日本東北部的大部分地區(qū)都已經(jīng)從2011年3月11日的9級地震和40米高的海嘯中恢復過來了。但在福島第一核電站,對于自然災害導致的熔毀和爆炸的清理“仍處于起跑線附近”,福島縣的知事內(nèi)堀雅雄在2月17日的一場新聞發(fā)布會上如是說道。
核電廠所屬的東京電力公司(TEPCO)預計還將花費約30年的時間來徹底回收未損壞的燃料、清除融化后重新凝固的燃料碎片、拆卸反應堆并處理受到污染的冷卻水。
而燃料碎片和污染冷卻水的處理異常棘手,可能會進一步延長清理的時間。日本政府估計徹底關停這四個反應堆所需的費用總計8萬億日元(約合760億美元);但作為智囊機構的日本經(jīng)濟研究中心卻估計,最終的花費可能遠高于這個數(shù)字。
10年前的那場地震切斷了工廠的電力傳輸線,使得工廠只得依賴應急發(fā)電設備運轉,而五十分鐘后海嘯將應急發(fā)電機也沖毀了。停電會導致用于泵送循環(huán)冷卻水的機器停止工作。當反應堆堆芯由于過熱而開始融化,放射性的蒸汽和氫氣從反應堆的壓力容器中逸出,聚集在三座建筑物的上層,并最終導致了爆炸,將屋頂和墻板炸毀,沉降物被噴涌擴散到了附近的社區(qū)。
盡管四個反應堆是相似的,但融化和爆炸對它們的損壞卻略有不同。因此,必須要建造四個獨特的結構來支撐起重機,以安全地回收建筑上層未被損壞的核燃料。清除這些燃料的工作預計將會持續(xù)到2031年。
過去,現(xiàn)在,未來
在福島第一核電站事故中損毀的1-4號機組建造共花費了2370億日元(約合22億美元),前后歷經(jīng)10年。清除完好的核燃料、回收融化后重新凝固的燃料碎片、拆除反應堆以及處理污染的冷卻水等工作則預計還需要30年的時間,花費760億美元。
2011年3月11日,在當日9級地震發(fā)生時,1、2、3號機組正處于運行狀態(tài)。地震沖擊到核電站后,三個反應堆自動停止了裂變反應,但海嘯切斷了反應堆冷卻系統(tǒng)的電源。
2011年3月15日,當冷卻系統(tǒng)癱瘓后,1、2、3號反應堆內(nèi)部的熱量不斷積累,最終導致核燃料開始融化。蒸汽和氫氣聚集在1、3、4號機組工廠的上層并引發(fā)爆炸。2號機組中的氣體則在爆炸前被排出。
2021年3月,由于損毀的程度和現(xiàn)場情況的不同,每一個機組都需要一個獨特的結構和策略來回收未損壞的燃料和燃料碎片。預計2022年將開始嘗試清除2號機組內(nèi)的燃料碎片。污染的冷卻水被儲存在超過1000個水箱中(圖中未顯示)。
一號機組:計劃于2023年完工的掩體會在清理碎片的過程中防止灰塵逸出。對于燃料的清理工作將于2027年開始。
二號機組:該建筑后方的結構將于2024年開始被用于回收615塊燃料組件(成束的燃料棒)。
三號機組:鋼筋框架支撐著桶狀的屋頂和燃料處理設備。對于566個燃料組件的清理預計將會在這個月完成。
四號機組:四號機組上方的懸臂結構裝有一臺起重機,早在2014年12月就已完成對1535塊燃料組件的清理工作。如今燃料碎片已清理干凈。
對于燃料碎片的清理是一項更加艱巨的任務,目前仍無法預知完成的具體日期。東京電力公司相信仍有一些碎片殘留在反應堆堆芯;一些碎片可能掉落在反應堆壓力箱的底部,散落在堆芯周圍;另一些可能已經(jīng)將壓力箱熔穿,掉落在反應堆底部的混凝土層上。
人們已使用遠程操控設備在被高度污染的反應堆區(qū)域,嘗試確認燃料碎片散落的位置和周圍的情況。但是,內(nèi)堀雅雄表明“目前為止我們還無法準確地掌握熔融燃料的具體狀況”。到2022年,工作人員將測試遠程操控機械臂以清除被懷疑掉落在2號機組反應堆底部的少量燃料碎片。
另一主要的挑戰(zhàn)則是如何處理那些在反應堆周圍循環(huán)給燃料降溫的被污染的冷卻水。初步地處理能夠清除大多數(shù)的放射性元素,但是無法去除氚,它是氫的一種極難捕獲的同位素。過去的十年間收集了超過124萬噸受氚污染的水,儲存在1000多個水箱中,幾乎堆滿了福島第一核電站的每一個角落。
由于氚只會釋放低能的β粒子,放射性風險較小,其對健康的危害是有限的。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省指出在海洋和大氣中也存在氚,并據(jù)此辯護將這些污染冷卻水逐漸排入海洋或大氣的提議。但此提議遭到了比鄰國家、環(huán)境組織、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的強烈反對。政府官員表示還沒有做出最終的決定。
伍茲霍爾海洋研究所的海洋化學家Ken Buesseler表示,經(jīng)處理后的水中所含有的釕、鈷、鍶、钚等同位素也令人擔憂。東京電力公司表明他們會將這類物質的含量“盡可能降到最低”。據(jù)東京電力公司估計,到2022年夏季將不再有空間存放更多受污染的水。
(編輯:逍遙客)
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