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    日本福岛核事故十周年后的现场状况 放大 缩小

    来源:中核智库    发布日期:2021-03-17    阅读次数:252

     

           发生在2011年3月的日本福岛核事故,是自1986年切尔诺贝利核事故以来的最严重核事故,对世界核工业发展产生了深远而重要的影响。十年后的今天,日本已完成事故电厂周边大部分地区的环境治理,退役工作也取得一定成效,在厂区96%的区域停留时无需穿戴辐射防护服和面罩,完成2台事故机组乏燃料池的腾空作业。含氚污水管理和堆芯燃料碎片取出是当前面临的主要挑战。

     

    事故回顾

     

           福岛第一核电厂共有6台核电机组,1971年至1979年陆续投入商业运营,全部为美国通用电气公司设计的沸水堆,总装机容量469.6万千瓦。事故发生时,1至3号机组处于满功率运行状态,4至6号机组因检修换料处于计划停堆状态。

     

           2011年3月11日,日本本州岛海域发生里氏9级强烈地震并引发特大海啸。地震破坏了福岛第一核电厂的外部供电线路,海啸洪水淹没了应急柴油发电机及其相关的电源连接,造成1至5号机组的全厂断电。电源丧失使得反应堆仪表和控制系统失灵,堆芯余热无法导出,造成堆芯冷却水蒸发,1号至3号机组堆芯过热、燃料熔化、压力容器破裂,裸露的核燃料元件的锆合金包壳在高温下与水蒸气反应产生了大量氢气,导致1、3、4号机组(因与3号机组共用一套通风系统,来自3号机组的氢气在4号机组发生爆炸)厂房发生氢爆,致使放射性物质直接向环境释放。按照国际核事件和放射事件分级表(INES),国际原子能机构将这次事故定为最高级别的“七级事故”,即特大事故。

     

    环境和人体健康影响

     

           根据联合国原子辐射效应科学委员会的评估,福岛核事故导致大量放射性核素向大气和海洋释放。直接向大气释放100~500 PBq碘-131和6~20PBq铯-137(其中80%沉降到海洋中),这些释放量的平均值分别是切尔诺贝利核事故大气释放量10%和20%。直接向海洋释放10~20 PBq碘-131和3~6 PBq铯-137。周边环境受到污染,当地和日本经济遭受重大损失。福岛第一核电厂周边12个市町村根据中央政府或地方政府指令疏散了近16.5万人。

     

           在2011年3月至12月参与抢险的近2万名工作人员中,数百人的累积剂量超过正常水平,其中6人超过监管机构设定的允许限值250 mSv,在309至678 mSv之间(对于挽救生命的行动,国际社会为抢险人员设定的应急辐射照射剂量限值为500 mSv),但没有人患有急性辐射综合症。持续对周边居民进行的体检表明:没有人的身体健康受到辐射照射的直接伤害。

     

    周边环境治理

     

           福岛第一核电厂周边环境去污工作正在按计划进行。随着这项工作的逐步推进,周边环境的放射性水平大幅下降,疏散令覆盖面积从2014年4月开始逐渐缩小,现已从最初的1150平方公里缩小至337平方公里,占福岛县总面积的2.4%。截至2021年2月,约3.6万人继续处于避难状态。

     

           日本复兴厅民意调查发现,绝大部分疏散人员不愿意返回。在福岛县已取消疏散令的10个市町村中,实际返回居民人数仅占登记注册居民总数的近32%。为此,复兴厅决定从2021财年开始执行鼓励计划,为前往福岛第一核电厂周边12个市町村定居的家庭提供高达200万日元(1.93万美元)的补贴,为在这些地区创业的人提供高达400万日元的额外补贴,只要这些家庭居住或企业运营满五年。

     

    福岛退役路线图和实施进展

     

           日本政府2019年12月公布第五版福岛第一核电厂中长期退役路线图,阐述了主要退役步骤和活动。退役将耗时30至40年,分为三个阶段(详见图1):第一阶段从2011年12月至2013年11月,结束的标志是启动4号机组乏燃料池燃料转移工作;第二阶段从2013年11月至2021年12月,结束的标志是开始从首台机组取出堆芯燃料碎片;第三阶段从2021年12月起直至退役完成,预计将历时20至30年。目前处于退役的第二阶段。

     

     

           拟于2021年启动的2号机组燃料碎片取出作业将至少推迟一年,原因是受新冠疫情影响,原计划在英国开展的机械臂研究工作陷入停滞。

     

           在4台事故机组中,已有2台机组完成乏燃料池腾空作业,4号机组2014年12月完成,3号机组2021年2月完成。1号和2号机组的相关工作将分别于2027年和2024年启动。

     

    含氚污水管理挑战

     

           含氚污水处理是福岛退役面临的一项紧迫挑战。主要受降水和地下水持续流入并与厂区污染物混合的影响,污水量在不断增加。已采取包括建设地下水旁流系统和冻土式防渗墙在内的多项措施,降低污水增加速度,但无法将增速降为零。由于污水净化设施无法除氚,建设了大量储罐,用于贮存净化后获得的含氚污水。截至2021年2月,福岛已累积近125万立方米含氚污水,即将达到贮存容量上限约137万立方米。鉴于污水仍在以日均约140吨的速度增加,含氚污水到2022年将无处可存。

     

           对于福岛积累的大量含氚污水,经产省专门委员会在对海洋排放蒸汽排放、注入深地层、电解后氢释放、固化处理后地下埋藏和异地长期贮存等六种方案进行研究之后,2021年1月初步决定从两个处置方案即海洋排放和蒸汽排放中选择一个或两措并举。为试探各方态度,政府官员曾在2020年10月向外界透露拟于年底前作出向海洋排放污水的决定,但引发各方强烈反对。迫于外界压力,日本政府迄今尚未作出将污水排放入海的最终决定。

     

    “2·13”地震影响

     

           2021年2月13日,日本东北地区发生里氏7.3级地震,震源深度55公里,至少造成1人死亡、逾百人受伤,数千栋房屋受损。此次地震影响最严重地区有五座核电厂,即福岛第一核电厂、福岛第二核电厂、东海第二核电厂、女川核电厂和柏崎·刈羽核电厂。福岛第一和第二核电厂均已永久关闭。另外三座在福岛核事故后一直停运,没有机组重启。地震发生后,五座核电厂辐射监测数据均未现异常,没有发生放射性泄漏。

     

           对于备受关注的福岛第一核电厂,媒体多次报道称“2·13”地震导致安全问题,引发公众担忧。根据业主东京电力公布的信息,地震虽造成一定影响,但福岛第一核电厂总体上处于安全受控状态,退役治理工作未受到严重干扰。媒体报道内容和东京电力公司公布的信息主要涉及六起事件。

     

           第一,福岛第一核电厂5、6号机组和福岛第二核电厂1号机组乏燃料池有少量水外溢,主要由地震引发的振动导致,乏燃料冷却未受影响,没有人员因此受到辐射照射。

     

           第二,2月19日宣布福岛第一核电厂1号和3号机组安全壳内水位分别下降70和30厘米,主要原因是地震造成两台机组安全壳损坏程度加剧;水仍然被容纳在反应堆厂房中,因为没有迹象表明水泄漏到外部环境中。

     

           第三,2月21日发现福岛第一核电厂1号机组安全壳内压力下降,可能是因地震引发了气体泄漏;没有发生放射性物质泄漏,因为厂区辐射监测数据没有出现异常。

     

           第四,福岛第一核电厂3号机组的2台地震仪2020年发生故障,此后一直未维修,没能记录下“2·13”地震动数据,引发对东京电力公司;芾聿坏轿坏闹冈。

     

           第五,福岛53个污水储罐出现3至19厘米的位置偏移,5个储罐管道连接位置发生超过制造商建议限值的位移,没有发现管道有裂纹或其他异常情况,没有发生污水泄漏。

     

           第六,在距离海岸线约8.8公里的渔场中捕捞出放射性元素铯含量达到日本国家标准5倍的黑鱼,其他鱼的放射性核素含量未见异常。有媒体暗示这是因“2·13”地震引发放射性泄漏。但这一结论值得商榷,因为新的泄漏不会仅导致一种鱼超标。

     

    小结与启示

     

           福岛退役治理是一项长期、极具挑战性的艰巨任务,需要解决堆芯燃料碎片取出、巨量污水管理等一系列无先例可循的技术难题,耗费大量人力物力。过去十年,日本虽然在退役治理方面取得一定进展,但受新冠疫情、公众舆情等一系列不可控因素影响,退役进度已出现滞后。由于所处的地理位置,福岛未来将继续面临地震甚至海啸的考验。

     

           尽管受到福岛核事故的直接冲击,日本没有放弃发展核电。2018年7月《能源基本计划》设定了核发电量到2030年占总发电量20%~22%的发展目标。2020年12月《绿色增长战略》提出将在2050年实现碳中和,明确核电是实用的脱碳能源,并为核电发展设定了多个目标:力争2030年成为小堆全球主要供应商,2050年将相关业务拓展至亚洲、东欧、非洲;2030年完成高温气冷堆制氢关键技术研发,并大力降低制氢成本;2040—2050年开展聚变示范堆建设和运行。

     

           核电是一种技术成熟的清洁基荷能源,已在满足电力需求、调整能源结构、改善环境等方面为我国做出重要贡献,并且是我国履行“2030年碳达峰、2060年碳中和”承诺的理性且现实的选择。然而,与其他产业一样,核电产业发展也面临着安全风险。前事不忘,后事之师,需要不断总结和反思福岛核事故的教训,从法律规范、行政监管、行业自律、技术保障、人才支撑、文化引领、社会参与、国际合作等方面全方位加强核安全治理体系建设,推进我国核电积极有序发展。

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