【2023年版Q&A】一次搞懂關於日本福島第一核電廠「廢水」排放大海的9個常見問題

本週,國際原子能總署(IAEA)署長葛羅西(Rafael Grossi)前往日本視察福島第一核電廠,並為福島第一核電廠含氚處理水(処理水)排放方法背書,認定目前日本方面提出的做法從科學的角度上是安全的,同時也 承諾 IAEA 自 2011 年進駐福島以來,將會一直待到福島第一核電廠含氚處理水排放工程結束為止。

目前關於排放福島第一核電廠含氚處理水的所有檢查作業都已經在本週五(7/7)完成,只要日本政府一宣布即可正式排放含氚處理水。目前 最新消息透露,日本政府內部考慮在 8 月下旬才開始排放,但正式開始排放的日期就需要等日本政府官方宣佈。

長年追蹤本站(石川カオリ的日本時事まとめ翻譯)的網友應該都知道,本站最早就是做日本核電新聞起家的。福島第一核電廠事故相關議題一直都是本站長期關注的焦點,關於含氚處理水的事情也發過數篇文章,今天還是想借這個機會重新整理一次大家最常見的 Q&A 問題,也歡迎大家購買《福島第一核電廠廢爐全紀錄》了解更多關於福島第一核電廠廢爐(除役)的議題。

(當初《福島第一核電廠廢爐全紀錄》這本書是我建議台灣的出版社引進的,中文初譯稿完成後也是我協助校訂的,所以中文版書末版權頁有我的名字,不過這本書是 2016 年出版,「ALPS處理水/含氚處理水」後續處理問題是在這之後才決定的,所以書中沒有著墨太多)

什麼是「ALPS處理水/含氚處理水」?

「含氚處理水」,或是 日本台灣交流協會定調的譯名「ALPS處理水」,指的是在福島第一核電廠事故後,流經福島第一核電廠遭到放射性核種污染後,經過 ALPS 多核種除去設備淡化放射性物質的濃度後,基本上除了「氚」以外都是遠低於標準值的廢水。

這裡加了「基本上」3 個字是因為,ALPS 多核種除去設備上路之後發現,實際打造出來的 ALPS 多核種除去設備成效並沒有設計之初預想的效果那麼好。如果流經福島第一核電廠的水只有經過一次 ALPS 多核種除去設備的過濾,還是會有部分放射性核種的濃度超標。

那該怎麼辦?一次不行就兩次:目前已經確定只要用 ALPS 多核種除去設備過濾兩次,含氚處理水當中放射性核種的濃度,就只有「氚」這一種放射性核種去不掉,而這是原本在設計 ALPS 多核種除去設備之前,就已經可以確定的結果。

關於「ALPS處理水/含氚處理水」的完整介紹,請參考舊文《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

為什麼只有「氚」去不掉?

元素符號寫作 T、3H 或 H-3 的「氚」是氫的同位素,同位素指的是原子中的質子數一樣,但中子數不一樣的元素。因為氚和氫是同位素,所以它們的物理性質和化學性質幾乎一樣,沒有辦法使用物理方法或化學方法把這兩種物質分開,這也是為什麼沒有辦法用 ALPS 多核種除去設備或是其他方式濾掉氚。

這是當年(2019 年的時候)在台灣還很少人翻譯「處理水」一詞時,我會選擇翻作「含氚處理水」而不是「ALPS 處理水」的原因:非專業領域的華文使用者不太可能聽過 ALPS,比起使用 「ALPS 處理水」一詞還要解釋 ALPS 是多核種除去設備的簡稱,「含氚處理水」更能直覺看出這種水的性質——它含有比較高濃度的氚。

ALPS 內部長這樣,是由好幾個可以用來過濾、吸附放射性核種的設備所組成(攝於 2019/9/3)。

「ALPS處理水/含氚處理水」安全嗎?

這個問題要分幾個層面來討論。

一般情況下,不是福島第一核電廠的「一般核電廠」都會排放含有「氚」的廢水,我們日常在使用或是飲用的水當中,也有非常非常微量的氚。像台灣對於飲用水中氚的容許濃度標準為每公升 740 貝克,並沒有要求要完全零檢出(數值低到儀器驗不出來)。

所以大家最近可能會在網路上看到,其他國家的核電廠排放的廢水中,氚濃度比福島第一核電廠的「ALPS處理水/含氚處理水」濃度還要高之類的訊息。這是沒有錯的,所有核電廠排放的廢水都有氚。在福島第一核電廠事故發生以前,或是在福島第一核電廠事故之後,世界上除了福島第一核電廠以外所有核電廠的「含氚的廢水」都是直接排到大海裡面,不像福島第一核電廠會把這些水囤放在陸地上的水槽裡。這是因為氚本來是自然界中(包括水)會有的放射性物質,除了人造的方式之外,自然界中本來就有氚(自然界中的氚是宇宙射線進到地球後的產物)。

流經福島第一核電廠的水之所以要「另外處理」,不是因為它還有氚,而是因為含有其他的人造放射性核種。目前日本方面關於福島第一核電廠廢水濃度規範是:

  1. 關於所有放射性核種的整體規範:
    1. 有效輻射劑量低於每年 1 毫西弗(mSv/year)
    2. 由於福島第一核電廠的廢水中有很多種類的放射性核種,針對不同種類的放射性核種有不同的濃度規範,所以針對各個放射性核種實際濃度佔該核種告示濃度的比值總和,也就是所謂的「告示限度比」或稱「告示濃度比總和」必須要小於 1。
  2. 特別針對氚的規範:
    1. 排到大海時,水中氚濃度未達規制基準值(每公升 6 萬貝克)的 40 分之 1,也就是每公升未滿 1,500 貝克;每年總排放量的氚濃度須小於 22兆貝克。
    2. 經海水稀釋後的「ALPS處理水/含氚處理水」,氚以外的放射性核種告示濃度比總和必須未滿 0.01。

只有同時滿足上述條件的「ALPS處理水/含氚處理水」才能排放到自然環境中。

所以「ALPS處理水/含氚處理水」安全嗎?至少從科學的角度來看,只要「ALPS處理水/含氚處理水」滿足目前的輻射劑量標準,沒有超標,從科學的角度就會認為這是沒有安全疑慮的。

至於準備排放到大海的「ALPS處理水/含氚處理水」在排放前是不是真的有滿足這些標準?就需要定期檢驗。如果不放心日本或是東京電力公司的檢驗結果,國際組織、台灣政府或是民間團體,可以要求到現場抽樣檢驗(理論上日本政府或是東京電力公司應該會很歡迎大家提出檢驗要求,因為越多人去檢驗、大家也都沒驗出超標,對日本來說就是最好的宣傳)。

福島第一核電廠為什麼會有這麼多廢水?

因為雨水和地下水,最主要是因為地下水。在福島第一核電廠事故之後,只要地下水流經福島第一核電廠房底下,或是剛好落在福島第一核電廠廠房上的雨水,都會受到放射性核種的污染。

在福島第一核電廠事故之後,東京電力公司雖然在福島第一核電廠 1-4 號機組外加裝擋水牆,但這並沒有辦法完全防止地下水從四面八方流經福島第一核電廠正下方,產生更多受污染的地下水。所以東京電力公司只能一直汲取流入廠區內、受到輻射污染的水,並將這些抽取上來的污染水放在福島第一核電廠廠區內的水槽中。

地下水問題最棘手的地方在於「調節水位」。地下水位會隨著雨季或旱季有高低起伏,如果一口氣把福島第一核電廠下方的地下水位都抽乾,反而會產生更多受到污染的地下水——因為水會從水壓較高(=水位較高)的地方往水壓較低(=水位較低)的地方流,如果一口氣將福島第一核電廠正下方的地下水抽太多、抽太快,反而會讓更多乾淨的地下水流入福島第一核電廠正下方。

所以福島第一核電廠的污染水對策,就是不停地調節福島第一核電廠內與廠區外的地下水位高低差,在「外界地下水位高於福島第一核電廠 1-4 號機組正下方水位」的前提下(確保只可能是乾淨的地下水流入廠房正下方,而不是受到污染的地下水往外流),抽取福島第一核電廠 1-4 號機組正下方的污染水。

福島第一核電廠內受到輻射污染的廢水(污染水)就是這麼來的。近年,福島第一核電廠每年新增的廢水總量減少的趨勢,2022 年度每日平均產生約 90 公噸的廢水(污染水),是自福島第一核電廠事故以來 最低的數值。但按照目前每日廢水產生量來推算,預計在 2024 年 2-6 月,福島第一核電廠廠區內就沒有空間可以存放更多廢水。

這是福島第一核電廠 1-4 號機組附近,用來汲取地下水的水井(攝於 2019/9/4)。
這是福島第一核電廠 1-4 號機組外的「凍土牆」(凍土遮水壁),利用冷凍技術製作的凍土牆,防止地下水入侵福島第一核電廠 1-4 號機組下方的遮蔽效果比原先的擋水牆好,但還是沒有辦法完全避免地下水流入 1-4 號機組下方(攝於 2019/9/4)。

為什麼一定要把廢水排放到自然界中?

承前,現在所有的核電廠都需要水來冷卻機組,在一般情況下這些使用過後的冷卻水,就會直接排到河流或是大海中,但福島第一核電廠不一樣。

在福島第一核電廠事故之後,只要是流經福島第一核電廠 1-4 號機組的水就會受到輻射污染,這些含有高濃度放射性核種的水並不能直接排到自然界中。從事故發生之初截至目前,這些受到輻射污染的水被汲取出來後,都存放在福島第一核電廠廠區路面上的水槽中。

但是福島第一核電廠的腹地已經快要不夠存放這麼多水(aka 水槽)了,所以就需要想辦法處理這些存放在路面上的「ALPS處理水/含氚處理水」,而將「ALPS處理水/含氚處理水」排到自然界中就是能減輕福島第一核電廠腹地壓力的做法。如果只是找一塊地將「ALPS處理水/含氚處理水」的水槽移動到福島第一核電廠區外,遲早也會面臨腹地不夠的問題,長距離移動這些裝有「ALPS處理水/含氚處理水」的水槽,反而會增加水槽破損等風險。(裝滿水的水槽 1 個就有 1,000 公噸,非常不好搬運⋯⋯)

這是福島第一核電廠內最早期緊急搭建的蓄水槽,現在這種焊接拼裝式的水槽已經沒有再使用了。(攝於 2019/9/4)
現在福島第一核電廠內用來存放污染水(廢水)的水槽都是這種一體式的水槽(攝於 2019/9/4)。

「ALPS處理水/含氚處理水」除了稀釋後排入大海之外,還有哪些方法?

長期追蹤本站的網友可能會記得,排放方式最一開始是有 5 個方案的。這 5 個方案分別是:

  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

後來經過評估後認為,稀釋後排放到大海是最經濟實惠的做法,所以後續討論就只有針對稀釋後排放到大海的做法進行討論。

實際上要怎麼將「ALPS處理水/含氚處理水」排入海洋?

目前福島第一核電廠內的水循環如下:

  1. 在福島第一核電廠廠房內的水循環:
    雨水或地下水進到福島第一核電廠廠房底下,把這些水汲取出來後,先降低銫(Cs)和鍶(Sr)的濃度,再經過除去水中鹽分的淡水化設施。沒有鹽分的水作為福島第一核電廠廠房內的冷卻水循環使用,含有鹽分的部分,接著利用 ALPS 降低放射性濃度,形成所謂的「ALPS處理水/含氚處理水」。
  2. 儲存:
    在福島第一核電廠陸地上的「廢水」,都是以水槽進行管理、儲存,每一桶水槽內的放射性核種濃度略有不同。
  3. 從福島第一核電廠到海洋:
    存放在地面水槽中的「ALPS處理水/含氚處理水」滿足排放濃度後,以「1 比 >100」的比例將「ALPS處理水/含氚處理水」與海水混合、稀釋,讓「ALPS處理水/含氚處理水」的氚濃度降到每公升 1,500 貝克以下、每年氚排放量小於 22 兆貝克,才能透過海底管線排放到距離福島第一核電廠 1 公里外的太平洋中。

將「ALPS處理水/含氚處理水」排入海洋的過程,是上述第 3 點的「從福島第一核電廠到海洋」。

將所有的「處理水」排到大海要多久?

按照東京電力公司的試算,「ALPS處理水/含氚處理水」排入海洋的作業流程正式上路之後,最快可能也要 30 年才能完全將「符合濃度標準、可以排放到大海」的「ALPS處理水/含氚處理水」清空。

但就如前面所說,福島第一核電廠每天增加的「廢水/污染水」量會依據當天雨量等因素有變化,東京電力公司 預計 在 2051 年排放完成,是以 2025 年度後每日增加的「廢水/污染水」量只有 100 公噸做計算(現在平均每天增加 130 公噸),是不是真的能照計畫以單日最多 500 公噸、每年運轉 292 天(每年運轉率為 8 成)進行,仍有待正式開始實施之後才能做判斷。

「ALPS處理水/含氚處理水」排入海洋會對漁業有影響嗎?

這個問題可以細分成兩個問題:

  1. 在「ALPS處理水/含氚處理水」排入海洋後,是否會造成福島第一核電廠附近海域的生物(例如:魚)造成健康上危害?
  2. 在福島當地或是附近海域捕魚的漁夫,會不會受到「ALPS處理水/含氚處理水」排入海洋出現影響?

第一個問題的答案比較簡單。基本上符合排放標準的「ALPS處理水/含氚處理水」,不太可能造成附近海域的漁獲立即性的危害。就算是福島第一核電廠事故後不久,雖然有抓到輻射劑量超標的漁獲,但現在這類型的漁獲數量上已經減少許多,輻射劑量超標的漁獲也不能流入市場上販售(更別提台灣、韓國、中國更是全面禁止附近區域的日本漁獲)。

漁獲的問題,也會和是哪一種魚有關。每一種的習性不同,有些會迴游,有些喜歡在海底活動(例如:比目魚),有些喜歡在淺海,有些喜歡在深海,有些移動範圍很廣,有些不太喜歡大範圍移動,有些魚類的壽命較長,有些魚類的壽命較短⋯⋯可以確定的是,最近幾年在福島附近海域捕獲到的魚類,輻射劑量值幾乎都是未檢出(輻射劑量值低到儀器測不出來),輻射劑量超標的漁獲不能在市面上販售。

但這就會接到第二個問題:就算福島附近海域捕獲到的魚,近年輻射值幾乎都是未檢出或是低於標準值,但消費者願不願意購買當地的漁獲就是另一回事。2021 年的舊文《福島第一核電廠含氚處理水確定排放大海後的相關整理》談的就是日本政府與福島當地漁民之間的協議方向。

(全文終)

喜歡「石川カオリ的日本時事まとめ翻譯」的話,歡迎 單筆贊助 或是以每月 5.5 美元(新台幣 160 元)定期定額 贊助小站(每週六定期出刊的「石川カオリ國際新聞電子報」是付費訂閱會員限定的贈禮),讓小站可以走得更長遠。

發表迴響