福島退役與污水管理現(xiàn)狀

福島退役與污水管理現(xiàn)狀

【本刊2016年3月綜合報(bào)道】日本福島第一核電廠在2011年3月11日因地震疊加海嘯影響發(fā)生超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)嚴(yán)重事故。當(dāng)時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)的1、2和3號(hào)機(jī)組均發(fā)生堆芯熔化。1、3和4號(hào)機(jī)組發(fā)生氫氣爆炸。4號(hào)機(jī)組雖然在事故發(fā)生時(shí)處于停堆狀態(tài)，堆芯沒有裝載燃料，但因源自3號(hào)機(jī)組的氫氣發(fā)生爆炸而嚴(yán)重受損。此次事故導(dǎo)致大量放射性物質(zhì)釋放，造成全球核電發(fā)展歷史上嚴(yán)重程度僅次于1986年切爾諾貝利核事故的事故。

2011年12月16日，時(shí)任日本首相野田佳彥傍晚在首相官邸的新聞發(fā)布會(huì)上正式宣布，在2011年3月因強(qiáng)烈地震和海嘯發(fā)生嚴(yán)重放射性泄漏事故8個(gè)月之后，1、2和3號(hào)機(jī)組已達(dá)到穩(wěn)定的冷停堆狀態(tài)。這意味著東京電力公司（TEPCO）與日本政府已完成事故應(yīng)急管理工作，此后的工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姀S的退役。

此后，東電一直在推進(jìn)福島第一核電廠全部6臺(tái)機(jī)組的退役工作以及廠區(qū)污水管理工作，并已取得一定進(jìn)展。

中長(zhǎng)期退役路線圖

日本政府2015年6月公布了修訂版的《東京電力公司福島第一核電廠中長(zhǎng)期退役路線圖》。根據(jù)這份路線圖，福島的退役將分三個(gè)階段進(jìn)行，總計(jì)需要花費(fèi)30～40年時(shí)間。

第一階段是從2011年11月到啟動(dòng)從首臺(tái)機(jī)組的乏燃料水池回取乏燃料的工作，隨著東電2013年11月18日開始從4號(hào)機(jī)組乏燃料水池中回取乏燃料，這一階段已經(jīng)結(jié)束。

第二階段是從第一階段結(jié)束到開始從首臺(tái)機(jī)組堆芯回取燃料碎片。在這一階段，為實(shí)現(xiàn)燃料回取，將開展許多研發(fā)工作，并修理反應(yīng)堆壓力容器以阻止其繼續(xù)漏水，表1列出了這一階段各項(xiàng)工作的預(yù)期進(jìn)度。預(yù)計(jì)這一階段工作將在2021年結(jié)束。

第三階段是從第二階段結(jié)束到完成退役，預(yù)計(jì)將在2041—2051年結(jié)束。這一階段工作包括進(jìn)行燃料碎片的回取并完成退役工作。

組織機(jī)構(gòu)

為幫助開展福島的退役和污水管理工作，日本組建了一系列專門機(jī)構(gòu)。

福島第一核電廠去污和退役工程公司

2014年4月，東電成立了專門承擔(dān)福島退役和污水管理的公司，即福島第一核電廠去污和退役工程公司

退役工程公司邀請(qǐng)來(lái)自東電外部的核專家擔(dān)任副總裁，以便收集和共享供應(yīng)商的專門知識(shí)和技術(shù)信息。

核損害賠償與退役促進(jìn)公司

2014年8月，核損害賠償促進(jìn)基金（成立于2011年，旨在支持開展相關(guān)的核損害賠償工作）重組為核損害賠償與退役促進(jìn)公司。

該公司的重要使命是為福島的退役活動(dòng)提供支持，例如研發(fā)編制退役戰(zhàn)略和規(guī)劃所需的技術(shù)。

此外，作為國(guó)際合作的一部分，該公司將于2016年4月與日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省合作舉辦一次關(guān)于福島退役的論壇，借此收集來(lái)自國(guó)際社會(huì)的相關(guān)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并與國(guó)際社會(huì)共享福島經(jīng)驗(yàn)。

核退役國(guó)際研究所

2013年8月，18家與福島退役技術(shù)研發(fā)相關(guān)的企業(yè)和組織組建了核退役國(guó)際研究所。根據(jù)中長(zhǎng)期退役路線圖，該研究所將開展有關(guān)從乏燃料池轉(zhuǎn)移乏燃料、從壓力容器取出燃料碎片以及處置放射性廢物等的研發(fā)工作，并收集國(guó)內(nèi)外的相關(guān)知識(shí)。目前，該研究所開發(fā)的多項(xiàng)技術(shù)正被用于調(diào)查1至3號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)部情況，例如機(jī)器人技術(shù)。

表1 日本福島退役中長(zhǎng)期路線圖設(shè)定的重要里程碑

推進(jìn)退役科學(xué)的合作實(shí)驗(yàn)室

2015年4月，日本原子能研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAEA）在已有的福島第一核電廠反應(yīng)堆退役研發(fā)加速計(jì)劃的基礎(chǔ)上組建了推進(jìn)退役科學(xué)的合作實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室旨在成為有關(guān)退役研發(fā)的國(guó)際交流中心，并促進(jìn)政府、工業(yè)界和學(xué)術(shù)界之間在研發(fā)和人力資源培養(yǎng)方面的合作。

原研將于2017年3月在福島建設(shè)一座國(guó)際合作研究設(shè)施。該設(shè)施將成為合作實(shí)驗(yàn)室的中央設(shè)施。日本國(guó)內(nèi)外的研究人員可在這座設(shè)施中合作開展退役研發(fā)。此外，原研2015年10月建設(shè)了楢葉（Naraha）遙控技術(shù)發(fā)展中心，并計(jì)劃在2017財(cái)年啟動(dòng)大熊（Okuma）分析和研究中心的建設(shè)。合作實(shí)驗(yàn)室將與這些中心開展研發(fā)合作。

污水管理現(xiàn)狀

污水管理是福島核電廠退役面臨的嚴(yán)峻課題之一。福島的污水包括“3·11”特大海嘯涌進(jìn)電廠的水、在事故應(yīng)急期間向事故機(jī)組注入的大量用于冷卻事故機(jī)組堆芯的水、雨雪等自然降水以及以每天400噸的速度持續(xù)流入的地下水?！?·11”后，福島曾多次發(fā)生污水泄漏，引發(fā)日本政府以及全球?qū)Ωu污水處理問題的高度關(guān)注。

日本政府（核災(zāi)害對(duì)策本部）2013年9 月3日公布了一份題為《東京電力公司福島第一核電廠污水問題的基本方針》的文件，明確了日本政府處理污水問題的基礎(chǔ)政策、三項(xiàng)基本原則和政府?dāng)M采取的六項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施。東電則在同年9月30日公布的一份題為《福島第一核電廠的污水現(xiàn)狀與應(yīng)對(duì)措施》的報(bào)告中，介紹了準(zhǔn)備解決污水問題的三項(xiàng)根本措施以及該公司為了應(yīng)對(duì)當(dāng)前緊急情況而采取的應(yīng)急措施（詳見本刊2013年第10期相關(guān)報(bào)道）。

為了徹底解決污水問題，東電目前正基于三項(xiàng)基本原則開展污水管理工作，即去除污染源、隔離水與污染源和防止污水泄漏。

為了減少地下水流入事故機(jī)組廠房，抑制污水?dāng)?shù)量的增加并阻止污水流入海洋，東電正在采取三項(xiàng)根本措施（詳見圖1）：建設(shè)地下水旁流系統(tǒng)，減少持續(xù)流入廠房的地下水?dāng)?shù)量；在事故機(jī)組廠房四周建設(shè)一道凍土式擋水墻，防止任何污水泄漏；在海洋側(cè)防護(hù)堤外側(cè)建設(shè)一道擋水墻，防止污水進(jìn)入海洋。

圖1　福島第一核電廠的污水管理措施

地下水旁流系統(tǒng)

為了減少流入事故機(jī)組廠房的地下水，東電在三個(gè)位置挖井，用泵將地下水從井中抽出。

一組井位于反應(yīng)堆廠房靠山一側(cè)的區(qū)域，從這組井中抽取的地下水是潔凈的。在通過水質(zhì)檢測(cè)后，這些地下水將直接排入海洋。

自這組井2014年5月21日投運(yùn)以來(lái)，估計(jì)每天減少多達(dá)100噸流入反應(yīng)堆廠房的地下水。2015年10月—2016年1月，總計(jì)排放了17次從這組井抽取的地下水。監(jiān)測(cè)表明海水的放射性沒有發(fā)生顯著變化。

第二組井位于反應(yīng)堆廠房周邊，第三組井位于護(hù)堤區(qū)。從這兩組井中抽取的地下水含有少量放射性物質(zhì)。經(jīng)過專門的凈化處理且水質(zhì)檢測(cè)合格后，這些水也將直接排入海洋。

這兩組井2015年9月3日投運(yùn)。經(jīng)確認(rèn)，截至2016年1月，進(jìn)入反應(yīng)堆廠房的地下水流量已減少1/3。與此同時(shí)，由于發(fā)現(xiàn)從護(hù)堤區(qū)井中抽取的地下水放射性物質(zhì)含量較高，不能直接排放，因此這些地下水被臨時(shí)性轉(zhuǎn)移至汽輪機(jī)大廳中，從而導(dǎo)致截至2016年1月汽輪機(jī)大廳中的污水?dāng)?shù)量出現(xiàn)上升。東電表示，這種情況將會(huì)發(fā)生改變。因?yàn)閺膹S房側(cè)井中抽取的地下水?dāng)?shù)量會(huì)增加，而且護(hù)堤區(qū)地表防滲工作正在穩(wěn)步推進(jìn)，因此能夠減少滲入土壤的放射性物質(zhì)。

2015年10月—2016年1月，總計(jì)排放了65次經(jīng)過凈化處理的地下水。監(jiān)測(cè)表明海水的放射性沒有發(fā)生顯著變化。

凍土式擋水墻

東電計(jì)劃在4臺(tái)事故機(jī)組廠房四周的地下建設(shè)一道凍土墻，以阻止地下水的流入和廠房?jī)?nèi)污水的流出，從而實(shí)現(xiàn)水與污染物的隔離。

凍土墻技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土木工程項(xiàng)目，如水道附近隧道的建設(shè)。該技術(shù)已經(jīng)在福島第一核電廠完成小規(guī)模測(cè)試。但是，在福島大規(guī)模使用該技術(shù)意味著將進(jìn)行世界上最大規(guī)模的地面凍結(jié)操作。

東電在4臺(tái)事故機(jī)組反應(yīng)堆廠房周邊的地下鉆孔30～35米深，插入管子，然后向管子中注入冷凍鹽水（一種冷凍材料），從而使管子周圍的土壤結(jié)冰，進(jìn)而在反應(yīng)堆廠房周邊創(chuàng)建一道難以逾越的屏障。預(yù)計(jì)將插入共計(jì)約1550根管子，從而在1～4號(hào)機(jī)組廠房周圍建起一道1.5千米長(zhǎng)的凍土墻。

相關(guān)設(shè)備的安裝工作2014年6月啟動(dòng)，從2015年4月開始在部分位置進(jìn)行試運(yùn)行。

東電2016年2月9日宣布，建造凍土墻所需的所有設(shè)備均已就位，但其投運(yùn)還需要獲得監(jiān)管機(jī)構(gòu)的批準(zhǔn)。

海洋側(cè)擋水墻

2014年10月26日，東電完成海洋側(cè)擋水墻的封閉工作。這道墻位于事故機(jī)組反應(yīng)堆廠房附近的護(hù)堤區(qū)周邊，長(zhǎng)約780米，其中含有594根直徑1.1米、長(zhǎng)30米的不銹鋼管。這道墻用于阻擋地下水流入海洋。通過位于廠房周邊和護(hù)堤區(qū)的井，可以將地下水抽離。

經(jīng)確認(rèn)，在這道墻完成封閉后，附近海水的放射性水平出現(xiàn)了明顯下降。這道墻的建成以及地下水旁流系統(tǒng)的投運(yùn)，意味著福島第一核電廠的污水管理工作取得重大進(jìn)展。

溝渠高放污水的轉(zhuǎn)移

“3·11”事故期間，大量高放污水流入并聚積在事故機(jī)組的溝渠以及與反應(yīng)堆廠房相連的地下巷道。這些污水的放射性極高，放射性物質(zhì)濃度最高達(dá)108Bq/L，防止其泄漏是污水管理工作中最為嚴(yán)峻的一項(xiàng)。因此，東電優(yōu)先開展的一項(xiàng)工作是將污水從溝渠抽出，然后使用特種水泥填埋溝渠。

2015年8月，東電完成溝渠的污水抽離和填埋工作。抽離的污水已被轉(zhuǎn)移至汽輪機(jī)大廳，并接受凈化處理。因此，福島第一核電廠高放污水泄漏的風(fēng)險(xiǎn)已顯著降低。

污水的凈化

東電已使用包括先進(jìn)液體處理系統(tǒng)（ALPS）在內(nèi)的多套設(shè)施對(duì)福島廠區(qū)積累的污水進(jìn)行凈化處理。經(jīng)過處理后，污水中的銫和鍶濃度均會(huì)大幅下降。ALPS系統(tǒng)能夠去除污水中除氚之外的大部分放射性核素。

東電2015年5月宣布，已完成儲(chǔ)槽中（除了位于底部的污水）高放污水的凈化處理。截至2016年1月，這些儲(chǔ)槽底部仍殘留有近3500噸高放污水。這些污水未來(lái)將隨著儲(chǔ)槽的拆除而轉(zhuǎn)移。因此，福島廠區(qū)的污水泄漏風(fēng)險(xiǎn)已大幅降低。

對(duì)于含氚的低放污水，相關(guān)專家仍在討論處理方案。

工作人員受照情況

東電對(duì)2011年3月11日至12月31日期間在福島第一核電廠工作的19594名工作人員進(jìn)行了受照劑量體檢。結(jié)果表明，共有167人的劑量超過了100mSv：135人在100～150mSv之間；23人在150～200mSv之間；3人在200～250mSv之間；6人高于監(jiān)管機(jī)構(gòu)頒布的安全標(biāo)準(zhǔn)250mSv，在309～678mSv之間，但仍然低于致病劑量。在受照劑量最高的6人中，其劑量主要來(lái)自于吸入的碘-131，其中2人曾在事故頭兩天未穿戴呼吸防護(hù)器進(jìn)入廠區(qū)。

周邊公眾的健康影響

此次事故對(duì)周邊居民的健康影響受到了極大的關(guān)注。多個(gè)國(guó)際組織在事故后發(fā)布的研究報(bào)告表明，此次事故對(duì)周邊居民的健康影響極小。

世界衛(wèi)生組織（WHO）在2013年2月公布的一份健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告稱，福島一般民眾的癌癥發(fā)病率預(yù)計(jì)不會(huì)出現(xiàn)超過基準(zhǔn)發(fā)病率的可觀察到的上升（詳見本刊2013年第3期相關(guān)報(bào)道）。

聯(lián)合國(guó)原子能輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(huì)（UNSCEAR）在2014年4月2日公布的報(bào)告《電離輻射源、效應(yīng)與風(fēng)險(xiǎn)》中表示，日本福島核事故造成的任何輻射健康效應(yīng)都小到無(wú)法辨識(shí)的程度。電廠周邊居民都得到了很好的保護(hù)，所受輻射劑量均處于“低或很低”的水平（詳見本刊2014年第4期相關(guān)報(bào)道）。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)院《國(guó)家科學(xué)院論文集》2014年2月刊登的一篇文章稱，與天然本底輻射水平相比，福島轄區(qū)內(nèi)大多數(shù)居民受到的輻射劑量沒有因此次事故而明顯增加（詳見本刊2014年第3期相關(guān)報(bào)道）。

負(fù)責(zé)福島核事故健康效應(yīng)研究的福島縣立醫(yī)科大學(xué)2016年3月表示，迄今尚未發(fā)現(xiàn)與輻射相關(guān)的病癥，但已觀察到因缺乏運(yùn)動(dòng)、不良飲食和精神壓力導(dǎo)致的病癥。

福島現(xiàn)狀

1、2和3號(hào)機(jī)組在事故初期發(fā)生了嚴(yán)重的堆芯熔化，但大部分燃料仍位于堆芯中。由于為堆芯配備了外部冷卻系統(tǒng)，這三臺(tái)機(jī)組自2011年12月中旬以來(lái)一直保持在冷停堆狀態(tài)，反應(yīng)堆壓力容器底部的溫度已遠(yuǎn)低于水的沸點(diǎn)，并保持穩(wěn)定，其放射性釋放已降至最低。

事故機(jī)組放射性氣體的釋放在2011年8月中旬已降至5GBq/h，給電廠邊界造成的附加劑量率為1.7mSv/a，低于天然本底水平。

1、3和4號(hào)機(jī)組乏燃料水池中的燃料可能受到氫氣爆炸的影響。截至2016年2月底，已完成4號(hào)機(jī)組乏燃料水池的燃料轉(zhuǎn)移工作，占需轉(zhuǎn)移的燃料水池中燃料總量的50%以上。目前正在進(jìn)行3號(hào)機(jī)組水池燃料的轉(zhuǎn)運(yùn)工作。

由于地下水旁流系統(tǒng)已經(jīng)投運(yùn)，反應(yīng)堆廠房和汽輪機(jī)大廳地下室中的地下水流入速度已從每天400噸降至每天150噸。因此廠房?jī)?nèi)高放污水的增速受到限制。如果凍土墻建成，地下水的流入速度將進(jìn)一步下降。

已完成廠區(qū)溝渠中的高放污水抽離和溝渠填埋工作以及儲(chǔ)槽中高放污水的去污工作，高放污水的泄漏風(fēng)險(xiǎn)大幅降低。

海洋側(cè)擋水墻已完成建設(shè)，向海洋排放的放射性核素因此大幅減少。

對(duì)低放污水的廠外影響進(jìn)行了全面評(píng)估，并采取相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，例如去除污染源和清潔排放溝渠。

對(duì)于隨著退役工作的推進(jìn)而不斷增加的廢物，已采取相關(guān)的貯存和管理措施，例如建設(shè)固體放射性廢物貯存設(shè)施以及廢物減容設(shè)施。

廠外去污

日本政府在福島事故后一直在開展廠外去污工作，目前將去污區(qū)域分為兩類，即特別去污區(qū)（SDA）和強(qiáng)化污染調(diào)查區(qū)（ICSA）。

特別去污區(qū)

特別去污區(qū)現(xiàn)有11個(gè)市町村，主要包括三類地區(qū)：位于福島第一核電廠方圓20千米內(nèi)以前的“限制區(qū)”、位于20千米外以前的“疏散區(qū)”以及在事故后第一年內(nèi)人員的年度有效劑量超過20mSv的地區(qū)。對(duì)于特別去污區(qū)，政府將負(fù)責(zé)去污計(jì)劃的編制和執(zhí)行工作。

截至2015年底，已完成所有11個(gè)市町村去污計(jì)劃的編制，并完成了其中6個(gè)的去污工作，即田村市（Tamura-city）、川內(nèi)村（Kawauchi-vi11age）、楢葉町、大熊町、葛尾村（Katsurao-vi11age）和川俁町（Kawamata-town）。飯館村（Iitate-vi11age）居民區(qū)的去污工作已于2015年6月底完成。

強(qiáng)化污染調(diào)查區(qū)

強(qiáng)化污染調(diào)查區(qū)是空氣劑量率超過0.23μSv/h（在某些條件下相當(dāng)于0.1mSv/a的附加劑量率）的區(qū)域。最初，位于8個(gè)縣的104個(gè)市町村被指定為強(qiáng)化污染調(diào)查區(qū)。這類區(qū)域的去污工作由各個(gè)市町村政府在中央政府的財(cái)務(wù)和技術(shù)支持下執(zhí)行。

截至2015年底，福島縣的強(qiáng)化污染調(diào)查區(qū)已完成約90%的公共設(shè)施退役項(xiàng)目和約70%居民住宅的退役項(xiàng)目。截至2015年9月底，福島縣之外另外7個(gè)縣的強(qiáng)化污染調(diào)查區(qū)已完成幾乎全部的公共設(shè)施和居民住宅的退役項(xiàng)目。

環(huán)境省從2015年3月開始將在去污工作中挖掘出來(lái)的土壤運(yùn)至一座臨時(shí)貯存設(shè)施。這座設(shè)施專門用于貯存在福島去污過程中產(chǎn)生的土壤和廢物，直至最終處置。

此外，從2015年9月5日午夜開始，福島縣楢葉町的居民疏散令正式取消。該町居民可以重返家園，并永久居住。楢葉町因此成為首個(gè)完全取消日本政府在2011年3月福島核事故后頒布的居民疏散令的市町村。日本政府當(dāng)前的目標(biāo)是在2017年3月之前取消所有的居民疏散令，除了預(yù)期輻射水平仍然很高的某些地區(qū)。

（信息來(lái)源：國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)網(wǎng)站、東京電力公司網(wǎng)站和世界核協(xié)會(huì)網(wǎng)站等）

（伍浩松趙宏撰稿）