快樂小藥師 Im pharmacist nichts glücklich

最近因為日本的核電廠事件，弄的大家人心惶惶，加上日本政府發了碘片的新聞傳到世界各地，導致大家的混淆，讓我來簡單的跟各位解釋一下到底對於這次事件，你應該要知道點什麼：

首先，當然就是這個東西了：

元素週期表：

我多事的放了兩張給大家做參考，另外補上一個連結，裡面有各元素的詳細介紹：

http://www.ptable.com/?lang=zh-tw

為什麼要給大家看這兩張圖呢？因為要了解輻射能和放射性物質，當然就是要從週期表開始。

是的，大家都念過國中，這東西就算不知道他是做什麼的，也大概看過，我也可以體諒很多人因為課業和生活的忙碌，對這個東西的不熟悉，所以已經知道的可以跳過，不清楚的就讓我在這邊慢慢的解釋給大家了解一下吧：

首先，看一下週期表的顏色區分，

多數彩色的週期表，都會給大家這樣的分辨方式，來確認這個元素的基本性質，

其他的我不多介紹，如果你真的想知道，可以去書店翻一下課本或是參考書，他會有更詳細的解說，

我今天要跟各位提的，是金屬元素中的鑭系元素和錒系元素。

一先釐清一點的，任何的元素，都有可能因為天然或是人工的方式，產生有放射性，不過今天講的不是那些特殊加工放是取得放射性的物質，而是自然狀況下，由天然產出或是人工合成的放射性物質。

要判斷方式很簡單，你可以看最前面兩張週期表，尤其是在下排的那一些，很多都會有一個輻射的標記

，是的，他就是放射性元素。

而其中，錒系元素幾乎都有放射性，而原子序從104-118的元素，也都有放射性。

認識這些元素以後，我還要跟各位解說一個東西，叫做同位素(isotope) ：

目前我們以質子的數目決定元素的名稱和它的性質。若某一元素含有不同的中子數目，則稱為該元素的同位素。

舉例來說：鈷（Cobalt）Co²⁷

他是一種過渡金屬，住在週期表的中間：

目前發現具有五種同位素：

，，，， 

而只有 是安定無放射性的，其他均有放射性。

我們常聽說放射性同位素，就是具有放射性的同位素，例如氚 (3H) ，碳14 (14C) ，鈷60 (60Co) ，鉀40 (40K) ，鈾235 (235U) ，鈾238 (238U) 。目前已知天然存在的同位素約有330種，其中大約270種是穩定同位素，其餘是不穩定的放射性同位素。

鈾在這邊：

而大家熟悉的碳14，會用在化石定年法上，來判斷這樣化石已經存在多久了，而鈷60，它會透過β衰變放出能量高達315 keV的高速電子成為鎳-60，同時會放出兩束伽馬射線，其能量分別為1.17及1.33 MeV。目前是用在放射性治療使用。

了解這些以後，雖然我知道我已經離題很遠了，但是我還要在講一樣東西，叫做核分裂：

核分裂，又稱核裂變，是指由較重的（原子序數較大的）原子，主要是指鈾或鈽，分裂成較輕的（原子序數較小的）原子的一種核反應形式。原子彈以及裂變核電站的能量來源都是核分裂。

當重核原子經中子撞擊後，分裂成為兩個較輕的原子，同時釋放出數個中子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子，從而形成鏈式反應而自發裂變。原子核裂變時除放出中子還會放出熱，核電站用以發電的能量即來源於此。
核能發電應用中所使用的核燃料，鈾-235的含量通常很低，大約在3%到5%，因此不會產生核爆。但核電站仍需要對反應爐中的中子數量加以控制，以防止功率過高造成反應爐熔毀的事故。通常會在反應爐的慢化劑中添加硼，並使用控制棒吸收堆芯中的中子以控制核分裂速度。

而作為核子武器的元素，主要是鈽239。

鈽在這邊：

因此你可能會問我，核電廠有可能發生像核子彈一樣的結果嗎？

基本上，你問十位專家，大概有11位說不會（還有一個是號稱自己很專業的記者）

但是核子科學人類其實知道的不多，加上燃料的純化過程有異，並不能保證完全不會有類似鈽等具有核武性質的物質出現，更何況，部分恐怖份子也曾用過鈾235和鈷60做過核子武器，所以只能說，在良好的原料管控及操作下，基本上是不會像核子彈一樣爆炸的，就請各位不要過度擔心。

核能發電反應到底是怎樣呢？簡單的說：

目前常用的核能發電，分為沸水式和壓水式

沸水式核能發電是利用鈾-235分裂反應所產生的能量，將水加熱使其變成蒸汽，再推動汽輪機與發電機來發電，而核分裂產生的能量則來自分裂後損失的質量。看似很簡單的兩句話，但是真想利用這種原理來發電還須透過很精緻而複雜的工程技術；而在不同地區不同國家的工程師各自努力下，核能發電雖源自相同的物理現象，卻有不同的工程設計。

上圖為沸水式核反應器的示意圖，圖中與控制棒相間較粗的紅棒為燃料棒，核分裂的主角—鈾-235—即裝在其中，燃料棒必須一直泡在水中，而水除了吸收核分裂反應產生的能量外，還兼做中子的「緩和劑」；要瞭解這個名詞須先回顧一下核分裂反應過程，

該圖左邊使鈾-235發生分裂的中子必須是低能量的中子（在核能界稱其為慢中子或熱中子），而圖右邊新生中子的能量約為慢中子的四千萬倍，因此被稱為「快中子」；若想使快中子引發下一個鈾-235原子核之分裂，則必須使其能量降低，而水中的氫原子質量與中子相近，故快中子與氫原子碰撞多次後能量會傳給氫原子而變成慢中子。因此水因有緩和快中子能量的作用而被稱為緩和劑，而也因有此種現象才能使核分裂反應得以持續發生。

中子如何減低能量
如果對快中子碰撞氫原子後能量降低的道理 還不太明瞭，則請參考撞球碰撞情形，圖中母球由左而右正面碰撞原為靜止的子球，碰撞後母球會將所有能量傳給子球而停在子球原來的位置，子球則因吸收了母球 賦予的能量而向右滾去；如果玩過或看過撞球比賽，對此種情形一定很熟悉，而其道理是因母子兩球質量相同，故母球原來的能量可以完全傳給子球。前述中子碰撞 氫原子的現象，也因氫原子核是由一個質子所構成，而質子與中子質量非常相近，故高速的快中子碰到靜止的氫原子時會把能量傳給後者，不過在核反應器中兩者不見得每次都能正面碰撞，故一般須有多次碰撞才能使快中子變成慢中子。

燃料構造
瞭解了「緩和劑」的道理後，讓我們再看看燃料棒的構造。天然鈾中鈾-235的含量只有0.7%，而沸水式核能電廠所用的鈾燃料必須經過濃縮處理使鈾-235含量提高為2%至5%，此舉是為了增加核分裂反應的機會，若要做原子彈則其濃度必須提高至99%以上。此外核能電廠所用的燃料為了承受運轉時攝氏一千度以上的高溫，特別將鈾做成二氧化鈾的粉末，再燒結成直徑與高度均為1.6公分左右的柱狀「燃料丸」，然後再將燃料丸放入長約3.86公尺，厚約0.8公分的鋯合金管內，做成「燃料棒」。
 

壓水式反應器

壓水式核反應器流程如圖所示，其分裂反應原理，燃料棒設計，緩和劑功能，壓力槽與圍阻體之作用等都與沸水式核反應器類似；兩者間最大的差別是壓水式反應器在水加熱成蒸汽的過程中採用了兩套迴路，在壓水式反應器中的「主迴路」裏冷水經過爐心加熱後只增加溫度但不變成蒸汽，熱水送至「蒸汽產生器」中把熱量傳給「次迴路」的水後變成冷水再送回爐心；而次迴路的水則會被加熱成蒸汽去推動汽輪機，用過的蒸汽再經海水冷卻後重複使用，這種設計可以確保汽輪機使用的蒸汽絕無核分裂反應所產生的放射性物質，但因系統較為複雜，故運轉與維護也較沸水式反應器費事。此外，壓水式反應器的控制棒設在壓力槽上端，由上向下抽插，比起沸水式反應器由下往上的設計在運作與保養上較為方便。

目前世界上數量最多的是壓水式核電廠，其次是沸水式核電廠，而台灣的核一、二廠採用後者，核三廠則採用前者之設計。

附帶一提，一般用來停止核反應的物質，是硼和鎘，這兩種物質便是構成「控制棒」的主要材 料。核能電廠停機時控制棒整個插在爐心裏，吸收絕大部份的中子，使整個爐心保持次臨界狀態，電廠起動時控制棒便被慢慢抽出來，一直到爐心達到臨界狀況時將 控制棒固定，便可保持穩定而持續性的核分裂反應；若有異常狀況發生，控制棒便被迅速插入爐心，停止其分裂反應；因此控制捧的作用有點像汽車的煞車裝置，可以防止車速過快而發生意外。
 

最後，要進入跟藥師最有關係的部份了，其實前幾天我已經寫過一篇文章告訴各位了：

[Up to date]Treatment of radiation injury in the adult 成人輻射傷害的治療

現在我把它最重要的部分翻譯給大家看：

Yields of radionuclides from nuclear fission核裂變的放射性核素產量與半衰期

Treatment of selected internal radioactive contaminants放射性污染物的處理方式

DTPA: diethylenetriamine pentaacetate.

Revised from Gusev, I, Guskova, AK, Mettler, FA, eds. Medical management of radiation accidents, 2nd edition. CRC Press, Boca Raton, FL; 2001.

碘（甲狀腺攝影），硫酸鋇（腸胃道攝影），Diatrizoic acid（心血管攝影，主動脈攝影），Ferucarbotran（肝脾攝影），Gadovist（血管攝影，顱部磁振造影(MRI)增強作用），Gadodiamide（腦部攝影），這類有Gado開頭的藥物，都是由Gadolinium釓（Gd）的元素所製成的藥物。