在日本福岛第一核电站发生有记录以来最大的地震之一,并引发大规模海啸和堆芯熔毁七年后,官员们表示,他们终于开始着手处理清理现场的艰巨任务,然后最终将其拆除。但预计这个过程仍然会是一个漫长而昂贵的苦差事,需要尚待尝试的工程壮举,而且并非所有细节都已敲定。
2011 年 3 月 11 日,当灾难使场内和场外电力供应中断时,该电站四个反应堆装置中的三个冷却系统被禁用。这导致内部的核燃料过热,导致堆芯熔毁和氢气爆炸,从而喷射出辐射。该电站的运营商东京电力公司 (TEPCO) 通过用水冷却反应堆来应对,这种情况一直持续至今。与此同时,居住在周围地区的数千人被疏散,日本的其他核电站也被暂时关闭。
自灾难发生以及为阻止放射性物质释放而立即采取行动以来,官员们一直在研究如何在不向环境释放更多辐射的情况下对现场进行去污。处理数千根燃料棒,以及反应堆的损毁碎片和用于冷却它们的水,将需要复杂的工程技术。官员们表示,尽管遇到挫折,但这项工作现在正在认真推进。“我们仍在对熔融燃料的位置进行研究,但尽管如此,我们还是判断这些装置是稳定的,”东京电力公司第一核电站退役部门负责人增田尚宏说。
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水利工程
彻底清理和拆除该电站可能需要一代人或更长时间,而且代价高昂。2016 年,政府将其成本估算增加到约 757 亿美元,这是福岛灾难总价 2025 亿美元的一部分。然而,日本经济研究中心(一家私人智库)表示,清理成本可能高达 4700 亿至 6600 亿美元。
根据政府的路线图,东京电力公司希望在 30 到 40 年内完成这项工作。但一些专家表示,即使这样也可能被低估了。“总的来说,涉及去污和核材料处置的工作估算都被低估了几十年,”斯坦福大学核安全和地质科学教授罗德·尤因说。“我认为我们必须预料到这项工作将超出估计的时间。”
大量的时间和费用是由于清理工作是一个名副其实的九头蛇,涉及前所未有的工程技术。东京电力公司及其众多承包商将专注于几个战线。
每天都有水被刻意循环通过每个反应堆,以冷却内部的燃料——但该电站位于斜坡上,降水产生的水也不断流入建筑物。工人们建造了一个精密的洗涤系统,可以去除水中铯、锶和数十种其他放射性粒子;其中一部分水被再循环到反应堆中,另一部分水则被输送到现场一排排巨大的水箱中。大约有 100 万吨水储存在 1000 个水箱中,水量每天增加 100 吨,低于四年前的 400 吨。
为了防止更多的水渗入地下并受到污染,该场地 90% 以上的区域都已铺设路面。还建造了一系列排水沟和地下屏障——包括耗资 3.25 亿美元* 据称是不可渗透的“冻土墙”——以防止水流入反应堆和海洋。然而,这些屏障的效果不如预期,尤其是在台风期间降水激增时,因此地下水继续受到污染。
尽管在灾难发生后,受污染的水被倾倒入海,但日本和外国实验室的研究表明,在该地区捕获的鱼类中放射性铯的含量已下降,目前已在日本的食品安全限制范围内。东京电力公司不愿透露何时决定如何处理所有储存的水,因为再次将其倾倒入海将招致国内外谴责——但有人担心,另一次强烈的地震可能会导致水从水箱中溢出。
燃料清理
福岛的第二个主要问题是如何处理燃料——熔化的铀堆芯以及储存在反应堆中的乏燃料和未使用的燃料棒。工人们使用机器人探测器和利用μ子(一种亚原子粒子)进行 3D 成像,在核电站三个反应堆装置的主安全壳内的各个区域发现了卵石状沉积物和碎片。这些高放射性残留物被认为是熔化的燃料以及支撑结构。东京电力公司尚未制定出如何清除这些残留物,但它希望在 2021 年开始这项工作。这项任务几乎没有先例。莱克·巴雷特——1979 年宾夕法尼亚州米德尔敦的三里岛核电站发生部分堆芯熔毁后,该核电站退役期间的主任——表示,东京电力公司将使用机器人远程挖掘出熔化的燃料,并将其储存在现场的罐中,然后再运往最终处置地点。“这类似于我们在三里岛所做的工作,只是规模更大,工程技术更复杂,因为他们的损失比我们更大,”巴雷特说。“因此,尽管这项工作的技术难度比我们的工作大得多,但日本拥有卓越的技术能力,而且在过去 30 多年中,全球机器人技术取得了巨大的进步。”
绿色和平组织德国分部高级核专家肖恩·伯尼怀疑雄心勃勃的清理工作能否在指定的时间内完成,并质疑放射性物质是否能够完全控制住。他说,在东京电力公司能够核实熔融燃料的状况之前,“无法确认这种物质对反应堆的各种部件产生了何种影响和损害”——因此也无法确认未来辐射可能如何泄漏到环境中。
尽管该公用事业公司设法在 2014 年 12 月之前安全地从该电站 4 号反应堆装置中移走了所有 1,533 束燃料组件,但它仍然需要对储存在其他三个装置中的数百根燃料棒做同样的事情。这包括清理瓦砾、安装防护罩、拆除建筑物屋顶以及设置平台和特殊的屋顶设备来移除燃料棒。上个月,在 3 号装置上安装了一个 55 吨重的穹顶屋顶,以方便安全移除仍储存在那里的 533 束燃料组件。虽然 3 号装置的燃料移除工作应在 2019 年 4 月前的某个时候开始,但根据东京电力公司的说法,1 号和 2 号装置的燃料在 2023 年之前还无法转移。至于现场所有燃料和其他放射性固体碎片将长期储存在哪里或处置,目前尚未决定;上个月,该场地第九座固体废物储存设施投入使用,容量约为 61,000 立方米。
至于几十年后该场地的样子,清理官员拒绝透露。但他们很快将其与 1986 年苏联切尔诺比利核灾难(现在的乌克兰)的石棺式封堵区分开来。切尔诺比利核电站已被封锁,周围地区仍然禁止进入,除了短暂的参观——留下了几个鬼城——而日本官员希望第一核电站周围尽可能多的地区最终能够再次适宜居住。
经济产业省核事故对策室国际问题负责人丰元悟说:“为了加速福岛地区及其当地居民生活的重建和重建,关键是降低中长期风险。”“在这方面,未经批准将碎片留在场所内是不可行的。”
*编者注(2018 年 3 月 10 日):这句话在发布后经过编辑。原文错误地报道成本为 3250 亿美元。