很難處理的福島核電廠含氚「處理水」是怎麼來的?為什麼有人主張要排進大海?

  • 文/張郁婕(CHANG, Yu-Chieh)

2019 年 9 月 10 日記者會上,當時即將卸任的日本環境大臣原田義昭對於福島第一核電廠的「處理水」丟出了爭議性的討論。

今年(2019)9 月 10 日,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」(日文:処理水)除了釋放到海洋之外,印象中沒有其他的辦法。

這樣的聲明激起一些討論,但實際上處理水的爭議到底在何處?「汙染水」是經過了哪些步驟才成為處理水的呢?處理水排入海中的風險為何?

「處理水」怎麼來的?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 1, 2, 3 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」(日文:汚染水)。

「汙染水」對策:擋水+抽水雙管齊下

當時為了防止汙染水的持續增加,東京電力公司(以下簡稱「東電」)在福島第一核電廠的 1, 2, 3, 4 號機組外,靠近陸地一側加裝凍土牆,防止地下水繼續流經 1, 2, 3 號機組;在靠近海岸一側加裝擋水牆,防止流經 1, 2, 3 號機組受到輻射汙染的汙染水流入海洋;並在 1, 2, 3, 4 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。

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的資料歷年資料)每天都還有約 92 立方公尺的水會流進福島第一核電廠的 1, 2, 3, 4 號機組廠房內。

在做法上,必須要讓外界的地下水位高於 1, 2, 3, 4 號廠房內的地下水位,才不會讓 1, 2, 3, 4 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⋯⋯

註解: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 1, 2, 3, 4 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。

從「汙染水」經過層層處理才成為「處理水」

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。

這些汙染水,首先會送到「銫吸附裝置」(日文: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 1, 2, 3, 4 號機組的冷卻水回收再利用。目前(截至 2019/8/22 的資料)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」(日文:処理水),也有人稱之為「含氚處理水」(日文: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

已經符合標準的「處理水」,到底該怎麼處置呢?

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。

註解: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,目前面臨的情況是,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。但因為社會上的反彈,福島第一核電廠內的這些處理水,遲遲沒有進一步處理,如最常見的做法──直接釋放到自然界中。

註解: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(在合理的劑量下)進到人體內的氚都能代謝到體外,不成問題。

目前遲遲未定案的情況下,實際上「處理水」也不能永無止盡的放下去啊。到底目前手邊有哪些可能的處理方式呢?

其實,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,提出了五個方案,包括:

  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

雖然當時這個氚水專案小組並沒有結論,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。」

雖然將稀釋後的處理水排到海洋是最經濟的做法,但要這麼做之前仍有許多爭議需討論。圖/by Pexels@Pixabay

這一次記者會上,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。」

不敢排到海洋的最大考量:漁業「風評被害」

將這些處理水排到海洋,是最經濟實惠的做法。目前日本政府遲遲不敢將處理水排到海洋,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(2019年8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。

處理水要被處理,還有漫漫長路要走

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?結論需 17 年又 4 個月左右

根據宮野広的計算,福島第一核電廠的 5, 6 號機組各有 3 台輔助型冷卻水汲海水幫浦(日文: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。5 號機組的幫浦,每台每小時可以處理 1,800 公噸的水,6 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 5,6 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,但不管是基於哪個假設,要處理完所有的處理水,都需要經過好一段時間。或許也該是冷靜討論處理水最終處理方式的時候了。

後續新聞:在原田義昭下台後換小泉進次郎上任日本環境大臣當天,小泉進次郎就宣布他絕對不會把福島第一核電廠的水排到海洋裡。看來這些處理水該何去何從,將會是未來的課題了。

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

本文轉載自作者Medium,原文標題 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


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