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“福岛核污水难题”的教训和警示

媒体报道“日本政府已通过将福岛核电站存储的123万吨核污水排入太平洋的计划”,日本环境大臣表示“除了将核污水排入太平洋稀释,日本已经‘别无选择’,希望周边国家能够理解”。此消息一出,顿时引发舆论高度关注。

文|国务院发展研究中心研究员  王亦楠

最近,媒体报道“日本政府已通过将福岛核电站存储的123万吨核污水排入太平洋的计划”,日本环境大臣表示“除了将核污水排入太平洋稀释,日本已经‘别无选择’,希望周边国家能够理解”。此消息一出,顿时引发舆论高度关注。

福岛核电站自2011年3月发生重大核事故后,无休无止的核污水就成了善后处理的重大难题之一。由于发生堆芯熔毁的核反应堆必须一刻不停地“注水冷却”,核污水每天以百吨为单位的速度增长,截至2020年9月已累计高达123万吨,厂区核污水罐早已堆满为患,2022年就将达到存储能力的上限(137万吨)。更糟糕的是,核污水依然在以每天140吨的速度在增长,何时能结束这个状况,还无从知晓。因为,日本东电公司早就坦承“处理核事故的核心工作至少要到2045年后才可能完成,核电站退役至少要等到2050年以后(还不算反应堆机房和核废料的安全处置),今后将是一场终点遥远的马拉松,百年后仍然是一片废墟”。

尽管日本官方强调排入太平洋的核污水“已经过妥善过滤处理、保证达标”,但并不能消除人们的担忧。因为早就有媒体报道 “加拿大、美国的西海岸和白令海峡都已发现福岛核电站的放射性污染物、导致海洋生物出现变异”。人们自然会想到:如果目前这上百万吨的核污水都是没有危害的达标水,那为什么不直接倒进日本的东京湾或琵琶湖呢?

国际顶级海洋科学研究机构——德国GEOMAR Helmholtz Centre曾对日本倾倒核污水的扩散情形进行计算机模拟。结果显示,57天后核辐射就已扩散一大半,半年后高剂量辐射将大面积扩散,只需3年美国和加拿大就被污染,10年后整个太平洋都被污染——放射性元素的含量将至少扩大1000倍。将源源不断的核污水排入大海的方案,无异于将所有沿岸国家都置于放射性污染的威胁之下,让全世界为福岛核泄漏的无穷后患来买单。

福岛核事故处理之棘手在人类核电历史上前所未有。由于存在诸多重大技术瓶颈,本身就是科技强国的日本早就向国际科技界发出求助,以共克难关,然而进展甚微,很多难题至今无解。当前福岛核污水困境,与其说是日本“别无选择”,不如说是全世界的最高科技水平均束手无策。

因此,福岛核事故带来的教训和警示,无论如何强调都不为过。

93 日本福岛第一核电站的核污水该如何处理,一直令日本十分头痛。近日,日本政府计划将福岛核污水排入大

日本福岛第一核电站的核污水该如何处理,一直令日本十分头痛。近日,日本政府计划将福岛核污水排入大海。

一、核电的本质并不是清洁能源,放射性污染是人类目前最难对付、尚无办法解决的污染。

国际上对于“清洁能源”的定义是:能源在生产和使用过程中其自身不产生污染,即使出了事故,其后果对人类环境的损害也是一次性的。按此定义,核电不仅不是清洁能源,反而是人类目前最棘手、尚无解决办法的污染源。

因为,目前全世界所有的核电站都是通过核裂变能转化为电能,这一过程必然产生放射性核素(多达250多种),并有大规模向环境释放的风险,且后果非常严重:长寿命、高放射性的核素没有任何物理化学方法能消除,只能等其衰变至无害水平,这一过程的时间尺度可长达几万〜几十万年。所以,尽管核电厂产生的废物量比同等发电规模的化石燃料电厂要少得多,却最受全球关注。而放射性外泄事故的发生,并不仅限于核电厂反应堆(像切尔诺贝利和福岛这样的重大核事故),还包括乏燃料中间贮存、乏燃料后处理、反应堆退役和高放射性废物最终处置等高风险环节。如果说重大核事故只是偶发风险的话,那么核废料处理、核电站退役则是所有核电站都必然存在的、无法摆脱的危险重负。目前全世界没有一个国家找到了绝对安全、永久处理高放射性核废料的方法,核泄漏事故更是时有发生。所以,国际资深核电专家指出:核电是“请神容易送神难”,人类使用核电等于是透支未来。

核电站反应堆产生的放射性物质除具有极强放射性外,还具有毒性大的特点。比如,锶90、铯137等核素的放射毒性要隔离300〜500年才能达到安全水平,而钚239、锝99等核素的放射毒性要隔离几十万年才能达到安全水平。福岛核事故后,日本几次宣布在核电厂周边土壤检测到钚,引起了极大关注,因为钚既有极高的放射毒性,也是化学剧毒物质,1微克钚即可致人死亡。

正因为核电产业链有着超乎人们想象、尚无办法应对的无穷后患,所以,欧美发达国家在福岛核事故后纷纷“减核、弃核”,一致转向技术难度和环境代价更小、成本也大大低于核电的可再生能源,全球新建核电站数量也骤然下降。

二、目前所有核电技术均无法100%确保不发生核事故,谨防“核安全神话”误导社会认知。

目前全世界的核电技术,无论二代还是三代,都不能100%保证“绝对安全”。所谓“更安全”的第三代压水堆核电技术,是否比二代技术更可靠、更安全,在全世界范围内还需运行实践检验,因为目前的“更安全”依然是概率安全,且仅是“理论计算结果”,而国际核电界早已形成的共识则是:“核安全”的概率计算是不可靠的,核电技术创新风险很大,技术先进并不代表更可靠和更安全,必须从若干试验试点开始,经过若干年实践证明后才能推广。

特别值得注意的是,当国内核电业界今天条分缕析、轻而易举地阐述“切尔诺贝利核电站所采用的石墨堆和福岛核电站所采用的沸水堆,本身就存在着设计缺陷”,并断定“中国根本没有这两种堆型,绝对不会发生切尔诺贝利和福岛那样的重大核事故”之时,殊不知,在核灾难发生前,切尔诺贝利和福岛也都是“技术先进”的代表,也都曾有无数专家拍着胸脯保证,说核电站“绝对安全”,人们对其“安全性”也都信心满满。

切尔诺贝利是当时苏联最大、最先进的核电站,时任苏联科学院院长亚历山德罗夫宣称:“石墨反应堆安全到可以安置在红场,就像摆个茶炉一样,过程跟煮茶没有区别。”那时,人们坚信石墨堆无论如何都不会爆炸,最多也就是水箱爆炸;坚信苏联的核电站不会有任何事故,就跟使用煤和炭一样安全。

切尔诺贝利核灾难发生后,日本核电业界一直强调“日本核电站采用的沸水堆技术与苏联不同,而且有安全壳封锁放射性物质、有多重保护系统,若发生什么事故,就会自动停止、绝对安全”。上至日本几任首相,下至平民百姓,都坚信“日本核电是世界上最先进的,国外发生的重大核事故,在日本根本不会发生。”

然而事实证明,福岛虽然没有像切尔诺贝利那样惊天大爆炸,但却和后者一样都发生了最严重的核事故。无论是切尔诺贝利还是福岛,都是直到核灾难发生,其技术先进的“核安全神话”才破灭,之前被严重低估和忽视的技术缺陷才暴露出来,被层层掩盖和隐瞒的管理问题才浮出水面。但为时已晚,灾难后果已经无法逆转。这两次教训充分说明:用已有知识预言未来有很大的不确定性,“目前没有问题”不等于“今后就不会发生问题”。

要防范重大核事故,首先要破除“核安全神话”。福岛重大核事故发生后,2012年3月9日,国际原子能机构(IAEA)总干事天野之弥向全世界发出呼吁:建有核反应堆的国家对核电项目要“更加谨慎”,因为“今后仍然无法完全排除发生类似事故的可能”。尽管福岛事故后世界核电建设的技术标准不断提高,但是法国原子能委员会特别指出:“人不可能不出错,目前没有任何技术创新能消除核电站建设和运行中的人为错误。”这就是当前“核电安全”不能回避的现实,所有拥有核电站的国家,应切忌社会认知和政府决策被“核安全神话”引入歧途。

三、不能低估核事故处理的极端复杂性,人类科技水平还有太多的无奈和空白

福岛核事故再次警示我们:人类目前的“核电安全”还是建立在核电站本身不出事的技术上!尽管技术不断进步,但一旦天灾人祸导致核电站出了“万一”,技术最先进的国家也没有好办法。连控制污染扩散都很难,更别提彻底消除核污染了。

当前,福岛核事故善后处理所碰到的种种难题,并不是某一个企业、某一个国家的特有问题,而是现阶段的科技水平下,人类在驾驭、控制“核电安全”上还有太多的无奈和空白。也许有人奇怪:为什么福岛核事故会有这么多难题?为什么不能像切尔诺贝利那样也用一个巨大石棺将核反应堆“一封了之”呢?事实上,切尔诺贝利的做法,是无计可施、没有办法的办法,而且核污染的巨大风险并没有解决。不仅昔日繁华富庶的土地变成了近3000平方公里的无人区,而且如何防止内部封存的放射性物质渗入地下水、危及基辅300万居民的供水,至少在未来100年时间里都将是悬在乌克兰政府头上的利剑。

取出反应堆熔化脱落的核燃料碎屑,是核事故善后处理的最重要工作之一。由于切尔诺贝利4号反应堆大爆炸导致处理核燃料的所有设备彻底损毁,整个反应堆机房也因充满高放射性物质而成为“死亡之地”,苏联政府不得不放弃了取出核燃料碎屑的想法,仓促建设了一座包围整个机房的石棺,把核燃料碎屑彻底封闭在里面(其中就有带有致命毒性的100公斤钚)。然而,石棺底部的放射量依然爆表,厚重的水泥石棺才使用20多年就已严重老化开裂,雨水渗透进去接触到放射性物质后,就变成核污水流入湖泊、沿着河道流向下游,威胁着基辅城市供水的水源地。今日的乌克兰不得不斥巨资集全世界之力,设计建造一个更巨大的拱顶来包裹石棺。只有这样,乌克兰才能着手清理不稳定的石棺和残余的核燃料。工程人员预计这一过程至少需要100年,何时才能让这座灾难遗址彻底安全,还无从知晓。

福岛事故后,如何取出核燃料碎屑成为善后处理的最大难关。日本是世界上机器人最发达的国家之一,但现有机器人技术均无法承受高温、高湿、高辐射的严酷工作环境,所以至今也无法准确掌握3座熔毁的反应堆内部真实情况。除了必须一刻不停地注水冷却反应堆内熔融脱落的核燃料,别无他法。曾被寄予厚望的用大型冻土墙来阻挡地下水流进核电厂房的计划也宣告失败。

核污水的净化处理并不是像处理生活污水那么简单。美国1979年发生的三哩岛核事故只是堆芯部分熔毁的5级事故,且放射性物质并没有外泄到厂外,但美国仍然为核废物清理和反应堆退役付出了巨大的代价:花了11年才完成核燃料碎屑的回收,产生的9000吨核污水耗时14年才处理完(由此可以想象,日本现存的100多万吨核污水将需要多长时间来处理,何况核污水还在以每年5万吨以上的速度增加),三哩岛损毁的机房在去除里面的放射性物质后被封锁起来,至今已40年,还处于严密监控之中,拆除时间未定。

福岛除了无休无止的核污水之外,遭受放射性污染的土壤、瓦砾、淤泥、树木、防护服等其他核废弃物的数量也在不断增加,成千上万的核废弃物用塑料袋包装露天堆放,已多次发生暴雨、台风将核废弃物冲入河道、排入大海的事情。

福岛核事故的善后处理从各个方面都挑战了人类科技能力的极限。数百吨极高放射性的熔融核燃料最终能否取出、何时取出、取出后储存在哪儿、如何储存,目前全世界最高水平的科学家,也无法给出答案。未来何时能有,还不得而知。

95 在福岛境内核泄漏禁区,装满了核污染土壤的黑色塑料袋堆积如山。

在福岛境内核泄漏禁区,装满了核污染土壤的黑色塑料袋堆积如山。

四、中国核电建设应深刻汲取福岛教训,核电站的布局和选址必须有禁区、有红线。

正因为“核电本质不是清洁能源,目前所有核电技术均无法100%确保不发生事故,且一旦发生核泄漏,就是无法逆转的灾难,最发达国家也束手无策”,因此,中国核电发展要充分吸取福岛教训,就必须慎重考虑核电站的区域合理布局。特别是长江流域、环渤海地区等重要战略敏感地带,能否上马核电站,绝不能从能源减排和投资拉动的需求出发,更不能建立在核电站“不会出事”的乐观臆想之上,必须从“一旦出事会有什么后果、国家要付出多大代价”来权衡,必须充分考虑到核泄漏一旦发生后我们能否应对水源危机、土地危机、粮食危机、社会稳定危机。

长江流域是我国的经济重心所在、活力所在,流域经济占全国的半壁江山。南水北调工程全面建成后,饮用长江水的人口将达到8亿。渤海是近乎封闭、自净能力很差的内海,水体容积仅为太平洋的四十二万分之一。环渤海地区是我国的政治经济中心,是比内陆更甚的人口超密集区。在这些事关国家存亡的重要战略敏感地区建设核电站,并不会因为没有“大海啸”、所选的堆型不是“沸水堆”,就不会发生福岛这样的重大核泄漏事故。而一旦发生核泄漏,长江就成了“一江核水向东流”,渤海就成了放射性污染物长期积聚的“死亡之海”。

福岛核污水难题并非是“沸水堆”独有,目前还没有已实践验证的可靠技术可以确保压水堆就不会出现同样问题。长江流域、环渤海地区所谓“核电安全性有保障、不会污染长江水系和渤海海域”的论证,实际上是将目前所有无力应对的安全风险都列入“不予考虑的剩余风险”,且只讲“技术标准、安全标准如何高”,而不讲“如何通过已经工程实践充分验证的、成熟可靠的技术措施来真正实现高标准”。虽然“小概率事件”无法预知和阻止,但不能对其严重后果“根本不予考虑”,老天爷也不会因为我们无力应对就网开一面——专门替我们排除掉某些“天灾人祸”。福岛核灾难再次证明了这一点。

要真正贯彻落实“长江大保护”“京津冀协同发展”等国家重大战略、保护中国政治中心的安全,应该将长江流域、环渤海地区划为核电禁区,将“高放射性污染风险”列为重大投资项目的负面清单。这不是因噎废食,而是不能饮鸩止渴。在当前已有远比核电更安全、更清洁、更经济的能源选项下,我们没有任何必要在这些战略敏感地区去冒核泄漏这一巨大风险。

这应是三次重大核事故特别是福岛核事故给我们的最大警示。正如杜牧所言:前人不暇自哀,而后人哀之;后人哀之而不鉴之,亦使后人而复哀后人也。

(本文刊发于《中国经济周刊》2020年第20期)


2020年第20期《中国经济周刊》封面

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