福岛的放射性废水困境

“福岛”一词在2011年3月在日本海岸的福岛第一核电站发生了核灾难，在全球范围内广为人知。该工厂的灾难-距东京以北约三小时车程太平洋-发生9.0级地震和海啸，使关键控制设备泛滥，并引发了灾难。近十年来，工厂的工人用水冷却了残骸。现在，发电厂的所有者东京电力公司（TEPCO）面临着一个新问题：如何处理现场堆积的放射性水。

每个反应堆都包围着铀球棒。铀具有天然放射性，并经历一个称为裂变的过程，它的原子以可预见的速度衰减或分裂，从而散发中子和热量。在反应堆燃料中，这种自然能力得到了利用-中子与其他铀原子碰撞，并在连锁反应中将它们分裂开。产生的热量用于烧开水，从而驱动蒸汽轮机并发电。核反应堆通过用吸收多余中子的“控制棒”包围燃料棒来控制裂变率。为了保持燃料冷却并避免过热和熔化，将其浸入水中。地震发生前，福岛县的六个核反应堆中有三个正在使用中，运转平稳，可发电。

然后地震来了。该工厂的反应堆经受住了损坏，但失去了动力。随后的海啸淹没了关键的操作设备，冷却系统停止工作，引发了故障。工人们最终遏制了这场灾难，但他们不得不将闷烧现场保持凉爽近10年，向倒塌的​​建筑中抽水。现在，该工厂拥有大量的废放射性水，无处可放。

我们在不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的海洋化学家和海洋学家杰伊·库伦的帮助下，解开了这个沿海难题。

当反应堆损坏时，它们的自动关闭和保障系统就会失效，冷却系统也会失效。裂变加速，直到燃料温度高到足以液化，然后燃料棒实际上开始熔化。工人们疯狂地将海水直接泵送到破碎的反应堆上方并暴露出燃料，从而使建筑物中积聚了高放射性的水并渗入工厂周围的地下水中。 “自2011年以来，这一过程一直在继续，”抽水的库伦说。 “燃料仍然很热，仍然需要保持凉爽。”

尽管其中一些水可以重新用于冷却热的反应堆，但其中的一些水在与反应堆接触后必须加以容纳和存储。卡伦说：“ TEPCO…已将工厂的大部分场地用作存储区，并建造了储水罐来储存水，因为实际上它们……别无选择。”到2020年，水箱中的水量将刚好超过100万吨。东京电力公司估计，到2022年，该场地的空间将不足以容纳新水箱，而且被污染的水还在不断堆积。

“当燃料燃烧时，”库伦解释说，“它以可预测的方式产生放射性元素，因此[TEPCO]清楚地知道其中存在什么元素。”该公司表示，废水中可能含有多达62种不同的放射性元素，但仅列举了其中几种，包括致癌的铯137和锶90。东京电力公司在2018年表示，尽管经过了几次“清洁”步骤，但储罐中这些同位素的含量仍超过安全限值。为了使任何风险分析都更加棘手，TEPCO对仍然存在于水中的放射性元素的完整清单含糊不清。

收集的废水通过树脂珠过滤，该树脂珠具有的电荷会吸引放射性同位素，包括铯和锶。然后将这些珠子作为标准放射性废物存储。

大部分水还经过进一步处理，包括先进的液体处理系统（ALPS），可将带电粒子从水中剥离出来。 ALPS不会删除所有内容；它在水中留下了氢同位素called。 un对生命无害，尽管大剂量的影响未经测试。

这些废水有哪些处置选择？日本为什么要考虑海洋？

处置选项非常有限。由于剂量决定毒性，因此任何方案都必须尽可能地稀释放射性水。一个专家小组聚集在一起，寻找着重于两个潜在选择的解决方案：将水蒸发并将其从很高的烟囱中分散到大气中，或将其倾倒在海洋中。

专家小组在2020年建议日本政府，海洋倾倒是可取的。负责核监测的联合国组织国际原子能机构同意这是可行的。东京电力公司表示，如果获得批准，坦克中的水将在几十年内缓慢释放到福岛海上。卡伦指出，存在不倾倒水的风险。他说：“通过存储在站点上，您可能会因其他自然灾害或人为错误而面临潜在的不受控制的释放。”

联合国国际海事组织管理《伦敦议定书》，该协定是2006年关于海洋废物的协定，日本已签署该协定。该协议禁止所有的核废料倾倒，因此库伦说，尚不清楚允许倾销的法律选择是什么，但是在任何计划的释放之前，之中和之后进行监控都是至关重要的。

如果将水倾倒在海洋中，会影响人类或海洋生物吗？

无法提前测试海洋倾倒的影响。预测影响的唯一方法是研究先前放射性物质向海洋的释放以及放射性同位素对人体的影响。

铯137和锶90可能有害，因为它们通过与养分钾和钙相同的途径进入细胞。生物体很容易将放射性铯或锶掺入体内，就好像它是一种营养素一样。这些同位素本身无毒，但它们的衰变却有毒。卡伦说：“当它们腐烂时，它们会产生自由基。” “而且它们会攻击细胞内DNA等重要分子，导致复制问题，并引起癌症等疾病。”

铯还可以生物放大（随着其在食物链中的移动而浓度升高），从而在顶级捕食者体内积累。一项研究已将苏格兰沿海海豹中的碳同位素与英格兰塞拉菲尔德核废料处置场释放的物质联系起来。 2011年在日本沿海进行的测量发现，福寿岛事件的放射性铯遍布整个食物网，附近海岸的生物体含量较高。自2015年第二季度以来，所有生物中的铯含量一直远低于日本人类食用的安全限值，但同位素一直存在。

倾倒水的影响仍然未知。卡伦说：“确定对公众和环境的风险是什么，只有在我们确切知道储油罐中的东西后，才能进行。在这一点上，我们还没有。”

邻国对此表示关注。其中一个是韩国禁止从福岛进口海鲜。

反对海洋倾倒的一个关键群体是福岛的当地渔民。卡伦说：“他们的产业及其生计基本上已经被灾难摧毁了。”核事故发生后，该地区的所有海鲜出口都停止了。从那以后，渔民慢慢地重建了自己的产业，任何放射性元素的水平都大大低于安全消费水平。在附近倾倒废水可能会破坏这一新生进程。

日本一直在整个2020年进行会谈和评估方案，并且必须尽快宣布其关于废水命运的最终决定。每一种选择都有风险。清楚的是，渔民，邻国和其他利益相关者只有在知道水中有多少放射性粒子以及什么类型后，才能权衡这些风险。

引用本文：Amorina Kingdon，《福岛的放射性废水困境》，Hakai杂志，2020年11月26日，2020年11月26日访问，https：//www.hakaimagazine.com/article-short/fukushima-radioactive-wastewater-dilemma/。