今天13時起,日本核汙染水將排海!危害有多大?海鮮還能吃嗎?
來源:科普中國
發布時間:2023-08-24
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據日媒消息,東(dong) 京電力公司稱已對準備排入海洋的核汙染水進行了取樣檢測,其中氚的濃度“達標”。如果氣象條件允許,日本核汙染水將於(yu) 當地時間今天下午排入海洋,排放工作13點開始。根據計劃,排海時間至少持續30年。


這些核汙水從(cong) 何而來,為(wei) 什麽(me) 會(hui) 源源不斷蓄積?排入海洋的汙水放射性有多強?排入海洋後又會(hui) 對我們(men) 的生活造成哪些影響?

大量的核汙水從(cong) 哪裏來?


想要回答這個(ge) 問題,我們(men) 必須先了解一下福島核電站的結構。按照原本的設計構想,福島核電站存在五重安全防護措施。


第一重是燃料丸,這是一種將高濃度的核燃料利用粉末冶金工藝壓製並高溫燒結製成的藥丸狀或者圓柱狀物質,通過這樣的工藝,核燃料經過核反應後向外界發生泄漏的可能性將大大降低。


第二重是燃料護套,利用鋯合金製成的套筒將350個(ge) 燃料丸封裝起來,燃料丸和燃料護套合起來就是我們(men) 常聽到的燃料棒。


第三重是壓力容器,它是一個(ge) 厚度達到15厘米的鋼製大罐子,也是核反應堆中最為(wei) 至關(guan) 重要的防護結構,裂變反應就在這裏發生,其加熱水後產(chan) 生的蒸汽溫度將達到280攝氏度,壓力達到70到80個(ge) 大氣壓。


第四重是核反應堆安全殼,安全殼是一個(ge) 內(nei) 部加裝鋼板的鋼筋混凝土容器,它包裹在壓力容器外側(ce) 。


第五重也是最外側(ce) 的一重是反應堆廠房,這是一個(ge) 壁厚大約一米的方形鋼筋混凝土結構,可以有效防止阿爾法射線、貝塔射線、伽馬射線向外界的輻射。


反應堆安全機構,來源:作者自製

正常的核電站,放射性物質連第一重防護,即燃料丸都無法突破。但福島核電站發生嚴(yan) 重的堆芯熔毀事故後,熔融的燃料棒不僅(jin) 進入了壓力容器內(nei) 部,甚至已經通過壓力調整管道落入安全殼中,這樣的熔融核燃料稱為(wei) 核燃料碎片,具有很強的放射性。


為(wei) 了保證堆芯溫度穩定,東(dong) 電目前正在持續利用水來冷卻壓力容器和安全殼,這些冷卻水將不可避免地與(yu) 其中的核燃料碎片接觸,最終導致放射性物質隨著冷卻水的排出而被帶到反應堆外部。


這些放射性物質包括碘-131、銫-134、銫-137和鍶-90等,每種都會(hui) 對自然環境和人體(ti) 健康造成影響。此外,除了冷卻水,附近的地下水也不斷進入反應堆廠房,導致受汙染水的量進一步增加。


這些受汙染水當然不能直接排入海中,因此事故以來福島核電站一直將它們(men) 暫存在大型的儲(chu) 水罐中,等待進一步處理。每一個(ge) 儲(chu) 水罐的高度為(wei) 12.5米,直徑12米,容量約為(wei) 1220立方米,單個(ge) 儲(chu) 水罐約可儲(chu) 存1000噸水。而這樣的水罐在整個(ge) 福島核電站廠區共有1000多個(ge) ,加起來可以儲(chu) 存一百多萬(wan) 噸廢水。數字看起來不小,然而福島核電站每天新產(chan) 生的汙水就有數百噸之巨,目前的儲(chu) 水罐容量到2022年秋季就將見頂。


▲日本福島儲(chu) 存核汙水的儲(chu) 蓄罐。(圖片來源:央視新聞)

1核汙水是怎麽(me) 產(chan) 生的?

在普通公眾(zhong) 眼中,修建在海邊的核電站,產(chan) 生核汙水是發電當中的正常產(chan) 物。但實際上,這完全是地震+人為(wei) 因素造成的“天災人禍”。核電站的工作原理,是用鈾製成的核燃料,在反應堆內(nei) 進行裂變並釋放出大量熱能;高壓下的循環冷卻水把熱能帶出,在蒸汽發生器內(nei) 生成蒸汽,推動發電機旋轉,從(cong) 而產(chan) 生電能,冷卻水在整個(ge) 過程當中起到了非常重要的作用。

▲核電站水回路處理示意圖

正常情況下,核電站隻會(hui) 產(chan) 生燃燒殆盡的核廢料,而不會(hui) 產(chan) 生核汙水。以壓水堆式核電站為(wei) 例,一回路的水帶有放射性,二回路通過傳(chuan) 熱管,吸收一回路的熱量變為(wei) 水蒸氣,三回路用於(yu) 冷卻二回路的水。所以三回路裏的水就是水,是不具有放射性的。但日本福島核電站是沸水堆,也就是隻有一回路。回路當中隻要有一個(ge) 因子被破壞,整個(ge) 回路就無法正常運作,這偏偏就讓福島趕上了。

▲海嘯摧毀了福島核電站,也由此引發了一係列問題

2011年3月11日,日本東(dong) 北部海域發生了9級大地震,由於(yu) 受到了劇烈震動,福島核電站三台機組緊急停機,但反應爐降溫需要時間,如果冷卻係統也就是爐內(nei) 冷卻水被蒸發,那堆芯的溫度會(hui) 持續升高,造成“堆芯融毀”。雖然核電站第一時間啟動了備用柴油發電機,維持冷卻係統的運轉,但半小時以後,電力係統被海嘯徹底摧毀了。當時日本東(dong) 電公司和日本政府一時間也沒有拿出更好的解決(jue) 方案,結果4個(ge) 機組全部爆炸。這樣一來,為(wei) 了給損壞的核反應堆降溫,日本不得不采用“注水冷卻”的辦法,等著反應堆自然降溫到安全狀態,然後徹底將這座核電站封存並廢棄。但如此一來,冷卻水再排放出來,就帶有放射性物質了。


核汙染水一旦排入大海,不僅(jin) 會(hui) 汙染福島附近海域,也會(hui) 影響到鄰國海域,甚至對全球海洋生態環境造成不良影響。德國海洋科學研究機構指出,福島沿岸擁有世界上最強的洋流,從(cong) 排放之日起57天內(nei) ,放射性物質就會(hui) 擴散到太平洋的大半區域,3年後美國和加拿大將遭到核汙染影響,10年後蔓延到全球海域,影響到全球魚類遷徙、遠洋漁業(ye) 、人類健康、生態安全等方麵,對人類社會(hui) 和海洋生態環境健康的潛在威脅難以估量。


有沒有其他的辦法?

大量被汙染的冷卻水,除了排放到海洋當中去,難道就沒有其他的解決(jue) 辦法了?


事實並非如此,相反從(cong) 科學原理上來說,處置核汙水的方法並不少。國際上對高放射核廢料有兩(liang) 種處理方式,一種是直接把用盡的核燃料,經過處理裝在大罐子裏,埋到很深的地層下。像美國、俄羅斯、加拿大、澳大利亞(ya) 等幅員遼闊的國家目前都是這樣做的。


另一種是將裝有核廢料的金屬罐,投入選定海域4000米以下的海底。中國對高放射廢物的處理方式與(yu) 第一種類似:即先把用盡的燃料,送到處置場進行玻璃固化,再放到至少500米深的地層內(nei) 埋掉。因此,日本同樣可以將裝滿核汙水的水箱,進行固化操作以後掩埋在深層地下。


也可以采用氫氣/蒸汽釋放法,也就是將核廢水電解以後,變成氫氣和氧氣,或者高溫加熱變為(wei) 水蒸氣,再排放到大氣當中。日本政府曾提五種方案處理核汙染水。


輿論各界堅決(jue) 反對日本政府的排汙入海計劃,其中一個(ge) 原因是處置核汙染水並不是沒有其他的辦法,而且其他辦法可能更有效,更能減少汙染。


目前,福島第一核電站核汙染水全部儲(chu) 存在核電站的儲(chu) 存罐內(nei) ,對於(yu) 如何處理這些核汙染水,日本政府此前曾提出了5種方案:排入海裏、變成水蒸氣排入大氣、沿著地下管道排入地底深處、電解處理,以及將其固態化埋入地底。


還能吃海鮮嗎?核汙染水排海對日常生活有何影響?

首都醫科大學基礎醫學院生物化學與(yu) 分子生物學係教授吳巍表示,放射性同位素是揮發性的物質,不單單汙染海洋,它可以存在於(yu) 土壤、空氣中,所以對農(nong) 產(chan) 品、日用品都會(hui) 產(chan) 生一定的影響。也就是說,無論是食品、還是護膚品、衣物等,長期看來,都會(hui) 受到一定影響。但如果進行有效監管,還是可以買(mai) 到安全的產(chan) 品的。針對大眾(zhong) ,建議在國內(nei) 正規渠道購買(mai) 核輻射殘留檢測合格的進口產(chan) 品。


上海政法學院教授、上海市法學會(hui) 海洋法治研究會(hui) 會(hui) 長楊華表示,無論深海還是近海的海鮮,可能會(hui) 不同程度受到汙染和影響,具體(ti) 能不能達到食品安全的要求,需要仔細檢測。


中國地質大學海洋學院劉恩濤教授在接受采訪時強調,人類處於(yu) 食物鏈金字塔的頂端,海鮮等生物富集的放射性元素,會(hui) 通過食物鏈的傳(chuan) 遞影響到人類。“長期、大量食用放射性汙染海產(chan) 品,有可能使體(ti) 內(nei) 放射性物質積累超過允許量,引起慢性射線病等疾病,造成器官、內(nei) 分泌係統、神經係統等損傷(shang) 。”


愛爾蘭(lan) 都柏林大學食品與(yu) 生物係統工程教授孫大文表示,相關(guan) 危害最終將禍及我們(men) 每個(ge) 人的餐桌安全,嚴(yan) 重威脅全人類健康。


日本工程技術專(zhuan) 家後藤政誌表示,放射性物質進入人體(ti) 內(nei) 後有各種破壞路徑,比如鍶會(hui) 侵入骨骼,即使微量也會(hui) 對局部器官產(chan) 生很大破壞,發生局部癌變的風險增大。


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