福岛环境治理:现状和经验教训



福岛环境治理:现状和经验教训

【英国《国际核工程》网站2015年11月16日报道】 日本福岛第一核电厂2011年3月因强烈地震及其引发的大规模海啸发生严重核事故。在丧失电力供应之前，事故机组已实现紧急停堆，从而延后了堆芯熔毁的发生时间。在丧失电力供应至堆芯熔毁期间，许多短寿命放射性核素（这些核素是事故初期辐射场的最大贡献者）发生了大量衰变。更为重要的是，事故机组安全壳极为有效地限制了挥发性放射性核素的释放，并确保毒性最强的锕系元素的释放可忽略不计。由于大部分释放物质（80%）分散在海上而不是陆地上，放射性影响进一步降低。

福岛第一核电厂的放射性释放是由特定事件（通风、爆炸）造成的，所导致的放射性核素输运与放射性落下灰情况复杂，这取决于风力强度和方向以及当时是否下雨或下雪。落下灰的数量和特性还取决于发生的是“干性”还是“湿性”沉降及其随后行为（取决于当地地貌和土地使用情况）。虽然在事故初期主要关注半衰期为8天的放射性碘，但事故已发生四年之后的现在，造成福岛厂址外部污染的主要核素是半衰期为30年的铯-137以及放射性在迅速降低的半衰期为2.1年的铯-134。

理想情况下，当发生涉及挥发性物质释放的重大事故时，可使用源项的堆栈测量结果和气象数据来预测潜在的污染分布；然后基于地区辐射监测结果加以细化。但是，福岛第一核电厂的释放情况没有得到很好的细化，因为大部分监测网络在地震和海啸中受损。伽玛剂量的空中测量（尽可能通过逐点分析和车载测量校准）在污染测绘中起到了至关重要的作用。在事故初期，使用数据以反向模式运行落下灰模型“SPEEDI”，以量化释放。

获得的落下灰分布图显示，放射性最高的地区是福岛第一核电厂西北部。这一分布图最初用于指导疏散。但由于交通基础设施损毁，当时的疏散很困难。海啸导致的大规模疏散使交通状况进一步复杂，其影响面积比放射性污染更大。

之后，污染分布图又被用于规划整治工作。在数千个位置使用人工方式测量了空气剂量率。进行土壤剖面取样，用以建立对初始落下灰及其后续再分布的详细3D认识。大多数土壤剖面分析结果显示，铯浓度随深度增大而减小：几乎所有铯均集中在最上层5厘米之内。

对于福岛县而言，植被是一个重要因素，因为该地区约70%的土地被森林覆盖。落下灰捕获程度取决于树的大小和类型（落叶型或常绿型）。树叶、落叶层和土壤间的落下灰后续分布情况有显著差别，这与时间、不同类型的森林和不同的地形设定有关。

去污

从绝对数字来看，大部分疏散区的放射性铯污染水平较低，与1957年英国温茨凯尔（Windscale）火灾或芬诺斯堪的亚（Fennoscandia）、英国和欧洲南部阿尔卑斯山脉因切尔诺贝利事故落下灰的污染水平相当。在这两起事故中，有一些对当地产出食物的食用限制，但并没有试图进行去污。而在福岛，由于与土壤结合的放射性核素被清洗及其在更深层土壤中的再分布，放射性衰减速度快于仅因放射性衰变而导致的衰减速度。

日本进行地区整治主要是出于社会与政治考虑，不过也同样是因为认识到辐射恐惧会产生严重的健康影响，且日本能够采取相应措施。这样做是为了使疏散人群能够尽快回归故里，并向他们提供下述保证：能够恢复过去的生活方式，且不用担心自己及子孙后代的健康。

日本原子能研究开发机构（JAEA）正与多家日本和国际组织与研究机构合作开展整治研究。这项工作将分三个阶段进行。第一阶段，原研在疏散区外污染程度较低的两个地点开展技术测试工作，以便在一系列具有代表性的农业和乡村环境中开发和测试污染测量技术、去污技术和废物处理技术。当原研与工程公司联合体签署在更大范围的环境（包括城市和工业区以及污染程度更高的地区）中开展整治工作的合同时，这些工作形成了在更大规模测试相关技术的基础。此外还研究了新去污方法。

原研主要通过下述方式支持地区整治：加深对铯环境行为的认识（这一项目被称为F-TRACE）；评价那些不能进行简单去污的林区的管理；开发天然自洁流程（即通过河流系统将放射性物质输送至海洋环境中）的量化模型；以及评估控制措施如何使环境影响最小化。

清理工作会产生大量被污染的土壤和植被废物。必须采用安全且经济高效的方式对这些废物进行管理。将土壤再利用于土建是一个重要选项，前提是能够满足对有机物和黏土含量限值的要求。可以对有机物含量高的废物以及其他可燃物质进行焚烧。但是需要一个明确的方案来指导焚烧产物的整备、包装和贮存工作。

在现场对简单包装的废物进行临时贮存是一个严峻挑战，因为贮存库很容易受到地震、台风、高温及严寒的影响，而且废物还可能沉淀和降解。较长一段时间内，可以将废物运往现场附近污染程度较高地区的中间贮存设施贮存30年。目前还没有做出有关最终处置的任何决定。

尽管已经努力向公众广泛宣传相关的环境整治工作，但显然可以做的还有很多。人们对于森林、湖泊、沿海等整治工作受到限制的地区环境表示担心。此处十分重要的是，应将福岛与下述两类地区进行客观比较：一类是曾受到类似污染的地区，例如英国湖区（Lake District）——非常受欢迎的旅游地，过去受到的污染几乎被完全遗忘；另一类是被认为是健康度假胜地的高天然本底辐射地区，例如芬兰——高海拔滑雪胜地。

虽然疏散人员正在返回已完成整治的地区，但福岛第一核电厂附近污染最严重地区的清理仍需花费很长时间并且可能需要使用新技术。必须长期保持有效的技术交流并获得多学科团队的隐性知识，因此需要使用以现代网络为基础的知识管理工具。目前已有可以使用英语的交流平台（即Cleanup Navi）可供使用，并且原研已在其技术报告和两次国际研讨会上汇总了相关信息。

经验教训

一个重要教训是：对于有大量人口和敏感设施暴露于自然灾害风险之下的地区，完全基于过去经验的应急预案是危险的。灾害应对预案应更好地覆盖低频事件。

对于地区性放射性污染，应急预案可以大幅减轻影响并帮助恢复。预案应包括应急小组培训、沟通渠道和材料的建立以及监管基础架构的组建。

大多数发达国家已有民防或灾害响应系统，因此可能只需编制涉及范围更广泛的情景。福岛的经验教训告诉人们，对于难以想象的严重灾难，相对于事故发生原因，灾难应对措施更应受到关注，这一点十分重要。瑞士联邦核安全检查局（ENSI）的事故响应就是一个很好的例子。

沟通是福岛第一核电厂事故响应中应当改善的关键问题之一。每个层级都存在问题——当地、地区、国家和国际。公平地说，过去没有针对哪个同类事故进行过深入交流，这些事故也从未被媒体如此广泛报道。必须认识到，在很多情况下，对辐射的恐惧会比辐射本身造成更严重的健康影响，因此，减少这种恐惧应当成为任何灾难应对预案的重要组成部分。同时，也要采取积极措施，打击其他政治团体蓄意“散播恐惧”的行为。

尽管日本政府迅速通过了去污法案，但清理活动的实施仍面临挑战，特别是废物的移动、贮存和处置。2014年11月通过的法案规定处置场所应设在福岛县外。这一武断决定显然是在社会压力下做出的：如果监管框架在事故前就已到位，那么它不仅有助于开展清理工作，而且也会建立在一个更合理的技术基础上。

福岛工作表明，如果土地价值足够高，大规模去污是可以具有成本效益的，尽管有关污染性质和适用技术方面的日本国情不一定能在其他地区复制。

福岛工作建立了一个有关铯环境行为的广泛数据库。尽管过去已对铯这种常见污染物开展广泛研究，但是，从山林到沿海海洋环境的综合地区评估是独一无二的，可能会对其他具有相似地理及气候条件的国家有所帮助。

（赵 宏译 伍浩松校）