福島環境治理:現狀和經驗教訓

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福島環境治理:現狀和經驗教訓

【英國《國際核工程》網站2015年11月16日報道】 日本福島第一核電廠2011年3月因強烈地震及其引發的大規模海嘯發生嚴重核事故。在喪失電力供應之前，事故機組已實現緊急停堆，從而延后了堆芯熔毀的發生時間。在喪失電力供應至堆芯熔毀期間，許多短壽命放射性核素（這些核素是事故初期輻射場的最大貢獻者）發生了大量衰變。更為重要的是，事故機組安全殼極為有效地限制了揮發性放射性核素的釋放，并確保毒性最強的錒系元素的釋放可忽略不計。由于大部分釋放物質（80%）分散在海上而不是陸地上，放射性影響進一步降低。

福島第一核電廠的放射性釋放是由特定事件（通風、爆炸）造成的，所導致的放射性核素輸運與放射性落下灰情況復雜，這取決于風力強度和方向以及當時是否下雨或下雪。落下灰的數量和特性還取決于發生的是“干性”還是“濕性”沉降及其隨后行為（取決于當地地貌和土地使用情況）。雖然在事故初期主要關注半衰期為8天的放射性碘，但事故已發生四年之后的現在，造成福島廠址外部污染的主要核素是半衰期為30年的銫-137以及放射性在迅速降低的半衰期為2.1年的銫-134。

理想情況下，當發生涉及揮發性物質釋放的重大事故時，可使用源項的堆棧測量結果和氣象數據來預測潛在的污染分布；然后基于地區輻射監測結果加以細化。但是，福島第一核電廠的釋放情況沒有得到很好的細化，因為大部分監測網絡在地震和海嘯中受損。伽瑪劑量的空中測量（盡可能通過逐點分析和車載測量校準）在污染測繪中起到了至關重要的作用。在事故初期，使用數據以反向模式運行落下灰模型“SPEEDI”，以量化釋放。

獲得的落下灰分布圖顯示，放射性最高的地區是福島第一核電廠西北部。這一分布圖最初用于指導疏散。但由于交通基礎設施損毀，當時的疏散很困難。海嘯導致的大規模疏散使交通狀況進一步復雜，其影響面積比放射性污染更大。

之后，污染分布圖又被用于規劃整治工作。在數千個位置使用人工方式測量了空氣劑量率。進行土壤剖面取樣，用以建立對初始落下灰及其后續再分布的詳細3D認識。大多數土壤剖面分析結果顯示，銫濃度隨深度增大而減小：幾乎所有銫均集中在最上層5厘米之內。

對于福島縣而言，植被是一個重要因素，因為該地區約70%的土地被森林覆蓋。落下灰捕獲程度取決于樹的大小和類型（落葉型或常綠型）。樹葉、落葉層和土壤間的落下灰后續分布情況有顯著差別，這與時間、不同類型的森林和不同的地形設定有關。

去污

從絕對數字來看，大部分疏散區的放射性銫污染水平較低，與1957年英國溫茨凱爾（Windscale）火災或芬諾斯堪的亞（Fennoscandia）、英國和歐洲南部阿爾卑斯山脈因切爾諾貝利事故落下灰的污染水平相當。在這兩起事故中，有一些對當地產出食物的食用限制，但并沒有試圖進行去污。而在福島，由于與土壤結合的放射性核素被清洗及其在更深層土壤中的再分布，放射性衰減速度快于僅因放射性衰變而導致的衰減速度。

日本進行地區整治主要是出于社會與政治考慮，不過也同樣是因為認識到輻射恐懼會產生嚴重的健康影響，且日本能夠采取相應措施。這樣做是為了使疏散人群能夠盡快回歸故里，并向他們提供下述保證：能夠恢復過去的生活方式，且不用擔心自己及子孫后代的健康。

日本原子能研究開發機構（JAEA）正與多家日本和國際組織與研究機構合作開展整治研究。這項工作將分三個階段進行。第一階段，原研在疏散區外污染程度較低的兩個地點開展技術測試工作，以便在一系列具有代表性的農業和鄉村環境中開發和測試污染測量技術、去污技術和廢物處理技術。當原研與工程公司聯合體簽署在更大范圍的環境（包括城市和工業區以及污染程度更高的地區）中開展整治工作的合同時，這些工作形成了在更大規模測試相關技術的基礎。此外還研究了新去污方法。

原研主要通過下述方式支持地區整治：加深對銫環境行為的認識（這一項目被稱為F-TRACE）；評價那些不能進行簡單去污的林區的管理；開發天然自潔流程（即通過河流系統將放射性物質輸送至海洋環境中）的量化模型；以及評估控制措施如何使環境影響最小化。

清理工作會產生大量被污染的土壤和植被廢物。必須采用安全且經濟高效的方式對這些廢物進行管理。將土壤再利用于土建是一個重要選項，前提是能夠滿足對有機物和黏土含量限值的要求。可以對有機物含量高的廢物以及其他可燃物質進行焚燒。但是需要一個明確的方案來指導焚燒產物的整備、包裝和貯存工作。

在現場對簡單包裝的廢物進行臨時貯存是一個嚴峻挑戰，因為貯存庫很容易受到地震、臺風、高溫及嚴寒的影響，而且廢物還可能沉淀和降解。較長一段時間內，可以將廢物運往現場附近污染程度較高地區的中間貯存設施貯存30年。目前還沒有做出有關最終處置的任何決定。

盡管已經努力向公眾廣泛宣傳相關的環境整治工作，但顯然可以做的還有很多。人們對于森林、湖泊、沿海等整治工作受到限制的地區環境表示擔心。此處十分重要的是，應將福島與下述兩類地區進行客觀比較：一類是曾受到類似污染的地區，例如英國湖區（Lake District）——非常受歡迎的旅游地，過去受到的污染幾乎被完全遺忘；另一類是被認為是健康度假勝地的高天然本底輻射地區，例如芬蘭——高海拔滑雪勝地。

雖然疏散人員正在返回已完成整治的地區，但福島第一核電廠附近污染最嚴重地區的清理仍需花費很長時間并且可能需要使用新技術。必須長期保持有效的技術交流并獲得多學科團隊的隱性知識，因此需要使用以現代網絡為基礎的知識管理工具。目前已有可以使用英語的交流平臺（即Cleanup Navi）可供使用，并且原研已在其技術報告和兩次國際研討會上匯總了相關信息。

經驗教訓

一個重要教訓是：對于有大量人口和敏感設施暴露于自然災害風險之下的地區，完全基于過去經驗的應急預案是危險的。災害應對預案應更好地覆蓋低頻事件。

對于地區性放射性污染，應急預案可以大幅減輕影響并幫助恢復。預案應包括應急小組培訓、溝通渠道和材料的建立以及監管基礎架構的組建。

大多數發達國家已有民防或災害響應系統，因此可能只需編制涉及范圍更廣泛的情景。福島的經驗教訓告訴人們，對于難以想象的嚴重災難，相對于事故發生原因，災難應對措施更應受到關注，這一點十分重要。瑞士聯邦核安全檢查局（ENSI）的事故響應就是一個很好的例子。

溝通是福島第一核電廠事故響應中應當改善的關鍵問題之一。每個層級都存在問題——當地、地區、國家和國際。公平地說，過去沒有針對哪個同類事故進行過深入交流，這些事故也從未被媒體如此廣泛報道。必須認識到，在很多情況下，對輻射的恐懼會比輻射本身造成更嚴重的健康影響，因此，減少這種恐懼應當成為任何災難應對預案的重要組成部分。同時，也要采取積極措施，打擊其他政治團體蓄意“散播恐懼”的行為。

盡管日本政府迅速通過了去污法案，但清理活動的實施仍面臨挑戰，特別是廢物的移動、貯存和處置。2014年11月通過的法案規定處置場所應設在福島縣外。這一武斷決定顯然是在社會壓力下做出的：如果監管框架在事故前就已到位，那么它不僅有助于開展清理工作，而且也會建立在一個更合理的技術基礎上。

福島工作表明，如果土地價值足夠高，大規模去污是可以具有成本效益的，盡管有關污染性質和適用技術方面的日本國情不一定能在其他地區復制。

福島工作建立了一個有關銫環境行為的廣泛數據庫。盡管過去已對銫這種常見污染物開展廣泛研究，但是，從山林到沿海海洋環境的綜合地區評估是獨一無二的，可能會對其他具有相似地理及氣候條件的國家有所幫助。

（趙 宏譯 伍浩松校）