2011年3月11日,因海啸袭击和应急处置不当,日本福岛第一核电厂发生核事故。事故导致正在运行的1、2、3号机组堆芯熔毁。
同时,1、2号机组发生氢气爆炸,因3号机组产生的氢气进入正在停堆大修的4号机组,4号机组也发生氢气爆炸。爆炸导致厂房构筑物和机组设备大量损坏,为后续事故处理增加了难度。电厂所在地福岛县也因放射性污染而废弃。
福岛核事故已经过去11年了,周边土地放射性污染如何整治?损毁的核燃料如何处理?核电站报废工作何时能够结束?上百万吨核废水如何处理?
这些问题,依然没有答案。
堆芯情况
2015年,通过μ子成像技术对1、2、3号机组堆芯进行检测,检查发现1号机组堆芯完全熔毁,2号机组堆芯熔毁70%以上,3号机组大部分核燃料也熔毁落入压力容器底部,进一步检测发现,3台机组的压力容器均已经熔穿,部分放射性物质已经从压力容器和管道的破口向其他地方蔓延。
堆芯熔毁演示图
2019年,东电公司使用机器人第一次探测3台机组内部核燃料,并进行取样分析,以便进行核燃料取出操作。虽然东电公司声称2022年开始取出损坏的乏燃料,但是从目前的情况看,这个计划只是安慰外界而已。
不过,东电公司相关责任人依然表示,他们的目标是2041年至2051年完成福岛第一核电站的报废工作。
乏燃料情况
事故发生时,4号机组处于大修状态,乏燃料池中大约有1500根乏燃料棒。损毁严重的1号至3号机组乏燃料池中,仍分别存有392根、615根和566根乏燃料棒。
2014年底,4号机组的乏燃料已被移出。由于1至3号机组情况复杂,经过十年努力,东电公司在2021年3月完成了3号机组乏燃料的清空。
3号机组因未发生氢气爆炸,厂房构筑物状态相对较好,所以优先清理乏燃料。以3号机组乏燃料处理进度来看,1、2号机组乏燃料取出操作估计还要耗费十多年时间。
乏燃料取出操作
福岛周边除污工作
福岛核事故中大量泄露的放射性物质,造成电厂周边1800平方千米的土地年均累积剂量达到了5毫西弗(即剂量率1.0μSv/h),而这其中,有500平方千米的土地年均累积剂量大于20毫西弗(即剂量率4.0μSv/h)。这比正常运行反应堆厂房内的某些区域的剂量还要高。
日本政府指定年均累积剂量在20毫西弗的地区为避难区域,因为20毫西弗是人均年辐射剂量上限,不过这个标准一般用于从事放射性工作的人员,除非意外事故,放射性工作人员每年接受的剂量也是远小于这个标准的。小编认为日本政府此举是不负责任的做法。
2012年12月,日本政府将年均累积剂量在1毫西弗的8县102村指定为“污染状况重点调查区域”并展开除污工作,希望能够将这些地方去污,恢复成为居住区。
除污核垃圾堆放现场
不过,这些地方除污工作进展缓慢,并且存在管理不善的情况。曾经还发生暴雨将大量除污核废物冲入河道的情况。
关于被污染土地,东京地方法庭曾做了一个判决:核事故之前,反应堆内的核燃料所有权归东电公司,但事故后,泄露出来的放射性物质归土地主人所有(法官应该是想给福岛周围居民争取一笔“意外之财”吧)。
距离福岛核电站约30公里的村庄有少量居民搬回
从网络上国外博主探访福岛的视频看,通往福岛核电站的道路已经完成除污清理,辐射剂量已经接近本底剂量。但是一旦离开道路,就能轻易用便携式辐射探测仪测到较高的辐射。
核废水处理
福岛的核废水主要来源于三个方面:
一是反应堆内本来的冷却剂;
二是核事故应急时注入的用来冷却熔毁堆芯的水;
三是这11年来的自然降雨。
福岛核电厂三大类放射性物质中,被污染的土地和已经熔毁的堆芯,虽然处理棘手,但是不会新增,唯独核废水每天都在新增,成了最难处理、也最受国际社会关注的问题。
在事故最初阶段,东电公司采取“大水漫灌”式的形式,以保证堆芯冷却。这一阶段,有大量放射性物质随冷却水流入大海。后来,当堆芯情况稳定后,才改用循环水冷却。
在对3个熔毁的堆芯冷却的过程中,依然会产生大量核废水。东电公司很早就开始用贮存罐存放核废水,但是由于水量巨大和管理不善,一直有核废水泄露。
福岛当地政府长期对东电公司核废水处理措施不满,指责东电公司放任核废水泄露。一开始东电公司否认这些指控,直到2013年才首次承认因废水贮存罐密封老化导致核废水泄露。
福岛核事故现场的核废水贮存罐
2014年起,东电公司开始在反应堆周围建立冻土层屏障。这个措施能减缓核废水泄露,但依然不能阻止核废水泄露。
为了处理数百万吨的核废水,东芝公司为福岛开发了ALPS技术(英文:Advanced Liquid Processing System)处理废水。东芝公司声称,该技术能将核废水中除氚之外的其他放射性物质都过滤掉。
ALPS核废水处理示意图
不过,在处理核废水过程中,东电公司已经声名狼藉,日本政府和民众都对东电公司表达了不满。
例如,东电公司一直没有宣布将5、6号机组报废,直到2013年日本时任首相安倍晋三亲自指示,福岛核电站所有机组必须报废,东电公司应该集中力量处理核废水,东电才同意报废所有机组。
又如,在ALPS技术处理核废水的同时,福岛不断有未经处理的核废水向大海泄露;2021年9月,冻土屏障还出现异常升温;2021年11月,原子能管制委员会发现,用于福岛核电站周围水域放射性物质检测的仪器,参数“意外”设置错误。
2021年4月13日,东电公司正式宣布排放核废水(用ALPS技术处理过,仅含氚核废水),预计在两年后进行污水排放。但该方案不仅遭到日本水产业界和不少民众的强烈反对,也遭到周边国家的质疑。
总结
回顾世界三大核事故。三哩岛核事故因为安全壳保护、政府快速响应、总统飞临事故现场,得以快速处置,没有对环境产生显著影响。事后1号机组一直正常发电直到退役。切尔诺贝利核事故,前苏联耗费巨大人力物力,也控制住了事故,使得电厂其他机组正常发电。
而日本在事故发生后,不但不能快速处置事故,而且时常打算以损害环境为代价处理问题,不仅损害了自身国家形象,更给全球核电行业带来巨大负面影响。
福岛第一核电厂航拍图
不过我们也应该意识到,核电虽然有风险,但是靠不断完善的技术和不断提高的管理水平,以及以国家意志为基础的强大应急能力,是可以让核电变成安全清洁的能源的。
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