福島退役與污水管理現(xiàn)狀

【本刊2016年3月綜合報道】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)生超設計基準嚴重事故。當時處于運行狀態(tài)的1、2和3號機組均發(fā)生堆芯熔化。1、3和4號機組發(fā)生氫氣爆炸。4號機組雖然在事故發(fā)生時處于停堆狀態(tài)，堆芯沒有裝載燃料，但因源自3號機組的氫氣發(fā)生爆炸而嚴重受損。此次事故導致大量放射性物質釋放，造成全球核電發(fā)展歷史上嚴重程度僅次于1986年切爾諾貝利核事故的事故。

2011年12月16日，時任日本首相野田佳彥傍晚在首相官邸的新聞發(fā)布會上正式宣布，在2011年3月因強烈地震和海嘯發(fā)生嚴重放射性泄漏事故8個月之后，1、2和3號機組已達到穩(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急管理工作，此后的工作重點轉變?yōu)殡姀S的退役。

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

中長期退役路線圖

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期退役路線圖》。根據(jù)這份路線圖，福島的退役將分三個階段進行，總計需要花費30～40年時間。

第一階段是從2011年11月到啟動從首臺機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號機組乏燃料水池中回取乏燃料，這一階段已經(jīng)結束。

第二階段是從第一階段結束到開始從首臺機組堆芯回取燃料碎片。在這一階段，為實現(xiàn)燃料回取，將開展許多研發(fā)工作，并修理反應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工作的預期進度。預計這一階段工作將在2021年結束。

第三階段是從第二階段結束到完成退役，預計將在2041—2051年結束。這一階段工作包括進行燃料碎片的回取并完成退役工作。

組織機構

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構。

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

退役工程公司邀請來自東電外部的核專家擔任副總裁，以便收集和共享供應商的專門知識和技術信息。

核損害賠償與退役促進公司

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

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

此外，作為國際合作的一部分，該公司將于2016年4月與日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省合作舉辦一次關于福島退役的論壇，借此收集來自國際社會的相關知識和經(jīng)驗，并與國際社會共享福島經(jīng)驗。

核退役國際研究所

2013年8月，18家與福島退役技術研發(fā)相關的企業(yè)和組織組建了核退役國際研究所。根據(jù)中長期退役路線圖，該研究所將開展有關從乏燃料池轉移乏燃料、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，并收集國內外的相關知識。目前，該研究所開發(fā)的多項技術正被用于調查1至3號機組反應堆廠房內部情況，例如機器人技術。

表1 日本福島退役中長期路線圖設定的重要里程碑

推進退役科學的合作實驗室

2015年4月，日本原子能研究開發(fā)機構（JAEA）在已有的福島第一核電廠反應堆退役研發(fā)加速計劃的基礎上組建了推進退役科學的合作實驗室。該實驗室旨在成為有關退役研發(fā)的國際交流中心，并促進政府、工業(yè)界和學術界之間在研發(fā)和人力資源培養(yǎng)方面的合作。

原研將于2017年3月在福島建設一座國際合作研究設施。該設施將成為合作實驗室的中央設施。日本國內外的研究人員可在這座設施中合作開展退役研發(fā)。此外，原研2015年10月建設了楢葉（Naraha）遙控技術發(fā)展中心，并計劃在2017財年啟動大熊（Okuma）分析和研究中心的建設。合作實驗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峻課題之一。福島的污水包括“3·11”特大海嘯涌進電廠的水、在事故應急期間向事故機組注入的大量用于冷卻事故機組堆芯的水、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)日本政府以及全球對福島污水處理問題的高度關注。

日本政府（核災害對策本部）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政策、三項基本原則和政府擬采取的六項應對措施。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)狀與應對措施》的報告中，介紹了準備解決污水問題的三項根本措施以及該公司為了應對當前緊急情況而采取的應急措施（詳見本刊2013年第10期相關報道）。

為了徹底解決污水問題，東電目前正基于三項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組廠房，抑制污水數(shù)量的增加并阻止污水流入海洋，東電正在采取三項根本措施（詳見圖1）：建設地下水旁流系統(tǒng)，減少持續(xù)流入廠房的地下水數(shù)量；在事故機組廠房四周建設一道凍土式擋水墻，防止任何污水泄漏；在海洋側防護堤外側建設一道擋水墻，防止污水進入海洋。

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組廠房的地下水，東電在三個位置挖井，用泵將地下水從井中抽出。

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

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

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

這兩組井2015年9月3日投運。經(jīng)確認，截至2016年1月，進入反應堆廠房的地下水流量已減少1/3。與此同時，由于發(fā)現(xiàn)從護堤區(qū)井中抽取的地下水放射性物質含量較高，不能直接排放，因此這些地下水被臨時性轉移至汽輪機大廳中，從而導致截至2016年1月汽輪機大廳中的污水數(shù)量出現(xiàn)上升。東電表示，這種情況將會發(fā)生改變。因為從廠房側井中抽取的地下水數(shù)量會增加，而且護堤區(qū)地表防滲工作正在穩(wěn)步推進，因此能夠減少滲入土壤的放射性物質。

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

凍土式擋水墻

東電計劃在4臺事故機組廠房四周的地下建設一道凍土墻，以阻止地下水的流入和廠房內污水的流出，從而實現(xiàn)水與污染物的隔離。

凍土墻技術已經(jīng)廣泛應用于土木工程項目，如水道附近隧道的建設。該技術已經(jīng)在福島第一核電廠完成小規(guī)模測試。但是，在福島大規(guī)模使用該技術意味著將進行世界上最大規(guī)模的地面凍結操作。

東電在4臺事故機組反應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冰，進而在反應堆廠房周邊創(chuàng)建一道難以逾越的屏障。預計將插入共計約1550根管子，從而在1～4號機組廠房周圍建起一道1.5千米長的凍土墻。

相關設備的安裝工作2014年6月啟動，從2015年4月開始在部分位置進行試運行。

東電2016年2月9日宣布，建造凍土墻所需的所有設備均已就位，但其投運還需要獲得監(jiān)管機構的批準。

海洋側擋水墻

2014年10月26日，東電完成海洋側擋水墻的封閉工作。這道墻位于事故機組反應堆廠房附近的護堤區(qū)周邊，長約780米，其中含有594根直徑1.1米、長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堤區(qū)的井，可以將地下水抽離。

經(jīng)確認，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，意味著福島第一核電廠的污水管理工作取得重大進展。

溝渠高放污水的轉移

“3·11”事故期間，大量高放污水流入并聚積在事故機組的溝渠以及與反應堆廠房相連的地下巷道。這些污水的放射性極高，放射性物質濃度最高達108Bq/L，防止其泄漏是污水管理工作中最為嚴峻的一項。因此，東電優(yōu)先開展的一項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。抽離的污水已被轉移至汽輪機大廳，并接受凈化處理。因此，福島第一核電廠高放污水泄漏的風險已顯著降低。

污水的凈化

東電已使用包括先進液體處理系統(tǒng)（ALPS）在內的多套設施對福島廠區(qū)積累的污水進行凈化處理。經(jīng)過處理后，污水中的銫和鍶濃度均會大幅下降。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，這些儲槽底部仍殘留有近3500噸高放污水。這些污水未來將隨著儲槽的拆除而轉移。因此，福島廠區(qū)的污水泄漏風險已大幅降低。

對于含氚的低放污水，相關專家仍在討論處理方案。

工作人員受照情況

東電對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名工作人員進行了受照劑量體檢。結果表明，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)管機構頒布的安全標準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器進入廠區(qū)。

周邊公眾的健康影響

此次事故對周邊居民的健康影響受到了極大的關注。多個國際組織在事故后發(fā)布的研究報告表明，此次事故對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險評估報告稱，福島一般民眾的癌癥發(fā)病率預計不會出現(xiàn)超過基準發(fā)病率的可觀察到的上升（詳見本刊2013年第3期相關報道）。

聯(lián)合國原子能輻射效應科學委員會（UNSCEAR）在2014年4月2日公布的報告《電離輻射源、效應與風險》中表示，日本福島核事故造成的任何輻射健康效應都小到無法辨識的程度。電廠周邊居民都得到了很好的保護，所受輻射劑量均處于“低或很低”的水平（詳見本刊2014年第4期相關報道）。

美國國家科學院《國家科學院論文集》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期相關報道）。

負責福島核事故健康效應研究的福島縣立醫(yī)科大學2016年3月表示，迄今尚未發(fā)現(xiàn)與輻射相關的病癥，但已觀察到因缺乏運動、不良飲食和精神壓力導致的病癥。

福島現(xiàn)狀

1、2和3號機組在事故初期發(fā)生了嚴重的堆芯熔化，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)，這三臺機組自2011年12月中旬以來一直保持在冷停堆狀態(tài)，反應堆壓力容器底部的溫度已遠低于水的沸點，并保持穩(wěn)定，其放射性釋放已降至最低。

事故機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號機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號機組乏燃料水池的燃料轉移工作，占需轉移的燃料水池中燃料總量的50%以上。目前正在進行3號機組水池燃料的轉運工作。

由于地下水旁流系統(tǒng)已經(jīng)投運，反應堆廠房和汽輪機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。因此廠房內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槽中高放污水的去污工作，高放污水的泄漏風險大幅降低。

海洋側擋水墻已完成建設，向海洋排放的放射性核素因此大幅減少。

對低放污水的廠外影響進行了全面評估，并采取相關的應對措施，例如去除污染源和清潔排放溝渠。

對于隨著退役工作的推進而不斷增加的廢物，已采取相關的貯存和管理措施，例如建設固體放射性廢物貯存設施以及廢物減容設施。

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）和強化污染調查區(qū)（ICSA）。

特別去污區(qū)

特別去污區(qū)現(xiàn)有11個市町村，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人員的年度有效劑量超過20mSv的地區(qū)。對于特別去污區(qū)，政府將負責去污計劃的編制和執(zhí)行工作。

截至2015年底，已完成所有11個市町村去污計劃的編制，并完成了其中6個的去污工作，即田村市（Tamura-city）、川內村（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。

強化污染調查區(qū)

強化污染調查區(qū)是空氣劑量率超過0.23μSv/h（在某些條件下相當于0.1mSv/a的附加劑量率）的區(qū)域。最初，位于8個縣的104個市町村被指定為強化污染調查區(qū)。這類區(qū)域的去污工作由各個市町村政府在中央政府的財務和技術支持下執(zhí)行。

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

環(huán)境省從2015年3月開始將在去污工作中挖掘出來的土壤運至一座臨時貯存設施。這座設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。日本政府當前的目標是在2017年3月之前取消所有的居民疏散令，除了預期輻射水平仍然很高的某些地區(qū)。

（信息來源：國際原子能機構網(wǎng)站、東京電力公司網(wǎng)站和世界核協(xié)會網(wǎng)站等）

（伍浩松趙宏撰稿）