日本福岛核电事端之后的修正之路

2011年3月11日发生的大地震和海啸摧毁了日本东北部区域，构成18000多人丧生，很多人口颠沛流离，基础设备受损，环境污染，被列为世界历史上价值最高的天然灾害(约3000亿美元)。滨海基础设备损坏巨大，构成的影响包含供电丢失、替换和修正由此发生的污染的费用——包含70多座污水处理厂被毁和超越3300个处理石油和石化工业潜在有毒物质的设备的损坏。可是，在世界上，这些并不为人所知，因为群众都把焦点会集在其间一同事端上——福岛榜首核电站反响堆堆芯熔毁。

地震和海啸的一同效果“演出”了一场“完美风暴”，导致三座反响堆(1-3号机组)的堆芯熔毁，以及随后由水-包壳-燃料相互效果发生的氢气爆破(包含其时已卸下燃料但相连的4号机组)，导致挥发性放射性核素的开释，这些放射性核素随后沉积在陆地和海洋上。

区域修正

在短寿数的碘同位素衰变后，区域污染首要是铯放射性同位素Cs-134和Cs-137，其半衰期分别为2年和30年，跟着时刻的推移，后者变得更加重要。自事端发生以来，为了增进对相关生态体系中铯(Cs)的环境行为的了解，净化举动一直在继续进行。许多组织部门的整治方案和研讨展开，得益于先进的常识办理和通讯东西，它们是由日本原子能组织开发的(用于深部地质处置)，并敏捷习惯了这种运用。

整治的成果却发生了很多受污染的废料(约14Mm3)，其间大部分是不安稳的(例如，受生物降解影响的植被和土壤)。整个区域内建立的许多暂时废料贮存场，是依据在三年内可提供更好的会集式暂时贮存设备(ISF)的假定。因为技能和政治上的延误，这些暂时设备仅在2017年末才投入运用，导致与从旧暂时贮存场中收回废料相关的许多问题。ISF包含焚化和土壤分类设备，并包含在一项方案中，以尽可能地收回废料，并终究在福岛县以外的一处未确定地址处理剩下的废料。过后剖析，废料办理一直是整治办法中最不具有本钱效益，且仍遭到政治原因和相关答应问题的特别约束。

加上天然剂量的削减进程(例如含铯土壤颗粒的搬迁和分散)(所谓的“自清洁”)，整治办法已使均匀剂量的削减量比独自的放射性衰变削减了两倍左右(图1)。

天然放射性铯衰变与许多环境体系中实践放射性铯测量值的比较

的确，城市区域的剂量削减率较高，除了接近福岛榜首核电站的区域外，现在最高剂量的区域是无法进行去污的森林区域，估量将继续恰当长一段时刻。

关于福岛榜首核电站(1F)周围区域，跟着整治作业的进行，人们回来受污染较少的区域作业取得了重大发展。当然，这得益于这些范畴的新就业机会，例如非现场修正作业和相关的研制，以及辐射监测，净化举动和退役。该区域的其他作业包含1F自身(安稳和整理举动)和其他相关设备(例如，ISF –暂时存储设备–图2)。

图2:1F场所周围滨海区域JAEA研制设备示意图。暂时贮存设备坐落1F区域周围的深色暗影区域。

现场修正

虽然电视上呈现了戏剧性的画面，但大多数放射性物质——以及简直一切毒性更大的放射性核素——都包含在反响堆修建内。这使得非现场康复变得更简略，但也的确使现场修正变得特别具有挑战性。

在事端发生后，开端的首要问题是消除三个紧迫停堆反响堆的衰变热，之后安稳受损的反响堆修建物是最重要的使命。依据美国的规划，燃料存储池坐落主安全壳的上方，这意味着它们特别简单遭到余震或地震等进一步搅扰的影响。此外，为便利进出并削减工人的受辐射剂量，有必要铲除分布在现场遍地的受污染的碎片，然后才干进行安稳作业。

因为决策者的优柔寡断，反响堆直到堆芯开端熔化后才被海水吞没–这是由反响堆操作员做出的英勇决议。从那以后，冷却水被泵送入主安全壳，导致从受损燃猜中不断浸出放射性物质。

虽然选用冷却水循环的净化体系(ALPS)是成功的，但约束进水的测验却带来了严峻的问题。所挑选的首要解决方案是在反响堆周围制作地下“冰墙”(制冷剂经过钢管向下流经至30米深)，这是一种未经验证的，十分贵重的高科技挑选，施工难度大，危险程度高，需求继续保护而且未到达许诺的功能水平。

与此构成比照的是在施行前对场外方案进行了测验和严厉评价：冰墙的挑选进程是不透明的，依据职业游说，并没有对许多技能专家提出的严峻关心作出回应。即便是现在，冰墙的效果也仅仅削减而不是阻挠地下水的流入，但人们并没有揭露供认其局限性，也没有做出多少尽力来考虑其代替方案，评价怎么从扰动中康复，或评论这将怎么影响终究的现场退役。

安稳受损的反响堆修建物，尤其是从贮存池中铲除燃料的作业取得了有用发展，即便因为现场作业的约束而发展缓慢。关于1F核电站来说，问题最严峻的是4号机组的反响堆池，其间包含发生事端时一个完好的堆芯负荷。尔后，第4号机组的燃料池已铲除一切贮存的燃料(2014年12月完结)，最近于2019年4月开端从第3号机组燃料池中铲除燃料，方针是到2021年3月完结。1号和2号机组的燃料棒撤除作业将于2023年开端。此外，广泛的技能开发还带来了更强壮的长途操作或自主机器人体系，这些体系可用于描绘乏燃料池和反响堆主安全壳内的高剂量率区域，特别强调对燃料的定位和描绘，开端的总计800吨的燃料经过反响堆压力容器消融(一般称为corium，但在日本的陈述中与其他受损的燃料和反响堆内部构件一同称为“燃料碎片”)。每个受损反响堆堆芯的终究信息能够运用虚拟现实体系以3D方法捕获，这有助于规划未来的退役举动(图3)。

JAEA长途技能开发中心的虚拟现实体系

现在，政府的方针是在2021年开端铲除燃料碎片，这是一项雄心壮志的使命，也是一项艰巨的使命：提早拟定反响堆退役和相关废物办理的清晰方案(估量2031年)。

放宽通道和下降现场剂量率导致了很多被污染的废物，估量总量约为770 000m3，其间包含活泼废物类别中的约150000 m3碎石和约90 000m3的采伐树木。此外，还有7000个“高完好性容器”，其间含有来自冷却水净化设备的更多有毒二次废物(泥浆、离子交换器、过滤器等)。

虽然没有进行具体评价，但参阅退役方案要求福岛榜首核电站在事端发生后40年内被整理到绿洲的水平——这是一个极端雄心壮志的方针，没有任何世界先例。进一步假定废物将被收回使用或在异地处置-发生的废物办理费用恰当于估量预算的80%以上(约900亿美元)。除了一切外表污染外，还需求处理因漏水而引起的不确定规模的地下水污染。的确，从纯技能的视点来看，假如终究场所的终究状况棕色地带，而且废物尽可能就地处理，则在下降本钱，对工人的危险和环境影响方面具有巨大的潜力。事实上，假如终究状况被界说为国家废物办理设备，特别是考虑到日本终究需求退役的核电站数量，当地社区的利益可能会遭到影响。

可是，此概念在政治上极为灵敏，需求与当地社区进行恰当的交流才干取得认可。