2011 年 3 月 11 日,日本東北發生 9 級大地震,隨後引發海嘯導致福島第一核電廠停電,冷卻系統失效繼而 3 座反應堆過熱爆炸。衛星圖顯示的是,當年 3 月 14 日福島第一核電廠爆炸冒煙情況。(Photo by DigitalGlobe via Getty Images via Getty Images)

【3.11 十周年】福島第一核電廠須再多 30 年清理 燃料殘渣、輻射污染水問題最棘手

311 大地震十周年,雖然日本東北已有部份地區復甦,但福島縣知事内堀雅雄上月 17 日在記者會上形容,要完成清理受災爆炸福島第一核電廠洩出的核污染,目前僅「仍然非常接近起跑線」

核電廠擁有者東京電力(TEPCO)預計將需要再多約 30 年,才可回收未損壞的核燃料、清除重新凝固的融化燃料殘渣、拆卸反應堆,並處理受輻射污染的冷卻水。當中,燃料殘渣和受輻射污染水問題最為棘手,可能威脅到 TEPCO 完成清理的時間表。

日本政府估計,核電廠的 4 個核反應堆退役費用高達 8 萬億日元(折合約 5,694 億港元) ,但日本經濟研究中心估計,最終費用可能比估計的更多。

核電廠震後為何爆炸?

當年地震時,核電廠的 1 至 3 號機正在運行, 4 至 6 號則停機,處於定期安全檢查狀態。地震後, 1 至 3 號機的所有反應爐自動停止,但地震引發了電源故障,導致機組失去供電,要由應急柴油發電機維持供電。

地震後 50 分鐘出現的海嘯,衝擊並淹沒了該應急發電機,使核電廠全面停電,循環冷卻水泵失效。反應堆因此過熱和熔化,帶輻射的蒸汽和氫氣從反應堆壓力槽中溢出,積聚在 3 座機組上層,然後爆炸。廠房和周圍設施被嚴重損壞, 4 號機也因此受波及。

福島第一核電廠核事故最終在「國際核事件分級表」中,被分類為最嚴重的 7 級特大事故,是人類史上第 2 次;首次特大事故發生在 1986 年的切爾諾貝爾核電廠。

各反應堆需不同清理策略

雖然 4 個反應堆設計相似,但爆炸對各個反應堆造成的損壞有所不同。因此,當局要建造 4 個獨特的結構來支撐剩餘結構,讓重型機械與人員可安全地回收未損壞燃料。

其中,1 號機將會在 2023 年完成密封反應堆,並預計在 2027 年開始移除當中剩餘燃料;2 號機則預計在明年開始清除燃料殘渣;3 號機早已完成鋼架密封結構,並將在本月內完成拆卸 566 個燃料組件,至於 4 號機早已在 2014 年 12 月完成拆除 1,535 個燃料組件,現時已不存在燃料殘渣。

清除燃料殘渣同樣是項艱鉅任務,且無目標完成日期。TEPCO 相信,一些殘渣仍留在部份反應堆核芯中,有一些則跌到圍繞核芯的反應堆壓力槽底部;有些殘渣已在反應堆內燃燒,並落在反應堆底部的混凝土上。

此前, TEPCO 已使用遙控裝置來確定受高度污染的反應堆燃料位置和狀況。但内堀警告,無人準確了解已融化燃料的狀況;在 2022 年內,TEPCO 人員將測試使用遙控機械臂,以回收據估計位於 2 號反應堆底部的少量燃料殘渣。

受污染水處理方法仍無定論

另一個主要挑戰是如何處理受核輻射污染水,這些水最初是用作去除反應堆燃料殘渣殘留熱量,並去除許多放射性元素,但氚 (tritium) 除外,因為氚是一種非常難捕獲的氫同位素。過去 10 年,核電廠已積累超過 124 萬噸受氚污染的水,填滿 1,000 多個水箱,幾乎佔據廠中每個可用的角落。

由於氚會釋放低能量的 β 粒子,因此對健康構成中等 (modest) 風險。日本經濟產業省在提出將受核輻射污染水逐步排入海洋或大氣中時,強調海水和大氣中也存在這種元素,不過多個國家、環保組織和漁業都強烈反對建議。因此,日本政府尚未就處理受核輻射污染水作出最終決定。

美國 Woods Hole 海洋研究所海洋化學家 James Godwin 向《科學》表示,就算經處理的水,也有微量帶輻射性的釕、鈷、鍶和鈈同位素,問題值得關注; TEPCO 則表示,將「盡可能減少」此類同位素釋出。

來源:
Science, Why cleaning up Fukushima’s damaged reactors will take another 30 years, 4 March 2021

文/Alan Chiu

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