福岛退役与污水管理现状

福岛退役与污水管理现状

【本刊2016年3月综合报道】日本福岛第一核电厂在2011年3月11日因地震叠加海啸影响发生超设计基准严重事故。当时处于运行状态的1、2和3号机组均发生堆芯熔化。1、3和4号机组发生氢气爆炸。4号机组虽然在事故发生时处于停堆状态，堆芯没有装载燃料，但因源自3号机组的氢气发生爆炸而严重受损。此次事故导致大量放射性物质释放，造成全球核电发展历史上严重程度仅次于1986年切尔诺贝利核事故的事故。

2011年12月16日，时任日本首相野田佳彦傍晚在首相官邸的新闻发布会上正式宣布，在2011年3月因强烈地震和海啸发生严重放射性泄漏事故8个月之后，1、2和3号机组已达到稳定的冷停堆状态。这意味着东京电力公司（TEPCO）与日本政府已完成事故应急管理工作，此后的工作重点转变为电厂的退役。

此后，东电一直在推进福岛第一核电厂全部6台机组的退役工作以及厂区污水管理工作，并已取得一定进展。

中长期退役路线图

日本政府2015年6月公布了修订版的《东京电力公司福岛第一核电厂中长期退役路线图》。根据这份路线图，福岛的退役将分三个阶段进行，总计需要花费30～40年时间。

第一阶段是从2011年11月到启动从首台机组的乏燃料水池回取乏燃料的工作，随着东电2013年11月18日开始从4号机组乏燃料水池中回取乏燃料，这一阶段已经结束。

第二阶段是从第一阶段结束到开始从首台机组堆芯回取燃料碎片。在这一阶段，为实现燃料回取，将开展许多研发工作，并修理反应堆压力容器以阻止其继续漏水，表1列出了这一阶段各项工作的预期进度。预计这一阶段工作将在2021年结束。

第三阶段是从第二阶段结束到完成退役，预计将在2041—2051年结束。这一阶段工作包括进行燃料碎片的回取并完成退役工作。

组织机构

为帮助开展福岛的退役和污水管理工作，日本组建了一系列专门机构。

福岛第一核电厂去污和退役工程公司

2014年4月，东电成立了专门承担福岛退役和污水管理的公司，即福岛第一核电厂去污和退役工程公司

退役工程公司邀请来自东电外部的核专家担任副总裁，以便收集和共享供应商的专门知识和技术信息。

核损害赔偿与退役促进公司

2014年8月，核损害赔偿促进基金（成立于2011年，旨在支持开展相关的核损害赔偿工作）重组为核损害赔偿与退役促进公司。

该公司的重要使命是为福岛的退役活动提供支持，例如研发编制退役战略和规划所需的技术。

此外，作为国际合作的一部分，该公司将于2016年4月与日本经济产业省合作举办一次关于福岛退役的论坛，借此收集来自国际社会的相关知识和经验，并与国际社会共享福岛经验。

核退役国际研究所

2013年8月，18家与福岛退役技术研发相关的企业和组织组建了核退役国际研究所。根据中长期退役路线图，该研究所将开展有关从乏燃料池转移乏燃料、从压力容器取出燃料碎片以及处置放射性废物等的研发工作，并收集国内外的相关知识。目前，该研究所开发的多项技术正被用于调查1至3号机组反应堆厂房内部情况，例如机器人技术。

表1 日本福岛退役中长期路线图设定的重要里程碑

推进退役科学的合作实验室

2015年4月，日本原子能研究开发机构（JAEA）在已有的福岛第一核电厂反应堆退役研发加速计划的基础上组建了推进退役科学的合作实验室。该实验室旨在成为有关退役研发的国际交流中心，并促进政府、工业界和学术界之间在研发和人力资源培养方面的合作。

原研将于2017年3月在福岛建设一座国际合作研究设施。该设施将成为合作实验室的中央设施。日本国内外的研究人员可在这座设施中合作开展退役研发。此外，原研2015年10月建设了楢叶（Naraha）遥控技术发展中心，并计划在2017财年启动大熊（Okuma）分析和研究中心的建设。合作实验室将与这些中心开展研发合作。

污水管理现状

污水管理是福岛核电厂退役面临的严峻课题之一。福岛的污水包括“3·11”特大海啸涌进电厂的水、在事故应急期间向事故机组注入的大量用于冷却事故机组堆芯的水、雨雪等自然降水以及以每天400吨的速度持续流入的地下水。“3·11”后，福岛曾多次发生污水泄漏，引发日本政府以及全球对福岛污水处理问题的高度关注。

日本政府（核灾害对策本部）2013年9 月3日公布了一份题为《东京电力公司福岛第一核电厂污水问题的基本方针》的文件，明确了日本政府处理污水问题的基础政策、三项基本原则和政府拟采取的六项应对措施。东电则在同年9月30日公布的一份题为《福岛第一核电厂的污水现状与应对措施》的报告中，介绍了准备解决污水问题的三项根本措施以及该公司为了应对当前紧急情况而采取的应急措施（详见本刊2013年第10期相关报道）。

为了彻底解决污水问题，东电目前正基于三项基本原则开展污水管理工作，即去除污染源、隔离水与污染源和防止污水泄漏。

为了减少地下水流入事故机组厂房，抑制污水数量的增加并阻止污水流入海洋，东电正在采取三项根本措施（详见图1）：建设地下水旁流系统，减少持续流入厂房的地下水数量；在事故机组厂房四周建设一道冻土式挡水墙，防止任何污水泄漏；在海洋侧防护堤外侧建设一道挡水墙，防止污水进入海洋。

图1　福岛第一核电厂的污水管理措施

地下水旁流系统

为了减少流入事故机组厂房的地下水，东电在三个位置挖井，用泵将地下水从井中抽出。

一组井位于反应堆厂房靠山一侧的区域，从这组井中抽取的地下水是洁净的。在通过水质检测后，这些地下水将直接排入海洋。

自这组井2014年5月21日投运以来，估计每天减少多达100吨流入反应堆厂房的地下水。2015年10月—2016年1月，总计排放了17次从这组井抽取的地下水。监测表明海水的放射性没有发生显著变化。

第二组井位于反应堆厂房周边，第三组井位于护堤区。从这两组井中抽取的地下水含有少量放射性物质。经过专门的净化处理且水质检测合格后，这些水也将直接排入海洋。

这两组井2015年9月3日投运。经确认，截至2016年1月，进入反应堆厂房的地下水流量已减少1/3。与此同时，由于发现从护堤区井中抽取的地下水放射性物质含量较高，不能直接排放，因此这些地下水被临时性转移至汽轮机大厅中，从而导致截至2016年1月汽轮机大厅中的污水数量出现上升。东电表示，这种情况将会发生改变。因为从厂房侧井中抽取的地下水数量会增加，而且护堤区地表防渗工作正在稳步推进，因此能够减少渗入土壤的放射性物质。

2015年10月—2016年1月，总计排放了65次经过净化处理的地下水。监测表明海水的放射性没有发生显著变化。

冻土式挡水墙

东电计划在4台事故机组厂房四周的地下建设一道冻土墙，以阻止地下水的流入和厂房内污水的流出，从而实现水与污染物的隔离。

冻土墙技术已经广泛应用于土木工程项目，如水道附近隧道的建设。该技术已经在福岛第一核电厂完成小规模测试。但是，在福岛大规模使用该技术意味着将进行世界上最大规模的地面冻结操作。

东电在4台事故机组反应堆厂房周边的地下钻孔30～35米深，插入管子，然后向管子中注入冷冻盐水（一种冷冻材料），从而使管子周围的土壤结冰，进而在反应堆厂房周边创建一道难以逾越的屏障。预计将插入共计约1550根管子，从而在1～4号机组厂房周围建起一道1.5千米长的冻土墙。

相关设备的安装工作2014年6月启动，从2015年4月开始在部分位置进行试运行。

东电2016年2月9日宣布，建造冻土墙所需的所有设备均已就位，但其投运还需要获得监管机构的批准。

海洋侧挡水墙

2014年10月26日，东电完成海洋侧挡水墙的封闭工作。这道墙位于事故机组反应堆厂房附近的护堤区周边，长约780米，其中含有594根直径1.1米、长30米的不锈钢管。这道墙用于阻挡地下水流入海洋。通过位于厂房周边和护堤区的井，可以将地下水抽离。

经确认，在这道墙完成封闭后，附近海水的放射性水平出现了明显下降。这道墙的建成以及地下水旁流系统的投运，意味着福岛第一核电厂的污水管理工作取得重大进展。

沟渠高放污水的转移

“3·11”事故期间，大量高放污水流入并聚积在事故机组的沟渠以及与反应堆厂房相连的地下巷道。这些污水的放射性极高，放射性物质浓度最高达108Bq/L，防止其泄漏是污水管理工作中最为严峻的一项。因此，东电优先开展的一项工作是将污水从沟渠抽出，然后使用特种水泥填埋沟渠。

2015年8月，东电完成沟渠的污水抽离和填埋工作。抽离的污水已被转移至汽轮机大厅，并接受净化处理。因此，福岛第一核电厂高放污水泄漏的风险已显著降低。

污水的净化

东电已使用包括先进液体处理系统（ALPS）在内的多套设施对福岛厂区积累的污水进行净化处理。经过处理后，污水中的铯和锶浓度均会大幅下降。ALPS系统能够去除污水中除氚之外的大部分放射性核素。

东电2015年5月宣布，已完成储槽中（除了位于底部的污水）高放污水的净化处理。截至2016年1月，这些储槽底部仍残留有近3500吨高放污水。这些污水未来将随着储槽的拆除而转移。因此，福岛厂区的污水泄漏风险已大幅降低。

对于含氚的低放污水，相关专家仍在讨论处理方案。

工作人员受照情况

东电对2011年3月11日至12月31日期间在福岛第一核电厂工作的19594名工作人员进行了受照剂量体检。结果表明，共有167人的剂量超过了100mSv：135人在100～150mSv之间；23人在150～200mSv之间；3人在200～250mSv之间；6人高于监管机构颁布的安全标准250mSv，在309～678mSv之间，但仍然低于致病剂量。在受照剂量最高的6人中，其剂量主要来自于吸入的碘-131，其中2人曾在事故头两天未穿戴呼吸防护器进入厂区。

周边公众的健康影响

此次事故对周边居民的健康影响受到了极大的关注。多个国际组织在事故后发布的研究报告表明，此次事故对周边居民的健康影响极小。

世界卫生组织（WHO）在2013年2月公布的一份健康风险评估报告称，福岛一般民众的癌症发病率预计不会出现超过基准发病率的可观察到的上升（详见本刊2013年第3期相关报道）。

联合国原子能辐射效应科学委员会（UNSCEAR）在2014年4月2日公布的报告《电离辐射源、效应与风险》中表示，日本福岛核事故造成的任何辐射健康效应都小到无法辨识的程度。电厂周边居民都得到了很好的保护，所受辐射剂量均处于“低或很低”的水平（详见本刊2014年第4期相关报道）。

美国国家科学院《国家科学院论文集》2014年2月刊登的一篇文章称，与天然本底辐射水平相比，福岛辖区内大多数居民受到的辐射剂量没有因此次事故而明显增加（详见本刊2014年第3期相关报道）。

负责福岛核事故健康效应研究的福岛县立医科大学2016年3月表示，迄今尚未发现与辐射相关的病症，但已观察到因缺乏运动、不良饮食和精神压力导致的病症。

福岛现状

1、2和3号机组在事故初期发生了严重的堆芯熔化，但大部分燃料仍位于堆芯中。由于为堆芯配备了外部冷却系统，这三台机组自2011年12月中旬以来一直保持在冷停堆状态，反应堆压力容器底部的温度已远低于水的沸点，并保持稳定，其放射性释放已降至最低。

事故机组放射性气体的释放在2011年8月中旬已降至5GBq/h，给电厂边界造成的附加剂量率为1.7mSv/a，低于天然本底水平。

1、3和4号机组乏燃料水池中的燃料可能受到氢气爆炸的影响。截至2016年2月底，已完成4号机组乏燃料水池的燃料转移工作，占需转移的燃料水池中燃料总量的50%以上。目前正在进行3号机组水池燃料的转运工作。

由于地下水旁流系统已经投运，反应堆厂房和汽轮机大厅地下室中的地下水流入速度已从每天400吨降至每天150吨。因此厂房内高放污水的增速受到限制。如果冻土墙建成，地下水的流入速度将进一步下降。

已完成厂区沟渠中的高放污水抽离和沟渠填埋工作以及储槽中高放污水的去污工作，高放污水的泄漏风险大幅降低。

海洋侧挡水墙已完成建设，向海洋排放的放射性核素因此大幅减少。

对低放污水的厂外影响进行了全面评估，并采取相关的应对措施，例如去除污染源和清洁排放沟渠。

对于随着退役工作的推进而不断增加的废物，已采取相关的贮存和管理措施，例如建设固体放射性废物贮存设施以及废物减容设施。

厂外去污

日本政府在福岛事故后一直在开展厂外去污工作，目前将去污区域分为两类，即特别去污区（SDA）和强化污染调查区（ICSA）。

特别去污区

特别去污区现有11个市町村，主要包括三类地区：位于福岛第一核电厂方圆20千米内以前的“限制区”、位于20千米外以前的“疏散区”以及在事故后第一年内人员的年度有效剂量超过20mSv的地区。对于特别去污区，政府将负责去污计划的编制和执行工作。

截至2015年底，已完成所有11个市町村去污计划的编制，并完成了其中6个的去污工作，即田村市（Tamura-city）、川内村（Kawauchi-vi11age）、楢叶町、大熊町、葛尾村（Katsurao-vi11age）和川俣町（Kawamata-town）。饭馆村（Iitate-vi11age）居民区的去污工作已于2015年6月底完成。

强化污染调查区

强化污染调查区是空气剂量率超过0.23μSv/h（在某些条件下相当于0.1mSv/a的附加剂量率）的区域。最初，位于8个县的104个市町村被指定为强化污染调查区。这类区域的去污工作由各个市町村政府在中央政府的财务和技术支持下执行。

截至2015年底，福岛县的强化污染调查区已完成约90%的公共设施退役项目和约70%居民住宅的退役项目。截至2015年9月底，福岛县之外另外7个县的强化污染调查区已完成几乎全部的公共设施和居民住宅的退役项目。

环境省从2015年3月开始将在去污工作中挖掘出来的土壤运至一座临时贮存设施。这座设施专门用于贮存在福岛去污过程中产生的土壤和废物，直至最终处置。

此外，从2015年9月5日午夜开始，福岛县楢叶町的居民疏散令正式取消。该町居民可以重返家园，并永久居住。楢叶町因此成为首个完全取消日本政府在2011年3月福岛核事故后颁布的居民疏散令的市町村。日本政府当前的目标是在2017年3月之前取消所有的居民疏散令，除了预期辐射水平仍然很高的某些地区。

（信息来源：国际原子能机构网站、东京电力公司网站和世界核协会网站等）

（伍浩松赵宏撰稿）