关于“日本核废水”的本质:它是什么?
公众语境中常提及的“日本核废水”,更准确的说法应是经过多核素处理系统(ALPS)处理后的水。这些水主要来源于日本福岛第一核电站事故后,用于冷却熔毁堆芯的注入水、渗入建筑的地下水以及降雨积水。
事故发生后,为了持续冷却反应堆厂房内的燃料碎片,需要不间断地注入大量冷却水。同时,由于厂房位于沿海且地势较低,地下水会不断流入厂房,与冷却水混合,以及部分雨水径流,共同形成了大量带有放射性物质的积水。
这些积水最初含有种类繁多、浓度极高的放射性核素。为了管理这些水并降低其放射性,东京电力公司(TEPCO)启用了ALPS系统。ALPS设计目的是去除水中除氚以外的大多数放射性核素,例如锶-90、铯-137、钴-60等。理论上,经过ALPS处理后,除了氚之外的放射性核素浓度应降至日本国家排放标准以下。然而,由于设备性能、初始水质复杂性以及长时间运行等因素,部分处理水在首次处理后,除了氚之外,仍然可能含有其他少量未完全去除的放射性核素,需要二次甚至多次处理才能达标。
因此,我们现在讨论的即将排放的“核废水”,指的是经过ALPS处理,并且在排放前会再次确认其除氚外的放射性物质活度浓度已达到日本国家监管标准以下的水。其中,氚是唯一一种ALPS系统难以有效去除,且在处理后仍会保留相对较高活度浓度的放射性核素。
为什么要排放处理后的水?
排放处理水的主要原因并非处理技术无法处理,而是源于现场储罐空间的限制和核电站退役的整体需要。
自2011年事故发生以来,为了容纳持续产生的废水(尽管水量在减少,但仍有地下水流入等来源),东京电力公司在厂区内建造了大量储存罐。截至排放决定作出时,这些储罐的数量已超过1000个,储存的总水量超过130万立方米。
这些储罐占用了福岛第一核电站厂区内大量的宝贵空间。而核电站的退役是一个极其复杂和漫长的过程,包括移除燃料碎片、拆除建筑等,这些都需要大量的作业空间和基础设施建设。储罐持续增加,不仅挤占了这些必要空间,也增加了管理和维护的负担及潜在风险(如地震、海啸导致的储罐损坏和泄漏)。
尽管可以建造更多储罐,但这只是推迟问题,并不能解决长期储存带来的风险和对退役工作的阻碍。日本政府和东京电力公司认为,在确保安全标准的前提下,将经过处理和检测达标的水稀释后排入海洋,是推进核电站退役、管理大量处理水的必要步骤。这是在权衡了技术可行性、空间限制、长期风险以及国际惯例后做出的决定(正常运行的核电站也会排放符合标准的含有氚的废水)。
处理后的水将排放到哪里?
处理后的水并非直接从厂区排放,而是通过一个专门修建的海底隧道排入海洋。
排放点位于福岛第一核电站海岸线约1公里以外的海中。选择在离岸一定距离进行排放,是为了利用更广阔的海域进行进一步稀释,减少对近岸区域的潜在影响。
在通过海底隧道排放之前,经过ALPS处理并检测达标的水,会在厂区内被大幅度地用海水进行稀释。这个稀释过程是确保排放水安全的关键步骤之一。稀释比例非常高,目的是将水中残余的氚浓度降低到远低于日本国家监管标准(1,500 Bq/L)和世界卫生组织饮用水标准(10,000 Bq/L)的水平。只有在完成稀释并再次确认各项放射性核素浓度均达标后,才会启动排放泵,将水输送至1公里外的海底排放点。
涉及水量和排放计划
需要处理和排放的水量是一个巨大的数字。如前所述,截至排放启动前,储罐中储存的总水量超过130万立方米。这个体积仍在少量增加,直到所有事故相关的污染水都被处理和管理完毕。
东京电力公司并非计划一次性排放所有储存的水。考虑到安全和环境影响,排放将是一个长期、分批次进行的过程。具体的排放计划是以年度为单位制定的,并设定了每日和每年的排放上限。
根据目前的计划,预计整个排放过程将持续约20至30年,甚至更久,直到福岛第一核电站厂区内的所有处理水都被排放完毕。每年排放的总量和速率会根据实际情况进行调整,但会严格控制在事先设定的安全限值内。例如,每年排放的氚总量预计不会超过福岛第一核电站事故发生前一年(2010年)该核电站正常运行期间年排放量(约22万亿 Bq)的限值。
如何确保排放安全与进行有效监测?
确保处理水排放安全是整个计划的核心,这依赖于一系列严格的程序和多层级的监测体系。
首先是排放前的处理和检测:所有待排放的水都经过ALPS处理,并检测确保除氚外其他核素浓度达标。在排放前,会进行大幅度稀释并再次采样检测,确保氚浓度也远低于监管标准。
其次是全面的监测体系:
- 东京电力公司(TEPCO)的自主监测:作为运营方,东电在厂区内、排放口附近、周边海域、以及海洋生物体内都设置了监测点,实时或定期测量放射性水平,并将数据公开。
- 日本监管机构的独立监测:日本原子能规制委员会(NRA)和经济产业省等政府部门对东电的排放行为进行监督,并进行独立的采样和监测,以验证东电提供的数据。
- 国际原子能机构(IAEA)的审查与监督:IAEA受日本政府邀请,成立了国际专家工作组,对整个处理水排放计划进行安全审查和评估。IAEA人员长期驻扎在福岛,参与见证采样、分析样本,并进行独立的监测。IAEA的报告对日本的排放计划是否符合国际安全标准提供了重要的第三方评估。
- 对环境和海洋生物的监测:监测范围不仅限于水体,还包括周边海域的沉积物以及重要的海洋经济生物(如鱼类、贝类、海藻等)。通过分析这些样本的放射性核素含量,评估排放对海洋生态和食物链的潜在影响。
所有监测数据都会被定期公开,旨在增加透明度,接受国内外科学界和公众的监督。尽管存在争议,但日本政府和东京电力公司强调,整个计划是基于科学评估,并遵循国际通行的核能设施退役和废水管理原则,通过处理、稀释和严格监测来将辐射影响降到最低水平。