福岛第一核电站的拆除到底有多难?

本文来自微信公众号: ,作者:蕴酱子,题图来自:视觉中国
如何拆除一座“活着”的核电站,这是10年前的东日本大地震后留下的难题。在此之前,人类还没有真正处理过这种难题。10年过去了,核电站拆到哪一步了,还要拆多久?

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如何拆除一座“活着”的核电站,这是10年前的东日本大地震后留下的难题。在此之前,人类还没有真正处理过这种难题。10年过去了,核电站拆到哪一步了,还要拆多久?

10年前,2011年3月11日,海啸袭击了福岛第一核电站,核反应堆的供电系统和冷却水系统失灵,使得核反应炉中温度不断升高,最终引发了炉内氢气爆炸。同时,炉内的核燃料棒也因高温开始熔化,沉入并熔断炉底,造成了安全壳破损、冷却水外泄。大量核物质散播到了空中和地下。

福岛第一核电站的拆除到底有多难?

2012年,破旧的福岛第一核电站4号反应堆。图片:CFP

抢险工作结束后,东京电力公司(TEPCO)和日本政府决定启动一项大工程:“福岛第一核电站拆除计划”(Fukushima Daiichi Decommissioning Project)

这是人类历史上从未有过的“拆除”工程,计划耗时40年:

  • 第一阶段(2011-2013),清除反应炉内的乏燃料棒(已彻底反应的核燃料棒)

  • 第二阶段(2014-2021),回收锅炉底部核燃料残骸;

  • 第三阶段(2022-2050),彻底清除环境核污染物、污染水等。

今年是拆除计划执行的第10年,拆除第一阶段还未完成,已经比原计划延期了七年多。

为什么延期了7年多还没搞定

拆除计划第一阶段的目标,是要取出反应炉内的乏燃料棒。

根据日本时事通信社的报道,受损较轻的4号机组里的1300多根乏燃料棒已在2014年12月全部取出。受损较为严重、辐射性较强的1-3号机组分别存有392根、615根和566根乏燃料棒。而原计划于2014年开始的3号机组的取出工作延期到了2019年开始,并在今年2月28日完成,1号、2号机组则预计从2021年启动。

福岛第一核电站的拆除到底有多难?

福岛第一核电站拆除计划流程图 图片截图自东电官网.jpg

复杂的流程与实际操作的困难性,是第一阶段大幅度延期主要原因。

首先,福岛第一核电站拆除计划是由东电和日本经济产业省共同制定的计划。在出台该计划前,日本官方为了填补自身在核能源运用和监督上的漏洞,率先修改了《原子能基本法》和《核紧急状态法》,并于2011年9月19日成立了新的核能源监管部门——日本核监管局(Nuclear Regulation Authority,简称NRA),以确保日本各地核设施的安全运行。

2011年12月,东电联合日本经济产业省首次制定了《福岛第一核电站1-4号机组拆除的中长期路线图》,拆除进程在日本经济产业省和东电的官网上进行每月更新,并受到NRA监管。一旦出现问题,NRA有权让东电停下并进行整改。

此外,核能机构(Nucelar Energy Agency,简称NEA)和国际原子能机构(IAEA)等国际组织也介入了拆除计划的技术探讨。NEA迅速召集成员国讨论了如何移除核燃料,IAEA则迅速派遣专家前往日本,迅速制定防止核泄漏的应急方案、讨论核污染水、固体废物的保存问题。

福岛第一核电站的拆除到底有多难?

2013年11月27日,日本福岛,为了评估日本东京电力公司福岛第一核电站的废炉作业,国际原子能机构对福岛核电站进行实地考察。图片:CFP

即使有了政府介入、国际组织的帮助,第一阶段的操作依旧困难。

在核泄漏事故发生后,1号机组的厂房上方损毁,东电用密封罩将1号机组覆盖起来,以防止放射性物质扩散。从2015年7月起,东电开始逐步拆除密封罩,但该工程却数次因为海边强风而延期。在拆除密封罩以后,又因1、2、3号机组内部辐射太强,电力系统还时常故障,导致不得不改用远程操纵机器逐步转移乏燃料棒,转移速度被极大放缓。

为了尽快且安全地取出乏燃料棒,东电和日本原子能电力公司(JAPC)于2015年签订了合约,共同商议拆除合作计划,JAPC还向东电派遣了部分工作人员。此外,东电还和全球多家科技公司达成合作:东芝的大型远程遥控机器手臂,一只手臂负责抓取,一只负责切割,是移除3号机组乏燃料棒的主要工具。美国西南研究院(SwRI)、英国的Createc开发的无人机、东芝和国际核拆除研究所(IRID)共同开发的的潜水机器人,以及三菱重工(MHI)开发的辐射传感器,则被用于监测底部反应堆中放射性碎片的状态。

此外,核电站外部的拆除工作同样存在一些困难。2019年,东电将1、2号机组外部烟囱的拆除工程交给了福岛县广野町的一家建筑公司Able,该公司很快将一套全新开发的机器人远程控制系统投入了使用。然而,由于拆卸装置的刀刃磨损过快,东电被迫暂停了该工程,并进行重新讨论,导致烟囱解体工程最终延期两个月完成。

同步进行:需要处理的不只核电站

除了核电站机组的拆除工作,日本还需要解决很多由核辐射带来的问题。

第一个备受关注的,是核废水的处理问题。

为了避免再次引发爆炸,东电必须每天向反应堆注入海水进行冷却。十年来,东电在核电站附近修建了数千个特质钢罐,用来储存接触过核燃料的核废水。截止今年2月,核污水储存量已经达到了124万吨,特质钢罐也将于2022年耗尽。去年10月,日本政府初步决定从2022年起将处理过的核污水释放到海洋中,但很快受到了福岛当地渔民、市民组织以及韩国方面的抗议,目前该计划目前处于搁置状态。

福岛第一核电站的拆除到底有多难?

存放核污水的特质钢罐 图片:AFP

第二个重点是福岛本地的去污与核污染赔偿问题。

核泄漏发生以后,核电站附近大范围区域被划为污染区,超过16万人被迫撤离。2011年8月,日本国会颁布了《放射性物质环境污染处理特别措施法》,表示政府将负责去除当地核污染,修复方案的具体费用由东电承担。

政府将污染区域划分为两类:一种是以第一核电站半径20公里范围内的特别净化区(Special Decontamination Area),另一种是事故发生一年内,年放射量剂量超过正常值20毫西弗特的密集污染调查区(Contamination Survey Area)

其中,日本环境省负责特别污染区,福岛县各地政府则负责密集污染调查区,主要针对水源、土壤和山林进行去核污染作业。截止2017年3月,除去辐射超标的部分归还困难区域,特别净化区的净化工作已经完成。福岛县也在归还困难区域搭建了特别重建与再生基地,辅助环境省来进行进一步的去污工作。

福岛第一核电站的拆除到底有多难?

福岛县富冈町是政府划定的污染区   图片:CFP

有关受核辐射影响的赔偿问题,日本政府于2011年8月成立了核损害赔偿和废炉拆除支援机构(Nuclear Damage Compensation and Decommissioning Facilitation Corp.,简称NDF),来管理用于支持福岛第一核电站赔偿,拆除和去污费用的基金。截至2018年7月,NDF已向东电提供了730亿美元的财务援助。

此外,日本科学文部省还起草了核损害赔偿草案,用于界定核损害的类型与赔偿范围,并建立了核损害赔偿争议调解中心(Nuclear Damage Compensation Dispute Resolution Center),受理赔偿有关的争议。

未来:下个阶段可能更困难

在整个核电站拆除计划中,第一阶段虽然因为各种原因数次延期,也基本安全地取出了两个机组的乏燃料棒。东电和日本政府更为担心的,是技术和操作难度都更大的第二阶段:提取近900吨与其他高放射性碎片混合的燃料残骸。

为此,日本原子能研究开发机构(JAEA)和日立GE核能公司签署了联合研究协议,正在开发清除燃料残骸碎片的激光技术。由于反应堆底部存在高剂量的辐射,东电打算使用遥控机器人来清除容器中的碎片。三菱重工(MHI)于2016年任命了位于英国的公司James Fisher Nuclear,开发一种专用机械手臂设备,以远程采样位于受损反应堆内部的放射性碎片,然而该项目的开发因为疫情也处于延期状态。第二阶段的开始时间目前定在2022年。

福岛第一核电站的拆除到底有多难?

2021年2月21日,实拍福岛核电站内部 图片:AFP

此外,持续发生的余震也对核电站造成了影响。

2018年,核反应堆的防水墙已完工,深30米,长1.5公里。用于防止核废水渗出,污染土壤和海洋。然而,就在2月13日,日本东北海域再次发生里氏7.3级地震,福岛核电站反应堆冷却水水位下降。几天后,核电站附近海域高放射性铯的含量有了小幅度上升,证明核废水已经泄露至海洋。

随后,东电承认安装在两座反应堆建筑中的地震仪自去年发生故障后,一直没有修复。之后它向NRA提交的一份报告也证实,余震或许扩大了防水墙原有的裂缝,或是产生了新裂缝,从而导致冷却水外渗。

为了保障拆除工作的稳步进行,NEA和IAEA在这十年里一直参与各个阶段的技术讨论与流程监管。NEA今年出版的《福岛核电站事故的第十年》报告指出,福岛第一核电站的拆除工作是一项极大的挑战,十年来,NEA和IAEA召集了许多国际核能专家,不断探讨燃料池的拆卸、污染物处理等问题。报告还指出东电的操作依旧缺乏透明性,向NRA瞒报安全隐患的行为十分不可取。

福岛第一核电站的拆除到底有多难?

2014年7月,东电员工在福岛第一核电站附近施工 图片:CFP

此外,世界卫生组织(WHO)也一直在参与评估福岛本地的公共卫生风险,并就放射性污染情况、食品安全消费、本地旅游等问题提供相关信息和指导意见。福岛县的部分居民还成立了福岛原子能企业协作会,在退役计划中承担一定的检查维护工作。如今,福岛第一核电站拆除计划,已经是一项从福岛本地到日本政府,乃至国际企业组织都在长期参与的浩大工程。

3月2日,福岛第一核电站反应堆拆除推进部门最高负责人小野明接受了美联社采访。他表示,即使现在核反应堆的燃料存在风险,东电也不打算修改计划的完期时间:“未来的工作能可能会变得更加复杂,但我们正在不断努力,在2040年~2050年之间一定将核电站彻底拆除。”

本文来自微信公众号:,作者:蕴酱子

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