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背景介绍:
堆芯熔毁是指核反应堆温度上升过高,造成燃料棒熔化并发生破损,引发放射性物质泄露,这是核电站可能发生的事故中最为严重的事态。截至目前,人类历史上共发生过三次堆芯损坏造成的重大核事故:
(1)1979 年美国三里岛事故
(2)1986 年前苏联切尔诺贝利核电站爆炸
(3)2011 年日本福岛核泄漏等重大核事故
1.福岛核泄漏事故与切尔诺贝利事故堆芯处理方式对比:
切尔诺贝利核电站在应对核反应堆爆炸后堆芯外露所选择的处理方式是用沙子掩盖灭火,随后用人力取出填埋用的带有放射线沙子以及石墨冷却棒,进行就地掩埋,这种方式是允许以人的性命为代价对堆芯的沙土以及放射性物体进行处理的,但解决方式也很粗暴,付出一座城荒废的代价划定禁区并且就地掩埋等到放射性物质在地下缓慢衰变,使其不会挥发污染。
福岛核电站灭火止爆则使用了水冷灭火的方式进行持续降温,因为本身冷却水不能在土壤里就地排放,福岛因为本地人口密度和居住需求显然不可能划出一块堪比普里皮亚季的禁区,也显然不能直接把核废水直接往土地里直接倾倒。所以只能先进行过滤后用蓄水罐进行蓄水封存。但是因为至今核反应仍然无法停止,所以必须每天进行水冷却换水。
本质上沙土灭火降爆更容易处理,但需要相当大的空间进行置放沉淀并且等待衰变,核废水则只能进行无限过滤后封存,维护花费和过滤花费都大的离谱。核废水无法完全过滤,排放自然有环境安全问题。
2.福岛核废水与正常核电站运行废水构成有何区别?
核电正常运行废水和福岛核废水的区别在于,正常核电机组运行的废水没有直接与堆芯接触。因此福岛核废水存在的放射性物质更多,如铯137等。对于核废水的处置方式,中国采用蒸馏方式并将放射性杂质通过水泥固化埋到地下。福岛废水量则远超这一数量,蒸馏固化的成本过高,不具备经济性。
3.日本对于福岛核废水的过滤方式有哪些?为何只有氚难以过滤?
2011年,福岛第一核电站遭遇强震和海啸后发生堆芯熔毁,管理方东京电力公司(下称东京电力)为了冷却反应堆温度注入了大量的水,加之过去十年中地下水和雨水的流入,核污水一直在增加。
日本对于核废水的处理主要依赖于“多核素去除设备”(ALPS)对核废水进行集中处理,一次过滤所有放射性元素,包括铯元素的化学沉淀等,但事实证明除了氚难以过滤以外,还有72%的放射性物质在一次ALPS过滤后仍然超标,主要包括碘129(半衰期157万年)、鎝99(半衰期6小时)、碳14(半衰期5730年)等放射性物质超标。所以不仅是氚超标问题,以上放射性物质如果不经二次处理排放仍然会造成环境问题。
以铯举例,铯134才是福岛核电站周边动植物海洋生物发生畸形变异以及死亡的罪魁祸首。铯在生物体内的富集会导致生物的生长逐渐遭到放射性影响最终畸变,而非氚所导致,因此如果铯以及其他放射性元素无法过滤干净就进行排放仍然会污染海洋环境。日本计划在ALPS二次处理后过滤这75%的放射性元素,但一切都只是理论。
4.福岛核废水增加速度:
根据东京电力披露的数据显示,按照平均每天新产生180吨核污水计算,预计2022年秋季将达到存储上限。
5.福岛核废水处理方式:
除了“排污入海”外,还有蒸汽释放、氢气释放、地下掩埋以及向岩石圈注射四种方式。就时间和经济成本而言,“排污入海”最有优势:时间持续91个月,成本仅需34亿日元,均为上述五种方式中最短和最少的。