福島第一核電廠的汙染處理水只能排到大海?一次搞懂含氚處理水是什麼

10號,日本環境大臣原田義昭在內閣會議結束後的記者會上,面對記者的採訪,表示自己認為福島第一核電廠的「處理水」(処理水)除了釋放到海洋之外,印象中沒有其他的辦法。

文章上線時間:2019.9.11
增修時間:2019.10.30,修正內文並新增「告示濃度限度比」小補充
增修時間:2020.10.16,新增後續進度

Photo by Tim Marshall on Unsplash

認識「處理水」之前,要先認識「汙染水」

在福島第一核電廠事故後,因為降雨或地下水流經福島第一核電廠 ❶❷❸號機組廠房的水,因為接觸到廠房內部的熔渣(冷卻凝固後的熔融燃料棒),而含有高濃度的放射性物質。這些含有高濃度放射性物質的輻射汙染水,簡稱「汙染水」(汚染水)。

「汙染水」對策:擋水+抽水雙管齊下

為了防止「汙染水」的量越來越多,東京電力公司(以下簡稱「東電」)在福島第一核電廠的 ❶❷❸❹號機組外,靠近陸地一側加裝凍土牆,防止地下水繼續流經 ❶❷❸號機組;在靠近海岸一側加裝擋水牆,防止流經 ❶❷❸號機組受到輻射汙染的「汙染水」流入海洋;並在 ❶❷❸❹號機組附近裝設水井汲水,調節地下水位高低,並試圖讓廠區內的「汙染水」量不要再擴大。

「汙染水」每天發生中

然而,因為降雨還有調節地下水位的關係(*),即使東電每天都在汲水,目前(2019/9/9的資料由此去歷年資料點這裡)每天都還有約 92立方公尺的水會流進福島第一核電廠的 ❶❷❸❹號機組廠房內。

*調節地下水位為什麼會讓「汙染水」增加?

因為水壓差的關係,水會從水壓高(水位較高)的地方流向水壓較低(水位較低)的地方。如果一口氣將 ❶❷❸❹號廠房內的地下水全部抽乾,只會讓廠區外沒有受到汙染的地下水不停流入廠房內。所以要如何調整廠房內外的地下水位高低,是一大重點。

在做法上,必須要讓外界的地下水位>❶❷❸❹號廠房內的地下水位,才不會讓 ❶❷❸❹號廠房內的汙染水流到廠房外,但這麼做又會讓汙染水的水量日益增加⋯⋯

從「汙染水」到「處理水」

這些收集來的「汙染水」,都會一桶桶裝好擺在福島第一核電廠廠區內部,接受東電管理與進一步處置。

這些收集到的「汙染水」,首先會送到「銫吸附裝置」(セシウム吸着装置),除去銫(Cs)和鍶(Sr)。除去銫和鍶的「汙染水」,再經過淡水化裝置(除去水中的鹽分)後,稱之為「鍶處理水」(ストロンチウム処理水)。這種「鍶處理水」,可以作為 ❶❷❸❹號機組的冷卻水回收再利用。目前(2019/8/22)福島第一核電廠內部共存有 89,170立方公尺的「鍶處理水」。

圖為「汙染水」到「處理水」的淨化流程。圖片出處:東京電力公司

絕大多數的「鍶處理水」,會被送到「ALPS多核種除去設備」,將 63種放射性核種的 62種放射性核種去除。「ALPS多核種除去設備」唯一不能去除的放射性核種,就是氚(H-3)。經過「ALPS多核種除去設備」處理過後的「鍶處理水」稱之為「處理水」(処理水),也有人稱之為「含氚處理水」(トリチウムを含んだ処理水)。目前(2019/8/22)福島第一核電廠內部共存有 1,062,714立方公尺的「處理水」。

想要知道目前福島第一核電廠的「處理水」水量,上東電的網站上都能即時看到,有英文版

「處理水」滿足標準,理論上可以排放

這些經過一連串除放射性核種淨化處理的「處理水」,有效輻射劑量已經低於日本的國家標準每年 1毫西弗(mSv/year),也低於日本政府訂定的「告示濃度限度比」或稱「告示濃度比総和」標準。按照法規,只要這些「處理水」的有效輻射劑量和告示濃度限度比都低於標準,就可以將這些「處理水」釋放到自然環境之中。

*什麼是「告示濃度限度比」或「告示濃度比総和」?

當廢水中有一種以上的放射性核種,則須考慮「告示濃度限度比」。「告示濃度限度比」指的是,各個核種實際濃度佔該核種告示濃度比值的加總。 由於日本政府針對不同核種設有不同的「告示濃度」(告示濃度=該核種的輻射劑量容許值),若要將有一種以上的放射性核種的廢水排到環境中,則所有核種的濃度都必須要低於該核種的「告示濃度」,並且【告示濃度限度比=各個核種實際濃度佔該核種告示濃度的比值的加總起來的數值】必須要小於 1,才可以將廢水排至環境中。

然而,即使這些「處理水」的輻射值已經低於政府標準,而且經過「ALPS多核種除去設備」淨化過的「處理水」,只剩下氚(H-3)這一個自然界很常見的放射性核種(氚(H-3)是氫(H-1)的同位素,氚的性質基本上就和氫一樣,自然界中的水也會有氫的同位素氚,透過日常生活的飲用水,我們人體內也會有氚,但進到人體內的氚都能代謝到體外,不成問題)。因為社會上的反彈,福島第一核電廠內的這些「處理水」,遲遲沒有被釋放到自然界中。

排到海洋是最經濟的選擇

2016年6月,氚水專案小組(トリチウム水タスクフォース)針對「處理水」的處理方式,提出了(1)注入地層(2)排放到海洋(3)以水蒸氣的方式排放到大氣之中(4)電解氚水轉換成氫氣釋放到大氣之中(5)埋到地底下,共 5個方案。雖然當時這個氚水專案小組並沒有作出決定,到底哪一個方案比較好,但從資料中可以看出「排放到海洋」在成本考量上是最有經濟效益的。日本原子能規制委員會的更田豊志委員長也說:「稀釋後(將處理水)釋放到海洋,是現實上唯一的選擇。」

這一次,原田義昭說了「在我的印象中,只有(將處理水)排到海洋這一個方法」、「想了很多方案,但真的可以選擇的選項不多」。當記者進一步反問原田義昭「是否要將(處理)水釋放到海洋中,來稀釋掉(處理水)」,原田義昭接下來的回答才重要。

「這是極為重要的話題,不能草率回答。首先必須要確實地(向大眾)說明安全法規和科學上的標準。要避免風評被害,要有誠意地對內、對外說明,我認為這是比任何事情都還要重要的事。我想,全體政府今後會慎重地進行討論。」

為什麼挑在卸任前說這種話?

既然將這些「處理水」排到海洋,是最經濟實惠的做法。日本政府遲遲不敢將「處理水」排到海洋,就一定和海洋、漁業有關。當地漁夫或漁業相關業者擔心,如果政府將這些「處理水」排放到海洋之中,就有可能再度造成漁業的「風評被害」。

事實上,上個月經濟產業省的「多核種除去設備等処理水の取扱いに関する小委員会」,在睽違 7個月再度召開的會議上,經濟產業省針對「處理水」的問題,又提出了在福島第一核電廠廠區內長期保管的新方案。

福島縣漁業協同組合連合會的野崎哲會長便批評道,今天原田義昭特別挑在安倍晉三公布最新內閣名單的前一天說出這種話,而不是選在就任環境大臣的當下時,呼籲當局討論「處理水」的解決方案,這是很不負責任的做法。

OS:在原田義昭說完這席話之後,下午就傳出安倍晉三有意讓小泉進次郎接環境大臣。至於小泉進次郎會怎麼回應原田義昭丟下的這顆震撼彈(只有將「處理水」排到大海這個辦法),還有待接下來的報導。
但其實我個人對於小泉進次郎會怎麼回應「處理水」問題,我更在意的是小泉進次郎的未婚妻現在懷有身孕,到底小泉進次郎會不會、能不能請到育嬰假,才是我在意的亮點。

將所有的「處理水」排到大海要多久?

法政大學客座教授宮野広針對目前福島第一核電廠的狀況,計算了如果將福島第一核電廠內所有的「處理水」,以目前既有的設備排放到海洋之中,需要耗費多少時間?結論須 17年又 4個月左右。

根據宮野広的計算,福島第一核電廠的 ❺❻號機組各有 3台輔助型冷卻水汲海水幫浦(補助冷却水海水ポンプ),這個設備原本是要用來抽取海水,作為反應爐的冷卻水。❺號機組的幫浦,每台每小時可以處理 1,800公噸的水,❻號機組的幫浦每台每小時可以處理 2,800公噸。

目前福島第一核電廠內約有 950桶水,當中有 105萬公噸含氚「處理水」。根據日本法規,日本核電廠要排放含氚水時,必須將氚濃度稀釋到每公升 60,000貝克(Bq/L)以下。但福島第一核電廠的狀況特殊,所以須將氚濃度稀釋到低於每公升 1,500貝克(Bq/L),才可以將「處理水」排放到海洋之中。

因此,如果要將福島第一核電廠內的「處理水」排放到海洋之中,必須要將這些「處理水」的氚濃度稀釋到輻射值低於每公升 1,500貝克(Bq/L),這麼做會讓「處理水」的水量變成 6億9,930萬公噸。如果交替使用 ❺❻號機組的幫浦,365天24小時運轉,需要 17年又 4個月左右,才能將「處理水」全數排放到海洋之中。

值得注意的是,宮野広曾在 2016年進行過類似的計算,但當時得出的答案只需要 7年又 1–4個月。宮野広表示,這是因為兩次計算的假設不同,這一次的計算只是一個例子,調整假設可以縮短處理時間,但要處理完所有的「處理水」,都需要經過好一段時間,該是冷靜討論「處理水」最終處理方式的時候了。

關於福島第一核電廠「處理水」的現況,可以參考東京電力公司的網站(日文版請點此英文版按這裡)。如果想要知道更完整關於福島第一核電廠「汙染水」問題,以及目前是怎麼處理「汙染水」的,可以參考《福島第一核電廠廢爐全紀錄》(臉譜出版),翻到最後面的版權頁可以看到我的名字(這是文末彩蛋的概念)。

2020.10.16 後續更新

每日新聞》與《讀賣新聞》報導指出,根據政府內部相關人士透露,目前內部已經確定要將福島第一核電廠的「含氚處理水」經稀釋後排放到大海,以解決福島第一核電廠區在 2022年夏天就沒有多餘空間可以設置特製水槽存放「含氚處理水」的問題。

事實上在今年 2月的政府有識者會議上,報告書中就已經做出「排到大海」比「蒸發成水蒸氣後再排放到大氣之中」來得更實際的結論(OS:這種結論居然需要花這麼長的時間⋯⋯這不是用腦袋想一下就知道了嗎,把這些水全部換成水蒸氣是要浪費多少熱能==)。

目前計畫上,「含氚處理水」中的氚濃度必須要稀釋到低於最高日本標準值的 40分之 1以下,才能排到福島海灣(還記得大阪雙簧二人組吉村陽文和松井一郎的幹話嗎~怎麼可能運到大阪灣排放!)。此外,如果要將「含氚處理水」稀釋後在排到大海,需增添設備並經過原子力規制委員會的審查,約需耗費 2年左右的時間。在這之後預計花 30年才能將目前存放的這些「含氚處理水」排到大海。

不過本案從提案到現在,一直都遭到漁業相關團體強烈的反彈,目前政府和漁業團體間尚未達到共識。

本月召開廢爐・汙染水對策相關閣僚會議時,將會正式拍板定案。


參考資料

  1. 環境相「処理水は海洋放出しかない」福島第一原発
  2. 処理水ポータルサイト|東京電力
  3. 【原発最前線】トリチウム含む処理水の海洋放出に批判続出 「報道」が反発煽る? 公聴会の議論かみ合わず
  4. 原発処理水「海へ放出するしかない」…所管外の環境相が言及
  5. 福島原発の処理水、海洋放出に17年 専門家が試算

本文同步刊載於【關鍵評論網】、【泛科學

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