灾区重建:东日本大地震后五年

废堆或将需100年

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东京电力福岛第一核电站事故堪比切尔诺贝利核电站事故,这场人类历史上最严重的核灾难,现已过去了五年。一直在进行废堆作业的核电站厂区内,遍布着储存核污水的巨型水槽,每天约有7000名工人在现场工作。

政府和东京电力公司的进度计划表宣称,在福岛核事故后,最长40年时间彻底报废核反应堆。然而,有专家指出,目前就连1、2、3号机组反应堆内已经熔融的核燃料位置都未能掌握,“彻底报废核反应堆所需时间将以百年单位来计”。为了攻克废堆工程中的最大难关——取出熔融核燃料,有关方面正调集国内外专家学者,集思广益展开各种调查和研究。

东京电力福岛第一核电站全貌,摄于2015年2月(笔者提供)

与核污水战斗的五年

踏入第一核电站的厂区,首先映入眼帘的是1100多个圆筒形的水槽,储存了多达80万吨左右核污水。要说事故发生以来的五年就是与这些污水战斗的五年也毫不为过。数量庞大的水槽向我们诉说着迄今处理不断增多的核污水工作是何等艰巨。

从西侧眺望福岛第一核电站。在遍布厂区的水槽的尽头,可以看到核反应堆机房

如何遏制高浓度核污水增多是一个尤为重大的课题。地下水流入1~4号机组的机房,与原有的污水混杂形成新的污水。东京电力希望综合采取多种对策,到2020年将地下水流入量控制在近乎零的水平。

其中有两项对策较好地发挥了作用,一是“地下水绕流”对策,在机房靠山一侧(西侧)挖掘水井,抽取尚未流入机房的地下水并排放到海里;二是“蓄排水井”对策,通过位于机房周围的水井抽取地下水并排放到海里的。迄今为止,通过这两项对策排放到海里的地下水总共达到了约23万吨。即便如此,每天仍有约150吨地下水流入机房地下。

另一方面也出现了污水对策引发新问题的事例。为了防止受污染的地下水从土壤渗入海里,2015年10月,东电采用每根长度约30米的钢管沿着护岸建成了总长780米的“海边挡水墙”。然而,此举造成护岸附近的地下水位上升,迫使东电不得不抽取地下水并转运到机房地下,一天最多时达到550吨,出现了污水对策反倒致使污水增多这种讽刺性的结果,并且目前尚无解决办法。冻结机房四周土壤以切断地下水流的“冻土挡水墙”对策,虽然设备已经到位,但全面冻结预计需要八个月左右。

围绕污水问题,安倍晋三首相在2013年9月出席国际奥委会(IOC)全体大会并代表东京作申奥陈述时曾断言“情况已经得到了控制”。而实际上就在他这番发言前不久,刚刚曝出地面水槽泄露了约300吨高浓度核污水的问题,实际情况与首相的发言相去甚远。而事故发生五年后,风险终于降低到了不会发生不测事态的程度,首相发言所称“得到了控制”的状态,总算是在某种程度上达到了。

作业环境得到改善

厂区内的空间辐射剂量在这五年间也降低了很多。东电认为,有望在3月末将厂区范围内的全年额外辐射量减少到1毫希弗特以下。之前,从废墟和地面水槽内的高浓度核污水中释放出的放射线,导致厂区内辐射剂量年间超过了10毫希弗特,由此可见情况得到了很大改善。

为了控制厂区内的辐射剂量,东电在对第一核电站(约350万平米)内的145万平米用地进行地面铺修,目前该工程的84%已经完工。另外,采用多核素去除设备(ALPS),已对绝大部分储存在地面水槽内的核污水实施过一次处理。厂区内辐射剂量的下降来自这些对策产生的效果。

空间辐射剂量的下降也使劳动环境得到了改善。厂区内除了1~4号机组核反应堆机房周边等局部空间,辐射剂量依然超过每小时100微希弗特外,其他绝大部分区域都不必佩戴全罩式面罩了。在距离核反应堆机房较远的厂区西侧,户外走动只需佩戴一次性防尘口罩和穿着工作服就可以了。笔者去采访那天,还偶然在附近的路上碰到了野生狐狸。或许已经司空见惯,工作人员们笑嘻嘻地从狐狸旁边走了过去。而狐狸似乎也不认生,丝毫没有打算逃跑的意思。这种显得有些格格不入的和谐氛围,让人感到作业现场的压力已经有所缓解。

出现在核电站厂区内的狐狸。似乎已经习惯了与人相处,毫无逃跑之意

2015年6月,厂区西侧的正门附近建成了内设食堂和休息区的九层大楼。二楼的食堂提供从核电站厂区外的供餐中心送来的热饭热菜。套餐、面食、盖饭等均为380日元一份。一边聊天一边用餐的工人们脸上流露出轻松自然的笑容。事故发生之初,每个工人每天分到的食物,只有少量的咸饼干和一瓶矿泉水。可以说现在的状况已经大为改善。

为明确责任分工加快废堆和污水处理的决策工作, 2014年4月设立了福岛第一核电站废堆推进公司,最高负责人增田尚宏表示,“重要的是让厂区状态接近正常作业现场”。如今,只要不刻意进入辐射量很高的区域,第一核电站厂区内就已经不存在会危及人命的情况了。

熔融的核燃料在哪儿?

话说回来,关键的废堆作业又进展如何呢?1~3号机组的核反应堆机房内辐射剂量极高,人类无法进入。要在如此恶劣的条件下取出燃料,拆除机房,这在全世界都没有先例,目前尚未进入实质性的作业。需要怎样的技术、熔融的核燃料在什么地方,处于怎样的状态?为弄清这些基本情况的调查工作,目前总算开始了。

第一核电站已确定将报废全部六座反应堆。据说针对在事故中几乎没有受损的5号和6号机组,目前的计划是将其作为旨在报废1~3号机组的研究设施加以利用。针对事故发生时正在实施定期检查的4号机组,已经取出了乏燃料池内的1535根燃料棒。有关4号机组拆除机房的前期工作进展最快,但具体的拆除日程尚未确定,东电眼下将优先处理1~3号机组的问题。

1号机组方面,罩盖核堆机房以防核尘埃飘散的挡板,屋顶部分已于2015年10月拆除。在拆除四周墙体挡板和安装防风苫布后,将转入清除机房主体上部的瓦砾工作。从燃料池中取出燃料的作业预定将在2020年度启动。

2号机组核堆机房上部的拆除作业预计将在2016年夏季启动。不同于发生了氢气爆炸的1、3、4号机组,2号机组的机房大体保持了原状,但由于机房内部的辐射剂量高,原有设备已经受到污染,所以为了从燃料池里取出燃料,必须撤去原有设备,安装新的起重机等设备。首先要拆除顶层即第五层地面以上的构筑物,于2020年度开始进入核燃料取出作业。

2号机组核反应堆机房(前方),其后方是1号机组核反应堆机房

氢气爆炸导致3号机组机房顶部化为庞大的瓦砾堆,目前已清除了建筑物的钢铁构架和巨大的混凝土块,还铲去了第五层的地板,吸除了小块的瓦砾等,清除核污工作得到推进。为取出残留在燃料池内的566根燃料棒,在距离第一核电站以南约550公里的福岛县磐城市,安装有吊车的机房外罩组装训练,正在有关人员中展开。这个设备计划在2016年上半年运至第一核电站,安装在3号机组顶部,2017年内开始取出燃料棒作业。

3号机组机房上部已撤除。右后方是4号机组

有关核反应堆熔毁核燃料的调查工作,1号机组计划或在今年内把机器人送入安全壳中央部分附近,通过机器人放下带有摄像头的电缆去调查那些估计已掉入安全壳底部的熔融燃料的状态。2号机组和3号机组也预定分别在2016年和2017年内实施调查。

核反应堆安全壳内部情况的调查整体比较滞后的原因,在于内部的辐射剂量极高。虽然调查是采用遥控操作的机器人进行的,但放射线对所有装置都会造成影响。只要靠近熔融燃料这个辐射源,机器人身上的半导体和电机就很可能受到巨大影响。今后,亟待开发在高辐射剂量下也可以运转自如的机器人,尽管科研人员一直在推进有关研究,但实用化尚需时间。

为了真正的重建

即使成功掌握了熔融燃料的位置和状态,也只能算是废堆工作的开始。如何取出熔融变形的燃料棒?目前向安全壳内注满水,采用新开发的装置取出燃料棒这种方法被认为比较可行,但问题是能否将水灌满安全壳。显然,安全壳在事故中已经破损,按照现在的状况,无论怎样注水,都会渗漏到地下。除非找到破损部位并加以修复,否则注水就无从谈起。当然,破损部位还不一定只有一处。

曾以独立立场监督核能安全规制的国家原子能安全委员会委员长班目春树,发生事故时负责为政府建言献策,他认为“难以解决安全壳的漏水问题,如果不能灌满水,那就不是可以利用机器人取出燃料棒那么轻而易举的事情了”。即使注满了水,已经凝固的熔融燃料也不能一整块地取出,还必须找到将它分割成小块的方法。而且,即使取出了那些切割的燃料块,又应该以怎样的形式存放在哪里?这些问题目前甚至都很难预测。

班目先生认为,完成废堆工作“恐怕怎么也得有个百年时间”。不久前确定关停的关西电力美滨核电站1号和2号机组,预计完成废堆大约需要30年,日本核电敦贺1号机组大约需要25年。而这些都是在没有发生事故的正常状态下所需的废堆作业时间。

考虑到第一核电站的实际情况,班目先生的预测正中要害,恐怕比政府和东电的工程进度表更切实际。政府和东电的废堆进度表中提出的“废堆最长需要40年”本来就没有明确的根据。废堆作业无法给出确切的推进方法,仅仅是熔融燃料的状态和辐射剂量的状况,工期就会大受影响。

政府和东电恐怕会在不远的将来调整废堆工程进度表。然而,就算因为废堆时间拖长而指责政府和东电也是无济于事的。报废作业的目的并非遵守日程计划,必须将重点放在能够安全、切实地完成废堆工作上。只有在此基础上才能实现真正意义上的福岛重建。

标题图片:原子能规制委员会委员长田中俊一视察东京电力福岛第一核电站。2016年2月13日下午于福岛县大熊町(图片提供:时事社)

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