福岛每天150吨核污水是怎么产生的？为何污水源头断不了？

【刘健芝按】

2023年8月24日，日本政府不顾本国民众的反对，也不顾邻国的抗议，一意孤行把福岛核污染水排到大海，引起东亚社会的极大不安。中国政府和民间的反对声音此起彼落。舆论侧重点是，把无法完全去掉辐射物的污染水排到大海，对海洋生物以至对人类，会有什么不可挽回的影响；污水排到海里是唯一可行的办法吗？另有方案是通过蒸发到大气层，尽管费用多十倍，但是否比较安全，遗害稍轻？

这些都是应该探究的问题。可是，更为根本的问题，是我们必须问的：这些核污染水是怎么产生的？能否切断源头？

国际原子能机构IAEA的相关报告（2020年4月，英文版），算是最权威的专家意见，日本政府以它作为背书。报告花了大量篇幅比较把核污染水蒸发到天上和排放到大海的技术可行性，还赞赏日本政府的努力，从2014年每天产生440吨核污染水，减到2020年的每天150吨，甚至可望2025年减到每天100吨。（不要忘记，要把核污染水排到大海的理由，是现有的1000个储存罐137万吨的容量，在2022年满溢，没地方存放每天新产生的核污染水。）

因此，要问的根本问题是：能把核污染水降到零吗？IAEA报告以“第一点特别建议”提出：请东京电力公司研究是否有需要继续冷却，能否减少向核反应堆内注入冷却水，到某个时刻停止注水冷却，能否建立闭环的冷却系统？（第17页）这个提法貌似针对了污染水产生的源头，可是报告本身承认，之所以产生核污染水，是因为要冷却熔化在反应堆下面的炉芯，同时有积水滞留在炉底。这些年减少了每天产生的核污染水，是因为堵截了地下水涌入和雨水灌入。但是，熔化的炉芯还在发生反应，必须持续冷却。报告承认：只要反应堆里还有熔化的辐射物残渣，和积聚的死水，就会每年产生5到6万吨的核污染水。（第16页）

报告也提到，2019年4-5月，东电在第二反应堆做了一个实验，短暂地把冷却水从每小时3吨减到1.5吨，也从3吨减到0吨，用以监测炉底的温度。2019年10月，在第一反应堆重复了这个实验。（第16页）报告没有公布实验的结果，只是点到即止。

常识告诉我们，福岛的核污染水，不同于一般的核电站的废水。因为，一般的核电站的冷却水，是在密封的燃料棒外面循环，并不直接接触核燃料。福岛核事故产生的核污染水，是直接触碰熔化的炉芯。两者的辐射污染程度，是不可比的。

要切断核污染水的来源，唯一的可能是把熔化的炉芯辐射残渣清除。这项工作，基本一筹莫展，日本政府把启动日期一拖再拖。是不作为吗？不！日本政府当然想解决这个棘手的难题。非不为也，实不能也！

我和黄小媚、何志雄合写的《福岛/辐岛——十年回首诘问》，第9章介绍了福岛核电反应堆爆炸意外后，至今每个反应堆的状况。感谢三联书店授权澎湃转载。

《福岛/辐岛——十年回首诘问》，刘健芝 / 黄小媚 / 何志雄 编著 ，生活·读书·新知三联书店 ，2021年

黑暗之心——熔毁的炉芯

2011年12月16日，日本政府声称反应炉已达到了低温停止状态，恬不知耻地宣布：“核电厂的事故已经结束了”。且不论核电厂周边地区仍然是“返乡困难区域”（多么委婉的词），只要看核电站内部的严峻情况，就知道这是睁着眼说弥天大谎。拖到2012年，对事故负直接责任的东京电力公司才姗姗来迟地宣布，对受到巨大损毁的福岛第一核电厂的1号至4号反应堆实施报废。仿佛在2011年3月11日这样的灾难发生之后，他们还冀望反应堆起死回生。他们可能以为，谎言越大就越容易让人信服。

时任首相的安倍晋三在2012年12月访问福岛第一核电站时说：“关停拆除核电站的工作是人类历史上前所未有的挑战”。这一点他倒是说对了。十年后的今天，福岛核灾从未谢幕。

事故后的福岛第一核电站是一个定时炸弹。要拆除，必须清除里面的核燃料、核废料及不断生成的辐射物。这个任务被证明是超乎想象的困难。潘多拉的盒子打开了，十年后，东电才刚刚触及问题的表面。

人们甚至很长时间看不到什么有关福岛第一核电站废炉的消息，因为要在这里取得进展实在是太难了。见诸报刊的多是可见的装满污染土的成堆的黑色垃圾袋，或是存储辐射污水排列整齐的巨型铁罐；同时，公众的注意力被转移到奥运复兴福岛的举措上。核电站的内部，是镁光灯照不到的黑暗。

我们到现在才带读者一窥究竟，并不是因为发生爆炸的核电站不是重点，而是因为它太沉重了，沉重到让人难以呼吸。

核废料清理的最终目标是冷却以及——如果可能的话——清除这三个反应堆内部在事故发生时所含有的铀和钚燃料。日本经济产业省和东电2019年2月25日在东京举行联合记者会，介绍福岛第一核电站报废工作现状。东电福岛第一核电站废堆负责人小野明介绍，1至4号反应堆全都处于低温停止状态，5号、6号机组由于备用电源未被摧毁，受损较小，已于2014年1月报废处理（东电原本不想报废5号和6号机组的，是在2013年首相提出后，经过“内部认真研究”才不情不愿地决定报废）。事故发生时没有运转的4号反应堆乏燃料池中的1535根燃料棒已于2014年底全部取出。

就是说，4至6号机组的问题已经基本解决了。可是，发生堆芯熔化的1至3号反应堆乏燃料池中还保存着1600多根燃料棒。

用于存储废弃核燃料棒的冷却池

废弃燃料棒被存储在反应堆的冷却池中。乏燃料棒会释放出很强的辐射，若不持续进行冷却，会因高温而发生熔融。东京电力公司希望在清除了足够的放射性瓦砾后，可以开始清理废弃燃料棒。

取出乏燃料棒的作业非常困难，然而更大的挑战是清除熔毁事故发生时反应堆堆芯正在使用的燃料。根据国际废堆研究开发机构（IRID）的研究，共有257吨的核燃料发生堆芯熔毁，熔毁后的燃料棒和压力容器内的其他金属物质混合起来，总重达到880吨[1]，比1979年美国三哩岛核电反应堆局部熔融后取出的残渣多将近6倍。问题是，没有人知道这些极高辐射的熔化核残渣的情况和准确位置。按照计划，这些容器将被完全密封，注满水，然后使用机器人来查找并清除熔化的燃料碎片。但受到污染的瓦砾废墟、致命的辐射水平和辐射泄漏的风险，使这一任务比蜗牛速度更慢地展开。

下面让我们逐一检视每个机组的状况。

1号机组

1号机组目前仍处于调查阶段，内部残存燃料棒392根。由于发生核事故时引发氢气爆炸，导致1500多吨被炸毁的屋顶和钢筋散乱在乏燃料池上和周围，阻碍了从乏燃料池中取出核燃料棒的进度。

2017年，东电修改废堆进度表，把原定2018年开始取出核燃料的任务推迟三年。计划在2021年底之前将1号机组的瓦砾清除完毕。1号机组厂房屋顶坍塌，为了防止燃料棒取出时造成放射性物质飞散，须设计一个大型防护罩覆盖整个厂房顶部，防护罩预计在2023年完工，燃料棒取出作业也就随之顺延到2023年才开始。

据日本共同社2019年12月20日报道，1号机组乏燃料池燃料棒的取出作业，由于工程面临诸多问题，东电和日本政府决定，在原计划2023年启动作业的基础上，再推迟约5年，到2027-28年才开始。[2]

至于熔化的堆芯，东电此前推断，1号机组堆芯中大部分核燃料“应该”已穿透反应堆压力容器，掉入安全壳内，“很可能”堆积在安全壳地下。至于掉到了哪里，因为辐射太强，只能靠机器人去一探究竟。东电于2017年3月18日通过自动行走机器人，对1号机组反应堆安全壳内部实施调查。这款蝎型机器人配备了测量仪和防水相机。机器人在距离安全壳底部约30厘米的污染水中，测得辐射值最高为每小时11西弗；在距离安全壳底部约1米的污染水中，测得辐射值为每小时6.3西弗。这说明在距离安全壳底部越近的地方，辐射越强。堆芯熔化后的核残渣可能落在了安全壳底部。各种推断没有怎么提到一个更为可怕的可能性，就是核残渣穿过了安全壳底部。

2019年3月28日，日本“国际反应堆报废研究开发机构”（IRID）展示了将调查1号机组反应堆的6种船型机器人。该机器人具备潜水功能，可进行全方位拍摄。

日本政府和东电宣布于2020年制定取出1号机组内核残渣的方案，并计划于2021年内，即福岛核事故发生10年后，开始取出堆芯熔化的核残渣。预计彻底完成反应堆报废工作需要30至40年时间，即到2041至2051年才有可能完成。[3]

2号机组

2号机组内部残存615根燃料棒，一度被认为是形势最严峻的。

2017年2月16日，由东芝企业特别设计的机器人，前后搭载摄像头，可如蝎子一般后部翘起变换拍摄角度，进入2号反应堆安全壳中，推测出辐射剂量达到惊人的每小时530西弗，是之前测得的最大数值的7倍多。人类暴露此处数十秒即告死亡。特制的机器人“蝎子”原来设计可以在内工作十多小时，但在极高的辐射下，撑不过两小时，也因面对故障无法行走，未被回收，陪葬在安全壳内。此次正式调查宣告失败。

东电对拍摄的影像进行分析，推定辐射数值，“部分”确认2号反应堆内部的一些状态。比如压力容器正下方存在疑似熔落核燃料的堆积物。格栅状支架平台也有部分脱落穿孔，长宽约1米，推测是因高温核燃料掉落而熔化变形造成的。这次拍摄到一个大洞，意味核燃料已经腐蚀穿透了原本应该待的压力容器。也就是说，核物质已经突破了第一、二层防护，从压力容器底部向第三层防护侵蚀。无人知晓第三层防护有否被侵蚀。

2号机组压力容器下方的支架平台出现大洞，附着大量疑似核燃料。

2019年2月，东电声称调查迎来转机，对外公布上，详细描述这次的操作：调查于2月13日上午7时至下午3时进行，由于安全壳内辐射量极高，使用了可远程操作的使用2根“手指”开闭的装置，从位于反应堆压力容器正下方的网格状作业踏板脱落部分，用缆绳把导管前端装置垂吊至安全壳底部，在6处触碰堆积物。其中5处确认有数厘米大的小石状堆积物与棒状构造物可以移动，一部分最高可拿起至5厘米。这些堆积物均有一定硬度，没有坍塌或变形。

东电公关大山胜义在记者会上表示：“通过实现移动，证明了能够取出燃料碎片。然而对于无法夹住取出的物体，还需研发相关设备。”就是说，未能取出呈粘土状的堆积物。记者会给出的印象，是清理工作有大进展，高科技的机器人完成了任务。可是，细想一下，大书特书的机器人的成就，是把一个数厘米大的粒状碎片拿起至5厘米。堆积在2号机组里的核残渣有多少吨？本来这是理所当然接着要问的问题，可是镁光灯照着的是机器人小英雄。

机器人拿取福岛2号机组内的类似卵石的核燃料残渣

东电说，要先建燃料棒的收纳设施，因此实施取出作业还需要一定的筹备期。按照政府2019年12月宣布的计划，2号机组原计划启动作业的2023年，推迟1至3年到2024-26年。

3号机组

据日本广播协会2019年4月15日报道，3号机组第一次燃料棒取出工作从最初的计划推迟了4年4个月。取出3号反应堆乏燃料池中566根燃料棒的计划一再延期，主要原因是3号机组厂房顶部辐射量未降至预期水平。同时，东电要在3号机组上方加盖顶罩，以防止取出乏燃料棒时放射性物质飞散。一切顺利的话，3号机组未使用过的52根燃料棒计划在2021年3月前全部取出。

东电2017年7月19号公布了首次使用水下机器人拍摄的3号机组内部的状况。机器人有30厘米长，12厘米宽，取名“小太阳鱼”。仅仅是把小太阳鱼机器人及其支持装置送入核反应堆所在的混凝土建筑内就用了两天时间。四个独立的团队轮流设置控制面板、电缆卷筒和机器人需要的其他设备，即使是穿着全套防护服，每组工作人员也只能在建筑物内呆上几分钟，当一个团队达到每日最大辐射剂量时，就会被其他团队取代。在进入反应堆内部的第二天，“小太阳鱼”记录到反应堆内铀燃料棒融化的第一个迹象。机器人拍摄到的水下画面显示，3号机组受损严重，但熔落的核燃料并未被发现。 

据日本《福岛民报》2019年12月2日报道，政府当天公布了计划表，首次设定结束时间：从反应堆堆芯移除燃料碎片的工作将从2021年开始，预计2031年结束。4号机组已经清理完毕，但1到3号机组内仍有4741份核燃料残渣。这些核燃料残渣被取出后，将被放置到核电站其他建筑物内的公共水池内。可是，公共水池目前只能容纳666份残渣。

有些人认为，放射性物质可能无法安全地被清除，因此建议让它保留，然后像当年切尔诺贝利事故一样，修建一个混凝土和钢制的石棺，将整个福岛核电站彻底封闭起来。但到现在为止，反应堆里面的情况还没能掌握，堆芯熔化后核废料残渣还不知道在哪，也未完全冷却。所以，像切尔诺贝利核电站那样用水泥封存根本不可行。

估计所有辐射污染固体废料，加上反应堆的核残渣，到2030年总共达77万吨。政府说，等到2028年才完成制定方案，看如何分类、除污、储存。[4]

东京电力公司在2019年曾夸口说，在350万平方米的厂区里，只要穿上一件标准的连体衣，戴上一次性面罩，就可以抵达96%的区域。其余的4%高辐射区，指的就是三个被毁的反应堆。然而即使在辐射量最小的3号反应堆，就算装备齐全也不能在里面待超过十分钟。因此所有的希望被寄予在机器人身上。日本原子能机构甚至在核电厂附近建立了一个研究中心，模拟核电站内部的情况，让来自全国各地的专家尝试通过新的机器人设计来清理废墟。一个小时车程外还有一个机器人试验场。

不过，辐射太高，连机器人也罢工。自动机器人要么自动关闭，要么会在意想不到的地方被变形的障碍物卡住。机器人还必须足够灵活，以避免干扰到易挥发的熔化燃料棒。这是在玩世界上最致命的电脑操作游戏。2016年12月，尾部装有相机的机器人“蝎子”执行了两个小时的任务后就被熔化的金属块卡住，葬身2号反应堆。日本东芝花了两年半的时间来开发这款机器人，具体金额不详。

经过改进的、用于进入反应堆探测情况的机器人,看起来有点像玩具

研究公司ABI的分析师莱恩·惠顿(Rian Whitton)表示:“福岛事件是一个令人羞愧的时刻。”“这显示了目前机器人技术的局限性。”[5]

前面问了，机器人“蝎子”成功跑进2号机组把一个数厘米大的粒状碎片拿起至5厘米。那么，堆积在1、2、3号机组里的核残渣有多少？答案是约有250吨极高辐射的熔化核残渣，位置不明。如果有人怯懾地低声问：要多少机器人工作多少年，才能把250吨粘土和粒状的熔化核残渣取出？取出后储存在哪？如何储存？这个问题太不合时宜了。

日本政府和东电没有答案。看来全球最棒的科学家，也没有答案。

东京电力公司高级顾问莱克·巴雷特（Lake Barrett）说，“这相当于把人送上月球。” 巴雷特曾在美国能源部民用放射性废物管理办公室担任代理主任，还负责过三哩岛核事故的清理工作。他所说的“这”，指的就是研发机器人来进行福岛第一核电厂的报废工作。在科学如此“昌明”的今天，人工智能似乎可以随时取代人力，然而面对像福岛这样的核灾难局面，人类几乎束手无策。在这副棋盘上只能走一步算一步，装扮成有进步。赌注却是全球的生态环境和人类的存活。一着不慎，满盘皆输。

注释：

[1] “除了福岛核污水，日本还面临着一个人类未曾经历过的挑战……”，瞭望智库驻东京观察员，2020年11月2日

[2] 《防放射性物质飞散 福岛核电站推迟取出两个机组燃料棒》，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1653573397773351647&wfr=spider&for=pc

[3] <推迟4年多，日本今天开始取出福岛核电三号机核燃料棒>，https://www.guancha.cn/internation/2019_04_15_497695.shtml

[4] “Japan revises Fukushima cleanup plan, delays key steps”, 2019年12月27日，https://apnews.com/d1b8322355f3f3.1109dd925900dff200

[5] Roger Cheng: “For Fukushima's nuclear disaster, robots offer a sliver of hope”, CNET, 2019年3月9日