射性原料，只有「鈽-238」而已。因為鈽-238釋放的熱能夠大，而且半衰期長達87.7年，特別適合用在需要長期飛行的太空飛行器中。歷史上著名的太空探測器，如卡西尼號、新視野號、航海家1號二號等都是使用它作為電力來源。

含放射性物質的生活類物品[26]

我們生活中常遇到且熟悉的消費性產品或生活類物品，也可能含有放射性物質的。使用輻射偵測儀器，就可偵檢出其與於正常輻射背景值的不同。

● 煙霧偵檢器
大多數住家、辦公場所或廠房內都需依法裝置消防用途的煙霧偵檢器。這種煙霧偵檢器裡面，含有一個低放射性活度的鋂-241放射源。鋂-241會持續放出α粒子，而使得游離煙霧偵檢器內的空氣較普通的空氣相較更具有導電性。任何進入偵檢器內的煙霧微粒，都會影響空氣的組成而抑制空氣的導電性，進而啟動警報。雖然此元件係用來救人生命，但其放射性活度低於豁免管制量，而且一般在包裝元件內會有適當安裝、操作及處置的說明指導。

● 手錶及時鐘
現代的手錶和時鐘，有時會利用少量氫-3或鉕-147作為自發光的光源。例如，氫-3的半衰期是12.3年，會一直穩定的放出β射線。所以氫-3可以應用在手錶的指針面上，使其不需要充電便能持續的自發光。因此即使在漆黑的環境下，依然能夠清楚看到指針的位置。水因為是由氫原子與氧原子所組成的分子，所以新鮮的水中自然會含有少量氫-3。鉕沒有穩定的同位素，所以所有的鉕原子都具有放射性質。鉕-147可以作為夜光塗料之用。在1970年以前的舊式手錶和時鐘，則可能會利用鐳-226當自發光的光源。

● 陶磁器
陶磁器類物質，例如磁磚、陶器等，因為使用天然的陶土為原料，經常包含濃縮的天然性放射性物質，如鈾、釷及鉀。在許多情況下，會在加釉的過程中連帶將放射性物質的活度給濃縮了。雖然，大部份的陶磁器其輻射量測值幾乎與背景值相同，但一些比較老舊的陶磁器，例如美國1960年前生產的磁磚和陶器，尤其是具橘紅加釉的器物，可能仍有些許殘存的放射性。

● 玻璃
如果玻璃器皿，特別是黃色或綠色的古董器皿，可能有高機率會偵測出含有鈾元素的成分。因其在黑暗中會發出吸引人的光，使得收藏者特別喜歡含鈾玻璃。甚至是普通的玻璃，都有可能包含足夠高的鉀-40或釷-232，而可能被輻射偵測儀器量測到。1950年至1970年老式照相機的鏡頭經常使用釷-232塗裝，以改變透鏡的折射率。

● 肥料
商業肥料是用來提供作物各種濃度的鉀、磷及氮。這些肥料具有放射性的原因通常有兩種：第一種是鉀本來就是含天然的放射性元素。第二種是，從已提高鈾濃度的磷礦中開採而得的磷。

● 食物
低鈉鹽的替代品經常含足夠量的鉀-40，而使輻射偵檢器的背景計數率提升為兩倍。香蕉亦是常見富含鉀的食物。自然界中的鉀含有三種同位素成分，其中的鉀-40的含量雖然不到整體的千分之一，但是鉀-40是具有放射性的同位素。因此所有含鉀的東西中，都可以量測到源自鉀-40的輻射值。氫、碳、鉀是人體中最常見的放射性同位素。

備註：

延伸閱讀：

1. 《能源系列報導》為什麼多國決定重投核電懷抱？
2. 《能源系列報導》從零開始認識核能發電：核反應爐之建置及運作

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