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阻礙「停爐」的核汙水:徹底解決,尚無眉目

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今年的3月11日,我們迎來了東京電力福島第一核電廠事故發生後的第5個年頭。儘管政府和東京電力公司採取了①清除放射性物質、②阻止地下水的流入、③防止核汙水洩入海洋這3項對策,但整整4年過去後的今天,依然沒有完成目標計劃。如果核汙水對策沒有頭緒,那麼接下來的停爐計劃也將不可避免地受到影響。

現在每天仍產生300t核汙水

在3.11核事故中熔毀的核燃料,不斷混入冷卻用水和每日不斷流入渦輪機房的地下水中,時至今日,每天仍會新產生約300t含有放射性物質的「核汙水」。而且,因海嘯而湧入機房的海水也變為核汙水,大量積留在機房的底部。

由於東京電力公司在事故當初應對不力,導致核汙水流入海洋以及地上蓄水槽發生洩漏等情況層出不窮。面對這一問題,日本政府正真開始採取對策措施,是在2013年9月,也就是說,距核事故發生已有兩年半之久。在政府制定的3項基本方針下,東電除了緊急對策外,還制定並實施了具有中長期根本對策。投入的國家經費總計將達到約470億日圓。

政府對「核汙水」問題的基本方針 

清除核汙染源

  • 通過多核種去除設備(ALPS)淨化核汙水
  • 清除機房靠海一側坑道內的高濃度核汙水

避免水靠近汙染源

  • 通過地下水繞流汲取地下水
  • 從機房附近蓄排水井汲取地下水 
  • 採用凍土方式在陸地一側設置擋水牆 
  • 鋪修廠區地面,以防雨水滲入土壤

避免核汙水洩漏

  • 注入水玻璃以加固改造地基 
  • 在靠海一側設置擋水牆 
  • 增設蓄水槽(更換成焊接型水槽等)

政府近年來在核汙水問題上實施的主要對策

2013年
3月30日 ALPS A系統開始試運行(單日處理量250t,6月停止)
6月13日 ALPS B系統開始試運行(單日處理量250t,8月停止)
9月7日 安倍晉三首相在IOC全體大會上宣稱「福島的情況已得到控制」
9月11日 東電承諾在2014年度內對蓄水槽內的高濃度核汙水實施淨化處理
9月27日 ALPS C系統開始試運行(單日處理量250t)
11月21日 ALPS B系統再次開始試運行,已設置的3系統全部再次開始試運行(單日總處理量750t)
2014年
2月20日 地上蓄水槽外洩約100t高濃度核汙水
4月14日 地下水繞流揚水井水馬達啟動,開始汲取地下水
4月28日 凍結2號機組坑道與渦輪機房連接處積留的約1萬t核汙水,在用「冰牆」堵住後,開始實施去除核汙水作業
5月21日 汲取後臨時儲存在蓄水罐中的地下水,開始排入海洋
6月2日 啟動機房靠山一側的「凍土擋水牆」建設工程,力爭在2015年3月開始凍結作業
7月21日 東電增加約10萬t核汙水蓄水槽容量,將在15年3月末以前增至總量90萬t水準
9月17日 改良型ALPS A系統開始試運行(單日處理量250t)
9月27日 改良型ALPS B系統開始試運行(單日處理量250t)
10月9日 改良型ALPS C系統開始試運行(單日處理量250t)
10月18日 「高性能ALPS」1系統(單日處理量500t)開始試運行
11月21日 放棄在靠海一側坑道修築「冰牆」止水的計劃,轉用澆灌水泥方式
12月18日 機房靠海一側坑道內11,700t高濃度核汙水中,2,510t清除完畢
2015年
1月19日 在第一核電廠檢查雨水蓄水槽的作業人員墜落身亡
1月23日 東電表示放棄在2014年度內淨化蓄水槽內所有高濃度核汙水的計劃

即便放射性物質去除裝置投入使用,仍有26萬t核汙水尚未處理

為「清除核汙染源」,東京電力公司一直在採取措施淨化廠區蓄水槽裡儲存的核汙水。福島釋放出的放射性物質包括銫(Cs)、鍶(Sr)等31種核種。東電希望通過對核汙水的處理,將這些核種清除至安全標準的水準。作為王牌力量投入其中的是7臺可以清除氚(T)以外的多達62種核種的多核種去除設備(ALPS)、2臺銫吸附裝置和兩臺鍶去除裝置。

從2013年3月開始,有3臺ALPS相繼投入運用,2014年9月又追加了3臺可以高效去除輻射物質的改良型ALPS。2014年10月,政府投入151億日圓補助金,增設了採用過濾器替代藥液進行預處理的高性能ALPS(1臺)。東電先後已經對蓄水槽內的約56萬t核汙水中的28萬t進行了處理。但截至2015年1月,尚有約26萬核汙水有待處理。

不過,由於釋放β射線的氚主要以液體狀態存在,ALPS也無法通過過濾等手段加以清除,所以它依然殘留在核汙水中。一般認為氚的毒性較低,所以只要在一定濃度以下,就可以任其釋放到自然界中,但最終要如何處理則尚無定論。

從2號機組和3號機組機房通向海洋的海水管坑道(管道和電纜貫穿的地道)內也淤積著11,700t高濃度核汙水,其中的一部分已經滲漏到地下,汙染了地下水。東電從2014年4月開始,採取了一項世界上尚無先例的對策,試圖通過凍結核汙水,封堵空隙,在阻止核汙水從機房外洩的基礎上提取核汙水。但由於水的流速快,來不及封凍就已流走,這一嘗試最終以失敗告終。11月,東電宣布放棄「冰牆」擋水計劃。

最大瓶頸:地下水的流入

東電在「避免水接近汙染源」方面也一籌莫展。這是因為福島第一核電廠所在地高出海面30~40m,於是地下水從核反應爐正下方流向大海。從廠區靠山一側流來的地下水通過機房時,混入了用於冷卻在事故中熔毀的核燃料的冷卻水,致使每天新產生出多達約300t(2014年末的評估)的核汙水。

如何阻止這些地下水的流入呢?2014年5月開始東電採取了「地下水繞流」措施,即在靠山一側汲取地下水,暫時儲存在水槽中,實施水質檢查後排入大海。東電試圖通過汲取流入機房前的地下水,改變地下水流,降低地下水位,通過這些做法減少流入機房的水量。東電宣稱,過去每天約有400t核汙水流入,而採取此項措施後,2014年9月,核汙水流入量減少了100t左右。

東電也研究過利用機房周圍原有的蓄排水井,抽取地下水後排入大海的方法,但沒有得到擔心海洋汙染的漁業人士的充分理解,因而最終未能付諸實施。

東電從2014年6月開始又啟動了以凍土方式修建陸上擋水牆的工程。計劃在1~4號機的機房附近的1,500m距離內,按一定間隔在地下表層垂直埋入管道,讓溫度低至零下30度的液態冷卻劑在管道中循環,藉此凍結周圍的土壤,通過這堵「冰牆」攔截大量的地下水流。據說這種施工方法在地鐵和海底隧道建設工程中已有過實際運用。然而,在海水管道坑道內的凍結和攔水嘗試已經失敗,採用同樣的施工方法在更大規模上建造陸上攔水牆的工程,也處於遲遲不得進展的狀態。

向媒體開放的福島第一核電廠4號機組南側的凍土擋水牆修建工程現場,2014年7月8日,福島縣大熊町(圖片提供:時事通信社)

增設焊接型蓄水槽

「避免核汙水洩漏」對策的重點是修建全長780m的「海邊擋水牆」。沿著1~4號機的防洪堤,築起一道直達海底深處的鋼鐵「擋水牆」,從而防止核汙水通過地下流入海洋。此項工程2011年10月動工,到今年1月已經完成了約770m。目前正在實施擋水牆內側的填埋作業。

同時還在增設和更換核汙水蓄水槽。2013年8月,約300t高濃度核汙水從法蘭盤水槽外洩。洩漏量創下歷史最高記錄,據原子力規制委員會評估,其嚴重性達到國際核事故分級表中的「3級」(8個等級中從低到高排序的第4位),屬於「大事故」。法蘭盤水槽是用螺栓鉚接鋼板製成的,接合部用橡膠墊圈填充,做工十分粗糙。政府正在加速將法蘭盤水槽更換為焊接型水槽的工作。

單個水槽的容量為1,000t。如果每天新增300t核汙水,那就必須每3天造出1個。當核汙水量成長到每天400t時,就需要每兩天造出1個。這也是需要穿著防護服開展的工作。而且核汙水還在源源不斷地湧出。東電對此事態表示重視,於2014年7月增設了總容量達10萬t的地上水槽,並決定了2015年3月末前確保增至90萬t的方針。1,000多水槽遍布核電廠廠區內,實在是一幅奇異的景象。

放棄「全部淨化」、「凍土牆」計劃受阻,或可能徹底調整對策

東京電力社長廣瀨直己於1月23日向政府匯報稱,在淨化蓄水槽內核汙水問題上,由於ALPS的運轉率並未達到預期效果,所以在2014年度內淨化所有核汙水的目標難以實現。他推測「按照現在的進度,要到2015年5月中旬才能處理完畢」。而有專家指出,僅用鍶去除裝置淨化過的水,最後必須用ALPS進行再次淨化。這樣一來,最終完成淨化的時間還將延後。

關於淨化全部核汙水的問題,2013年9月在東京申奧活動中,為了打消人們對核電廠事故影響的憂慮,安倍晉三首相宣稱「情況已經得到控制(under control)」。在首相的強烈要求下,東電承諾在2014年度內對全部核汙水實施淨化處理,形成了所謂的「國際承諾」。

同時,針對停滯不前的凍土牆修建工作,東電在2月9日的原子力規制委員會討論會上表示,將先行凍結60m,這僅相當於機房靠山一側986m中的約6%,並放棄了最初設想在2014年度開始全面運用的計劃。凍土牆的開發建設費用為319億日圓,將由中央政府全額負擔。東電要實際展開凍結工作,必須獲得原子力規制委員會的批准,但目前尚未獲批。

只要處理核汙水問題得不到解決,就無法進入下一步真正意義上的拆除反應爐的廢爐作業。停爐作業據稱需要長達30至40年時間。日本的廢爐對策,在起點處——核汙水處理上就遭遇了「拋錨」的尷尬局面。現今要求從根本上調整對策的呼籲也時有所聞,前景愈發混沌不明。

撰文:編輯部 長澤孝昭

標題圖片:原子力規制委員會的田中俊一委員長(前面)在東京電力福島第一核電廠視察核汙水蓄水槽堆放區,2014年12月12日,福島縣大熊町(圖片提供:時事通信社)

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