2011年3月11日,因海嘯襲擊和應急處置不當,日本福島第一核電廠發生核事故。事故導致正在運行的1、2、3號機組堆芯熔毀。
同時,1、2號機組發生氫氣爆炸,因3號機組產生的氫氣進入正在停堆大修的4號機組,4號機組也發生氫氣爆炸。爆炸導致廠房構筑物和機組設備大量損壞,為后續事故處理增加了難度。電廠所在地福島縣也因放射性污染而廢棄。
福島核事故已經過去11年了,周邊土地放射性污染如何整治?損毀的核燃料如何處理?核電站報廢工作何時能夠結束?上百萬噸核廢水如何處理?
這些問題,依然沒有答案。
堆芯情況
2015年,通過μ子成像技術對1、2、3號機組堆芯進行檢測,檢查發現1號機組堆芯完全熔毀,2號機組堆芯熔毀70%以上,3號機組大部分核燃料也熔毀落入壓力容器底部,進一步檢測發現,3臺機組的壓力容器均已經熔穿,部分放射性物質已經從壓力容器和管道的破口向其他地方蔓延。

堆芯熔毀演示圖
2019年,東電公司使用機器人第一次探測3臺機組內部核燃料,并進行取樣分析,以便進行核燃料取出操作。雖然東電公司聲稱2022年開始取出損壞的乏燃料,但是從目前的情況看,這個計劃只是安慰外界而已。
不過,東電公司相關責任人依然表示,他們的目標是2041年至2051年完成福島第一核電站的報廢工作。
乏燃料情況
事故發生時,4號機組處于大修狀態,乏燃料池中大約有1500根乏燃料棒。損毀嚴重的1號至3號機組乏燃料池中,仍分別存有392根、615根和566根乏燃料棒。
2014年底,4號機組的乏燃料已被移出。由于1至3號機組情況復雜,經過十年努力,東電公司在2021年3月完成了3號機組乏燃料的清空。
3號機組因未發生氫氣爆炸,廠房構筑物狀態相對較好,所以優先清理乏燃料。以3號機組乏燃料處理進度來看,1、2號機組乏燃料取出操作估計還要耗費十多年時間。

乏燃料取出操作
福島周邊除污工作
福島核事故中大量泄露的放射性物質,造成電廠周邊1800平方千米的土地年均累積劑量達到了5毫西弗(即劑量率1.0μSv/h),而這其中,有500平方千米的土地年均累積劑量大于20毫西弗(即劑量率4.0μSv/h)。這比正常運行反應堆廠房內的某些區域的劑量還要高。
日本政府指定年均累積劑量在20毫西弗的地區為避難區域,因為20毫西弗是人均年輻射劑量上限,不過這個標準一般用于從事放射性工作的人員,除非意外事故,放射性工作人員每年接受的劑量也是遠小于這個標準的。小編認為日本政府此舉是不負責任的做法。
2012年12月,日本政府將年均累積劑量在1毫西弗的8縣102村指定為“污染狀況重點調查區域”并展開除污工作,希望能夠將這些地方去污,恢復成為居住區。

除污核垃圾堆放現場
不過,這些地方除污工作進展緩慢,并且存在管理不善的情況。曾經還發生暴雨將大量除污核廢物沖入河道的情況。
關于被污染土地,東京地方法庭曾做了一個判決:核事故之前,反應堆內的核燃料所有權歸東電公司,但事故后,泄露出來的放射性物質歸土地主人所有(法官應該是想給福島周圍居民爭取一筆“意外之財”吧)。

距離福島核電站約30公里的村莊有少量居民搬回
從網絡上國外博主探訪福島的視頻看,通往福島核電站的道路已經完成除污清理,輻射劑量已經接近本底劑量。但是一旦離開道路,就能輕易用便攜式輻射探測儀測到較高的輻射。
核廢水處理
福島的核廢水主要來源于三個方面:
一是反應堆內本來的冷卻劑;
二是核事故應急時注入的用來冷卻熔毀堆芯的水;
三是這11年來的自然降雨。
福島核電廠三大類放射性物質中,被污染的土地和已經熔毀的堆芯,雖然處理棘手,但是不會新增,唯獨核廢水每天都在新增,成了最難處理、也最受國際社會關注的問題。
在事故最初階段,東電公司采取“大水漫灌”式的形式,以保證堆芯冷卻。這一階段,有大量放射性物質隨冷卻水流入大海。后來,當堆芯情況穩定后,才改用循環水冷卻。
在對3個熔毀的堆芯冷卻的過程中,依然會產生大量核廢水。東電公司很早就開始用貯存罐存放核廢水,但是由于水量巨大和管理不善,一直有核廢水泄露。
福島當地政府長期對東電公司核廢水處理措施不滿,指責東電公司放任核廢水泄露。一開始東電公司否認這些指控,直到2013年才首次承認因廢水貯存罐密封老化導致核廢水泄露。

福島核事故現場的核廢水貯存罐
2014年起,東電公司開始在反應堆周圍建立凍土層屏障。這個措施能減緩核廢水泄露,但依然不能阻止核廢水泄露。
為了處理數百萬噸的核廢水,東芝公司為福島開發了ALPS技術(英文:Advanced Liquid Processing System)處理廢水。東芝公司聲稱,該技術能將核廢水中除氚之外的其他放射性物質都過濾掉。

ALPS核廢水處理示意圖
不過,在處理核廢水過程中,東電公司已經聲名狼藉,日本政府和民眾都對東電公司表達了不滿。
例如,東電公司一直沒有宣布將5、6號機組報廢,直到2013年日本時任首相安倍晉三親自指示,福島核電站所有機組必須報廢,東電公司應該集中力量處理核廢水,東電才同意報廢所有機組。
又如,在ALPS技術處理核廢水的同時,福島不斷有未經處理的核廢水向大海泄露;2021年9月,凍土屏障還出現異常升溫;2021年11月,原子能管制委員會發現,用于福島核電站周圍水域放射性物質檢測的儀器,參數“意外”設置錯誤。
2021年4月13日,東電公司正式宣布排放核廢水(用ALPS技術處理過,僅含氚核廢水),預計在兩年后進行污水排放。但該方案不僅遭到日本水產業界和不少民眾的強烈反對,也遭到周邊國家的質疑。
總結
回顧世界三大核事故。三哩島核事故因為安全殼保護、政府快速響應、總統飛臨事故現場,得以快速處置,沒有對環境產生顯著影響。事后1號機組一直正常發電直到退役。切爾諾貝利核事故,前蘇聯耗費巨大人力物力,也控制住了事故,使得電廠其他機組正常發電。
而日本在事故發生后,不但不能快速處置事故,而且時常打算以損害環境為代價處理問題,不僅損害了自身國家形象,更給全球核電行業帶來巨大負面影響。

福島第一核電廠航拍圖
不過我們也應該意識到,核電雖然有風險,但是靠不斷完善的技術和不斷提高的管理水平,以及以國家意志為基礎的強大應急能力,是可以讓核電變成安全清潔的能源的。
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