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日本福岛核电站的后续处理为什么还需要30年?

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发表于 2021-4-15 06:33:37 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
很多人在这周都关注了这样一条新闻:4月13日,日本政府正式确认,要把本来应该存储在福岛核电站内部的核污染水,130多万吨,排向太平洋。

这批污水不是一次性、直接排放。得到上的卓克老师在他的《科技参考》中介绍,目前的计划是,污水会经过处理,去除掉大部分放射性物质,只留下一种目前没法被处理掉的物质叫做氚。这样处理过的污水,经过现有海水稀释40倍之后,再由特种船只运输到日本从北到南1500多公里沿线的海岸线,均匀地排放。排放将会从2年后开始,一直持续30年。

我在关注这条新闻的时候注意到,日本的这种做法,给很多人带来的感受是不可思议和失望。选择向大海排污,这显然不是一个理想的解决方案啊。从另一个角度来看,这是不是说明尽管福岛的核危机已经发生了10年的时间,日本政府到今天仍然没有找到好方法来处理这场危机的后续呢?


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 楼主| 发表于 2021-4-15 06:34:00 来自手机 | 显示全部楼层
很不幸,还真是。我看到专家现在普遍的预测是,日本要想把福岛事件彻底处理好,清除掉所有的污染物,至少还需要30年时间。为什么需要这么久的时间呢?

我在《日本时报》上看到一篇报道,叫做《不可能的任务?福岛清理的漫漫长路》。在今天的《邵恒头条》中,我就结合卓克老师的专栏和这篇报道,给你说说日本在处理福岛危机上遭遇的困境。
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 楼主| 发表于 2021-4-15 06:35:00 来自手机 | 显示全部楼层
第一重困境,咱们这两天其实已经都感受到了:福岛核电站的污水不知道如何处理。

你要知道,虽然福岛危机已经过去了10年,但在这10年中,每一天,福岛核电站都要产生数百吨的核污染水。这些水是怎么来的呢?

这就要说到当时的情况了。卓克老师在他的《科技参考》里做了详细介绍,我给你复述一下。

2011年3月,日本北部发生了9.0级的特大地震,几十米高的海啸冲到了福岛核电站。福岛核电站有6个机组,当时都正常停机了。但是,核燃料棒并不是停机就能彻底停止衰变反应的,每个反应堆在停机后依然维持上百千瓦的发热。这些热量如果不处理,反应堆的堆芯就会熔化,像熔岩一样的放射性物质就会四处流淌,熔穿一切物质。

很不幸,由于运营核电站的东京电力公司在处理上耽搁了时间,后来核电站的1-4号机组的确发生了严重的堆芯熔化事故。一部分反应堆的钢壳被熔穿,造成了蒸汽爆炸,有300多平方公里的地方受到超标核辐射的污染。

那这件事为什么会产生大量的核污染水呢?

一方面,为了避免像熔岩一样的堆芯继续扩散,流到大街上、流到土壤里,东京电力公司必须持续地向已经报废的堆芯注入大量的海水冷却。由于这些海水是直接和反应堆接触的,所以导出的海水也是世界上辐射性最强的液体。

另一方面,地下水也不断地渗透进核电厂。东电公司在2011年发现这个问题后,就在地下修建了几十米深的大范围的防水围墙,希望尽最大可能挡住地下水。但是,更深层的土壤中还是有水渗入堆芯,废水就是这样增加的,而且没法阻止。每天都要增加100多吨。

这就麻烦了。

据卓克老师介绍,福岛核电站本来的确有存储高放射性废料设施,可平时,高放射性废料一年也就产生30多吨,体积也就是2辆SUV汽车那么大。这个空间占用的压力很小,对一个核电站来说,存储几十年的废料都不叫事。可是福岛核危机一发生,情况突变了,一天就产生上百吨,而且体积更大,存放压力是从前的三千多倍。

卓克老师还分享了一张图,我放在文稿里,你可以点开看看。福岛核电站里1/3的厂区面积都是防辐射的储水罐,一共装满了1100罐,总计130万吨左右。据东电公司估算,到了2022年夏天,厂区会被全部填满。一些使用时间比较久的罐子,已经出现了泄漏。

假如有大规模泄漏,后果不堪设想。那难道因此就要把污水排向大海吗?总有其他的、更好的解决方案吧?

没错,的确有其他解决方案。比如有一个方案是,把核污染废水做成水泥、深埋地下,但是这个方案实在太贵了。还有一个方案是,打一些几公里深的孔,把废水注入到深层地下,或者是把废水电解成氢气和氧气,排放到大气中,但这样的方案都遭到了日本当地民众的强烈反对。他们觉得这些方案仍然会污染生态环境。

总之,东电公司一直没找到一个比排放污水更好的,而且还可执行的方案。

这是福岛核电站后续处理的第一重困境,如何处理污水排放。

这重困境虽然棘手,但你要知道,相比起接下来我要跟你说的第二重困境,简直是小巫见大巫。
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 楼主| 发表于 2021-4-15 06:35:30 来自手机 | 显示全部楼层
相比起污水,更棘手的是核电站里面的反应堆废料怎么处理,比如反应堆里上千根燃料棒,燃料的总重量能达到数百吨。

前面咱们说了,当时核反应堆发生了爆炸。在爆炸后,熔化的燃料四处散落,有的掉在了压力容器的底部,有的把压力容器烧穿了,落在了最外层的混凝土外壳里。并且在设备内部,还有大量的瓦砾,这些瓦砾也都具有放射性。

每个反应堆的情况都不一样,探测的难度超过了很多工程师的想象。

以1号机组为例:2015年,东电曾经动用一种宇宙射线对反应堆进行探测,但是射线却被铀这样的高密度物质阻挡了。2017年,他们又派遣一个机器人进入内部,但机器人却被将近1米高的沉积物给挡住了去路。直到今天,东电仍然不知道1号反应堆内部的详细情况,只知道90%的燃料都掉落在了混凝土外壳的底部,上面是大量的沉积物。

即便能探测清楚情况,取出燃料也是一个不小的挑战。咱们以2号机组为例。

2号机组的情况比1号更乐观一些,因为2号机组当时并没有发生爆炸。按照东电公司设定的时间线,他们从今年起,就要开始从2号机组内部取出燃料了。为了达成这个目的,东电和英国的一家研究机构一起研发了一种巨型机械臂,有6个关节,长度22米。

本来进展挺顺利的,按理说去年8月份他们就要做一轮正式的测试,看看机械臂能不能触达到反应堆底部。

但是没想到,从3月份开始,疫情席卷英国,从3月到6月英国人一直在家社交隔离。这么一来不仅是实验没按时做成,而且英国的研究机构还缩减了人员和预算。

就算设备能运行,设备的操作也成问题。为什么这么说呢?我看《日本时报》介绍说,一个挑战是反应堆内部的辐射太高了,机器人在里面待时间长了,很容易失灵。这就要求操作人员跟时间赛跑,在设备出故障之前快速完成任务。另一个挑战是,内部的结构太复杂了,一不小心碰错了地方,可能会引发内部结构的进一步坍塌和破坏。那这两个挑战都意味着,对于操作机器人的人员来说,他们经过详细复杂的培训。

而且你要知道,为了冷却核燃料,这些反应堆内部现在都有大量的水。比如在3号机组内部,冷却水的高度达到6米,比1号和2号机组的水都要多。我看到《日本时报》介绍说,如果要用机械臂从3号机组内取出燃料,他们需要一边给3号反应堆排水,一边注水维持冷却,这本身就是一个难题。

在谈到这些挑战的时候,一个东电高管很无奈地感叹说,“即便我们克服了一个难题,也总有下一个”。清除反应堆里的燃料碎片就算顺利,也要等到2031年才能完成了。

而再加上其他的工作,比如获取未被破坏的燃料,拆除反应堆,东电公司认为他们起码还需要30年时间,才能彻底完成核反应堆的清理。而基于之前的进度,不少专家还认为,这是一个相对乐观的估计。

好了,福岛核电站的后续处理进展,我就为你介绍到这里了。

我相信从今天的内容里你能感受到,在这场危机中,还有太多的环节,需要找到更理想的解决方案。仅仅靠东电一家公司甚至日本一个国家来应对,实际上都是力不从心。彻底解决这场危机,可能需要群策群力。毕竟这不只是一个国家的危机,而是人类社会共同的生态挑战。
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