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福岛善后难题

2011-04-11 17:06:54 《财经》   作者: 孙滔 王子雯  

福岛核事故的后续处理工作仍处于紧张态势,放射性污水的控制成为焦点。

2011年4月4日起,东京电力公司开始将积压在厂区内的低放射性污水排放入海,这是一种主动排放行为。东京电力公司称,此举是为2号机组汽轮机厂房等处发现的高放射性污水腾出存放空间,同时亦要防止重要设备被水淹没。

这些低放射性污水积压在厂区内废水处理设施及5号、6号机组厂房周围水井,东京电力公司计划将排放约1.15万吨低放射性污水。

日本经济产业大臣海江田万里就此表示:“这尤其会让渔业人员感到非常担心,也让国民忧虑。”不过他同时表示,后续工作人员正在厂区准备储罐以存放污水。

东京电力公司称,排放入海的是低放射性污水,即便持续食用被这些污水波及的鱼类,对人体的影响也很小。

但此前泄漏的高放射性污水是否已经对环境造成破坏?更多剩下的高放射性污水如何处理?核电站周围大气和土壤是否已经受到影响?核电站自身如何去污?这些均是日本政府接下来必须面对的棘手问题。

“辐水”难收

中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所王作元研究员很明确地告诉《财经》记者,污水一旦入海,就很难处理。名古屋大学量子工学教授井口哲夫也认为,排放到海水中的放射性污水,即不再采取处理措施,而是借助海水的流动让放射性物质逐渐稀释。

东京电力公司4月3日发现,福岛第一核电站内铺设缆线的竖井中有积存的高浓度辐射污水外泄入海,至今其外泄途径仍没有查明。为此,东京电力公司准备在核电站周边海水中设置一道“拦沙网”幕墙,力图阻止污染海水大范围扩散。6日,东京电力公司表示,福岛第一核电站含有高浓度放射性物质的污水已经停止向海中泄漏。

日本方面还没有对福岛核事故释放到环境中的放射性物质剂量作出评估。井口哲夫告诉《财经》记者,该数据仍存悬念,“除了这次有计划地排放1.15万吨放射性污水,之前的泄漏是没法估计的。”井口哲夫认为,这些放射性污水对海洋的影响会持续三个月到五个月。

日本茨城县渔业协会4月5日宣布,他们从4日在北茨城市附近海域捕捞的玉筋鱼幼鱼体内检测到放射性铯,浓度达到每千克526贝克勒尔,略微超过每千克500贝克勒尔的标准值。这是首次从鱼类体内检测出放射性物质超标。多位学者表示,放射性污水入海、辐射暴露将改变海洋动物的卵和幼体DNA。

但更加麻烦的,是存放在核电站内的高放射性污水。

经济产业大臣海江田万里5日说,福岛第一核电站总计可能有6万吨放射性污水,分别来自1号、2号和3号机组地下室和地下水道。东京电力公司将动用核电站内箱体、废弃物集中处理设施、人工浮岛、美国海军驳船以及临时水箱等多种设施来储存污水。

按照程序,这些含有高浓度放射性物质的污水应该先封存,待核电站机组冷却稳定、其放射强度降低后再处理,这往往需要较长时间。日本规定核电站安全封存期(即拆除延缓时间)为五年至十年。

彻底处理福岛第一核电站内部污水,工程量极其巨大。其处理过程和复杂性,可以参考1979年美国三里岛核事故,但后者放射性污水泄漏量相对要小得多。

两者在前期处理过程中出现的情形也有类似之处。三里岛事故中,放射性废液溢流至核电站整个厂房各处。事故之初,约有1205吨的放射性污水自一个沉淀池泄漏至附近的萨斯奎哈纳河。不同的是,在这次福岛核事故中,污水直接泄漏进入大海。

泄漏进入河海的污水都难以处理,只能任其自然稀释;而封存在核电站内部的高放射性污水,三里岛延后了两年之久才开始处理。1981年,美国都市爱迪生公司才开始处理三里岛事故反应堆安全壳内约280万升的污水。这些污水经过离子交换等多重过滤软化处理——此过程可将水中的放射性物质降低到安全范围内,然后排放。

1982年5月17日,美方开始处理冷却剂。处理中,受损堆芯仍需淹没在水下,每次大约抽出并换入38万升冷却剂中的一半,每次处理可除掉前一次处理留下放射性物质的45%。七次处理后,冷却剂中98%的放射性物质被除去。

三里岛的封存污水处理过程持续数年之久,而福岛核事故,需要处理的放射性污水规模至少是三里岛核事故的10倍以上。

土壤可自然修复

土壤被放射性物质污染,亦是日本要面临的问题。

3月31日,国际原子能机构测得福岛第一核电站西北约40公里处福岛县饭馆村土壤超标放射性物质数据,发现半衰期较短的碘-131已经超标,这个位置已位于疏散区域外。受此影响,美国、澳大利亚、中国等国开始限制进口日本受污染地区的食品。

国际原子能机构3月29日证实福岛土壤中检测到钚,如钚-239,半衰期达到2.41万年,以其剧毒性闻名。但目前钚浓度尚在安全范围内。

土壤污染大多为放射性核素由大气沉积,其中部分为植物叶片截留,另一部分则落入土壤中,土壤中的放射性核素可通过植物根系被吸收,其中一部分可被转移到植物其他部位,尤其是铯(铯-137半衰期是30年左右)。放射性核素在食物链中的转移,经由牧草-奶牛-牛奶途径最为清楚。

对于被放射性污染的农作物,中国环保部核安全和环境专家委员会委员郁祖盛对《财经》记者介绍,几十公里范围内的农作物掩埋处理即可。

一般而言,搬迁、去污和限制对土地的使用,是减少来自地表外辐射的长期累积剂量的适当措施。如果这些措施会带来巨大的经济损失,则需进行代价-利益权衡。此外,自然风化过程可减少表面污染,物理擦拭或化学处理可以加速这一过程。如果农产品污染起因于根部吸收,则必须在若干年内停止种植这些农作物。

中国工程院院士、中国核工业集团公司科学技术委员会主任潘自强2007年撰文介绍,1986年的苏联切尔诺贝利核事故后,对污染严重地区,处理方法是去除表土或深耕,同时对建筑物去污。风、雨和人类活动(包括交通、街道清洗),能导致污染地居民区的放射性表面污染明显减少。目前,切尔诺贝利周围除少数地段,在大多数放射性污染地区,地表空气中剂量率已经恢复到事故前的本底水平。

福岛核事故对周围土壤生态环境的影响,评估工作尚言之过早,但早在3月19日,福岛县的牛奶和茨城县的菠菜已被检出超标准的核素。

漫漫退役路

日本官方已经宣称,福岛第一核电站六个机组将全部报废。日本面临的善后事宜,将漫长而艰巨。

中国环境保护部核与辐射安全中心总工程师柴国旱告诉《财经》记者,与日本核动力示范项目JPDR于1986年-1996年退役拆除相比,由于福岛第一核电站部分核燃料可能已经熔化,核电站内部污染严重,因此其退役时面临的问题将比JPDR更具挑战性。“只有等到福岛第一核电站内的余热水平降到足够低,同时电站内的放射性水平也降到足够低时,才可能实施退役计划。”

一般来讲,核电站退役所用时间要比其建造时间长,核电站建造要四年至六年,而退役可能需要几十年时间,且退役过程中不可预见的问题很多——退役核设施要进行切割解体,拆开封闭体系,这个过程中放射性物质可能暴露出来;加上操作环境恶劣,容易造成污染扩散和增加人体所受辐射。

正因此,大型核电站退役大都采取延缓拆除策略——即先让核电站冷却几年,等放射性危害减弱了之后再拆除。延缓拆除使操作容易,减少去污要求,减少废物量,降低工作人员受辐射剂量,有较多时间筹资,有时间开发技术。

依据日本已有经验,核电站封闭30年,工作人员所受幅射将减少50%。

延缓拆除大型反应堆,需要先进行部分去污拆除工作,将主体设备封闭隔离。其初步处理程序是:先卸出、运走乏燃料和可能存留的新燃料组件,再处理燃料水池,运走放射源,卸出反应堆冷却剂,然后对压力容器外围的设备进行去污切割和拆除、封堵压力容器的进出管口。这样,反应堆堆芯就处于安全稳定状态。

三里岛核事故于1979年发生,美国操作人员于1980年7月方开始进入2号机组的安全壳——之所以只封存了一年多就进行处理,与其核泄漏事故不那么严重有关,其30%-40%的安全壳去污工作能在穿着防护服和戴防毒面罩的情况下进行。

但对堆芯的处理,还是延缓了数年之久:直至1985年5月,工作人员方能充分接近受损堆芯部位。

福岛第一核电站将涉及六个反应堆的拆除退役工作,如是看来,其工作量将数倍于三里岛2号反应堆拆除工作量。

目前,日本政府决定用特殊塑料膜遮蔽福岛第一核电站反应堆厂房,计划在高约45米的厂房周围搭起脚手架并围上塑料膜,在内部设置观测机器。

但业内不少专家认为,这一做法欠妥。遮蔽并不是当务之急,如果用塑料膜密闭厂房,尽管对核电站外面算是一种保护,但核电站内部的辐射量将增加,会导致作业困难等诸多问题。




责任编辑: 江晓蓓

标签:福 岛 善后