核污水的来源

核污水主要来源包括事故发生后的冷却水,渗入场址的地下水及雨水等。比如,在福岛第一核电站事故中,需要持续用水冷却核电站融化的燃料和燃料碎片,初始阶段是将海水泵入反应堆以保持其冷却,之后用去离子水取代,这些冷却水不断暴露于堆芯及其它受损的反应堆部件中,导致大量的核污染水产生;除此之外,还有地下水从周围环境渗入反应堆建筑,有雨水落入受损反应堆和涡轮机厂房,这些地下水和雨水通过直接接触融化的燃料或与建筑物中积聚的放射性水混合而受到污染。再比如,在切尔诺贝利核事故中,冷却水管发生破裂,为了降低坑室温度使用应急辅助水泵向其中注入了大量的消防水,导致反应堆下方用作应急冷却泵蓄水池的起泡池连同地下室一起被淹没,给后续处理带来了极大的困难2。这些核事故产生的核污水水量巨大,为了减少核事故后核污水的产生量,需要采取有效措施,比如将来自受损设施高处未被污染的地下水从设施周围分流到大海以减少需要处理的水量。

核污水的危害

核污水中包含多种放射性元素,如氚、锶、钚等,它们的浓度在不同来源的核污水中各不相同,因此对核污水必须进行妥善处理,否则它们可能对水源产生污染,影响水生生态环境,危害水生动物,还可能导致辐射污染扩散到周边地区,对人类和动植物的健康造成威胁。在人体损害方面,短时间大剂量的电离辐射照射可能会导致急性放射性疾病;又如核污水中的氚以氚化水(HTO)的形式存在,它可以辐射出低能β粒子,尽管β粒子无法穿透皮肤,但如果摄入体内,会对人体造成损伤。

此外,核污水及核事故造成的居民流离失所和恐慌情绪会带来社会影响,而居民财产损失以及处理核污水所需的经费也会对财政造成影响。

核污水的处理

在放射性元素的处理上,从化学反应层面无法使一种原子转化为另一种原子。如果采用高能粒子打靶的方式处理百万吨级的核污水,则需要高到难以估计的成本和能量,这是不现实的。因此,往往采取“隔离”的方法来处理核污水,也就是将其包容,并在必要的范围内使之与可接近的生物圈隔离。一般认为“可接近的生物圈”包括地下水、地表水和海洋资源等。例如氚的半衰期是12.4年,通过隔离贮存使其在几十年的时间内自然衰变可以降低危害。

然而,核设施事故产生的核污水一般数量巨大,这会导致缺乏足够的贮存场所的问题;同时,贮存的放射性污水也面临地震、海啸等因素可能导致的巨大风险。因此,除了长期保管这一方法进行处置外,可能还需要其它方式来处置核污水,比如吸附淡化、蒸发排放、固化填埋、注入地层、电解释放等。实际方案的选取与核污水的状态以及多方面因素有关。

在具体的处理方法上以碳-14和氚为例,碳-14主要以碳酸盐和/或碳酸氢盐的形式存在,传统的水处理过程如离子交换可以有效地移除以形式存在的碳-14。从液体中去除氚的可用技术包括电解,通过将水完全电解为氢气和氧气,氢气被直接送入低温蒸馏系统去除杂质,接着与氧气重新结合以生成去除杂质的水产物。其他方法还有水蒸馏、激光同位素分离和化学分解等,但包括电解在内这些方法成本都较高。

三里岛核事故后,经过去污处理后,仍具有轻微放射性的污染水(被氚污染)被贮存起来,为此建造了数量庞大的储罐并对现有储罐进行管理以最大限度提高储存能力。此后超过2.3万加仑被处理后的核污水进行了蒸发处理。

切尔诺贝利核事故后,放射性废物被进行了积极处理。包括建造了新安全封闭体(NSC),它将旧石棺包裹起来,以确保在至少100年内放射性物质不会被释放到环境中。就液体废物处理方面,切尔诺贝利建有液体放射性废物处理厂(LRTP),它由三部分设施组成:从现有储存设施中清除液体放射性废物(LRW)的设施;LRW运输到处理设施的设施;LRW的处理和胶结设施。经过LRTP处理,液体放射性废物被固化,转化为水泥混合物,这些混合物先被装入容量为200L的桶内,之后再放入钢筋混凝土容器,然后被送到距离切尔诺贝利核电站17公里的Vector生产综合体区域的用于放射性固体废物处理的工程近地表处置设施(ENSDF)。2019年7月,LRTP开始试运行,在为期一周的试运行中,该工厂生产了34个水泥桶形态的废物货包,在等待至少28天后,被转移至Vector处理。

福岛第一核电站事故后,每天大约有400立方米的未被污染的地下水流入建筑,同时还有大约400立方米的水用于反应堆冷却,这使得每天需要处理的的污染水总量达到800立方米。其中大约400立方米/天的水被重新注入反应堆,用于冷却燃料和燃料碎片,剩余400立方米/天的水被贮存在污染水储箱中。目前福岛第一核电厂内设有多座储槽,包括1046座用于ALPS处理水的储槽,24座用于锶处理水的储槽,12座海水淡化装置(RO)处理水储槽,以及一座浓缩盐水储槽。截至2023年11月9日,储槽内ALPS处理水等及锶处理水的存储量为1,328,208立方米。此处ALPS处理水指通过多核素去除装置(ALPS)对核污水进行净化处理后的核污水,此设备将除氚之外的放射性物质(ALPS设计之初并未考虑去除碳-14)浓度降低至充分满足安全监管标准。日本国内民众以及国际社会对于经过ALPS处理后的核污水的安全性存在质疑。这些被贮存的ALPS处理水在使用海水稀释了氚的浓度后被排入大海。

排海事件

第四轮

2023年12月18日,据日本广播协会(NHK)报道,东京电力公司称,福岛第一核电站核污染水第四轮排海将于2024年2月下旬开始,排海总量预计为7800吨。13

2024年2月7日,日本福岛第一核电站核污染水净化装置中,含有放射性物质的大量核污染水发生泄漏。而根据东电此前公布的信息,第四次核污染水排海将于2024年2月下旬启动,预计排放量将达到7800吨。加上此前的三次排放,截止到2024年3月底,福岛第一核电站总共将有31200吨核污染水排放入海。

2024年2月28日,日本东京电力公司开始对福岛第一核电站的核污染水进行第四次排放。18

泄漏事件

2024年2月7日,日本东京电力公司称,福岛第一核电站核污染水净化装置发生泄漏。约有5.5吨含有放射性物质的核污染水泄漏,包含铯、锶等放射性物质约计220亿贝克勒尔14。

2024年2月15日,日本东京电力公司公布了调查结果,称泄漏系工作人员未关闭手动阀门所致。报道称,当天核污水泄漏时长约40分钟,约1.5吨核污水流到外部并渗入土壤,泄漏的放射性物质总量高达66亿贝克勒尔。16

2024年2月19日,日本东京电力公司在原子力规制委员会会议上报告了福岛第一核电站2月7日发生的核污染水净化装置泄漏事故的调查情况。

来源: 百度百科

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