来源: 《核科技动态》 发布日期:2020-11-20
2011年的福岛核事故引发了国内外重大关注,如今已过去9 年,福岛退役工作取得一定进展,目前正在进行乏燃料的取出工作,燃料碎片的取出工作也力争于 2021 年开展。在污染水处理对策下,虽然污水产量降低,但由于总量的不断增加,储水箱数量预计在 2022 年到达极限,日本研究认为将处理水(含氚水)排放入海是最现实的解决方案。日本处理水(含氚水)排放问题近来也成为了各国关注焦点。本文将综合介绍日本福岛核电站退役情况和污水处理现状及排放影响。
1、日本福岛核电站退役进展
福岛第一核电站的退役主要工程包括取出乏燃料、取出燃料碎片、污染水处理以及废物处置等。为了更好地推进退役工作,日本政府于 201年12月第五次修订福岛退役中长期路线图,退役完成时间预计为2041~2051年。路线图将退役工作分成以下几个阶段:实施稳定化措施阶段(2011年12月前):这一阶段的主要任务是达成低温停止状态,并且抑制放射性物质的释放;
第一阶段(2011年12月~2013年11月):2011年12月日本政府制定了退役路线图,并于2013年11月开始取出4号机组的乏燃料。
第二阶段(2013年11月~2021年12月):力争于2021年内着手进行2号机组燃料碎片的取出工作。
第三阶段(2021年12月~退役结束):预计于2041~2051年完成退役工作。
退役主要工程及目标完成时间如表 1 所示:
目前处于福岛退役工作的第二阶段。1至4 号机组全都处于低温停止状态。事故发生时没有运转的 4 号机组乏燃料池中的1 535 根燃料棒已于 2014 年底全部取出。发生堆芯熔化的 1 至3 号机组乏燃料池中还贮存着一千多根燃料棒,其中。取出 324号机组乏燃料池中燃料棒的计划经多次推迟,现已于 2019 年 4月启动。另外,日本原子能损害赔偿和反应堆退役等支援机构公布的 2019 年版“反应堆退役战略计划”中指出,力争 2021年最先启动 2 号机组的燃料碎片取出工作,暂时保管于核电站厂区内,提议采用干法贮存方式。
在退役作业中,取出 1~3 号机组反应堆安全壳内的大量熔落燃料碎片是最大难关。为此日本计划对 1、2 号机组进行反应堆安全壳内部调查工作,并计划对沉积物进行取样。
2、日本福岛污染水处理现状
福岛核电站事故发生后,需要不断注入水,冷却熔化后凝固的燃料碎片。这些持续注入的冷却水与流入建筑物内的地下水和雨水等混在一起,使得建筑物内不断产生新的污染水,其中含有 63 种放射性物质。为了减少污染水的产生、防止污染水的泄露和去除污染水中的放射性物质,日本政府制定了三点基本方针:
(1)防止地下水靠近污染源
通过抽取周边地下水、在建筑物周围设置冻土墙等,抑制地下水流入反应堆建筑物。
(2)不泄漏污染水
为了防止含有放射性的地下水泄漏到海水中,改善周边海域水质,在 1~4 号机组建筑物靠海一侧建设了深 30 m、全长780 m 的钢制挡水墙(2015 年 10 月完工)。建成后海水中的放射物浓度大幅降低。
(3)去除污染源
将滞留在反应堆厂房内的污染水,通过包括多核素去除装置(ALPS)等在内的多个净化设备进行处理,净化后的水储存在集水罐中。
在污染水处理对策下,每天污水的产量减少,由对策前的540 立方米/日减至 180 立方米/日,储罐设置数量由 2 天一个减至 1 周 1 个。但由于污水总量还在继续增加,根据东京电力公司网站 2020 年 7 月 23 日发布的数据,处理水储藏量已经达到了 122 万立方米,现场储罐数 1 037 个。虽然计划到 2020 年末建设137万立方米储水罐,但适合建设的用地也已面临极限,预计将在 2022 年夏到达极限。因此,日本迫切需要尽快寻求解决方案。
日本经济产业省资源能源厅下设特别小组讨论出以下五种方案:①地层注入;②海洋排放;③水蒸气排放;④氢气排放;⑤地下掩埋。该特别小组认为,从技术水平上和操作实际来看,比较现实的方法是海洋排放和水蒸气排放,而从日本国内的实际业绩和排放设备的处理的容易度等来看,海洋排放可能更加可靠。
3、日本处理水排放的影响
根据日本经济产业省“污水处理对策委员会”下设的“多核素去除装置等处理水相关小组委员会”按照评估模型的估算,如果将所有贮存的 ALPS 处理水在一年内排出,在预估储箱内的处理水中所含的氚总量为 860 兆(万亿)Bq 的情况下,海洋排放方式产生的年总辐射剂量约为 0.052~0.62 μSv,水蒸气排放方式产生的年总辐射剂量约为 1.3 μSv。两种排放方案对公众的剂量都很低,远小于日本的年天然照射平均水平 2.1 mSv。
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