日修訂福島中長(zhǎng)期退役路線圖

圖1 福島核電廠中長(zhǎng)期退役路線圖*開始從4號(hào)機(jī)組乏燃料池轉(zhuǎn)移燃料

2019年12月27日，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布最新修訂的《東京電力公司福島第一核電廠中長(zhǎng)期退役路線圖》，正式?jīng)Q定2021財(cái)年啟動(dòng)2號(hào)機(jī)組熔融燃料(燃料碎片)取出工作，將轉(zhuǎn)移1號(hào)和2號(hào)機(jī)組乏燃料水池燃料的啟動(dòng)時(shí)間從之前的2023財(cái)年最多推遲5年，并設(shè)定了到2025年將污水增速降至每天100噸的目標(biāo)。這是路線圖的第五次修訂。與以前的路線圖一樣，退役工作仍分為三個(gè)階段開展，目前處于第二階段，總目標(biāo)仍然是在事故機(jī)組實(shí)現(xiàn)冷停堆之后的30至40年完成退役。

1 基本原則

為保護(hù)公眾和環(huán)境免受放射性物質(zhì)的傷害，福島退役工作將遵循下述基本原則：第一，秉承“重建與退役并進(jìn)”的理念，首先要確保當(dāng)?shù)鼐用瘛⒅苓叚h(huán)境和工作人員的安全，同時(shí)在考慮廠區(qū)條件、合理性、迅速性和確定性的前提下，系統(tǒng)性降低風(fēng)險(xiǎn)。福島居民返回和重建工作已取得進(jìn)展。

第二，在推進(jìn)中長(zhǎng)期退役工作的同時(shí)，通過主動(dòng)發(fā)布信息以及透明的互動(dòng)交流，獲得當(dāng)?shù)鼐用窈腿毡緡?guó)民的理解。

第三，根據(jù)廠區(qū)條件、退役和放射性污水管理工作進(jìn)展以及最新的研發(fā)成果，不斷更新中長(zhǎng)期退役路線圖。

第四，日本政府、東京電力公司、核損害賠償和退役促進(jìn)公司、研發(fā)機(jī)構(gòu)以及其他相關(guān)機(jī)構(gòu)(詳見本刊2019年第8期相關(guān)報(bào)道)共同努力，實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期路線圖目標(biāo)。日本政府應(yīng)采取積極行動(dòng)，推進(jìn)退役工作的安全和穩(wěn)定實(shí)施。

2 三個(gè)階段

根據(jù)新版路線圖，退役工作預(yù)計(jì)耗時(shí)30至40年，分為三個(gè)階段：第一階段從2011年12月事故機(jī)組維持冷停堆狀態(tài)開始，直至2013年11月開始從4號(hào)機(jī)組乏燃料水池轉(zhuǎn)移燃料。第二階段從2013年11月開始，直至2021年12月開始從首臺(tái)機(jī)組堆芯取出燃料碎片。第三階段從2021年12月開始，直至退役完成，將歷時(shí)20至30年(詳見圖1)。目前，退役工作處于第二階段。

3 嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

在2011年3月事故期間，在擁有6臺(tái)沸水堆機(jī)組的福島第一核電廠，1至3號(hào)機(jī)組發(fā)生堆芯熔毀，1號(hào)、3號(hào)和4號(hào)機(jī)組發(fā)生氫氣爆炸。四臺(tái)事故機(jī)組的現(xiàn)狀如圖2所示。退役工作面臨四項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：污水管理、乏燃料池燃料轉(zhuǎn)移、堆芯燃料碎片取出以及固體廢物管理。新版路線圖為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)設(shè)定了相應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)(詳見表1)。

圖2 福島核電廠四臺(tái)事故機(jī)組現(xiàn)狀

3.1 污水管理

為了減少污水的產(chǎn)生并降低環(huán)境污染，福島已采取多項(xiàng)措施：建設(shè)地下水旁流系統(tǒng)，減少持續(xù)流入廠區(qū)的地下水?dāng)?shù)量；在事故機(jī)組廠房四周建設(shè)一道凍土式防滲墻，在減少地下水流入的同時(shí)防止污水滲漏；在海洋防護(hù)堤外側(cè)建設(shè)一道擋水墻，防止污水進(jìn)入海洋；建設(shè)和運(yùn)營(yíng)多套污水凈化設(shè)施，包括可去除多種放射性核素的先進(jìn)液體處理系統(tǒng)(ALPS)，對(duì)污水進(jìn)行凈化處理；由于現(xiàn)有凈化系統(tǒng)無法除氚，因此在福島廠區(qū)建設(shè)儲(chǔ)水罐，貯存經(jīng)過處理的污水。

在污水管理領(lǐng)域，福島目前迫切需要明確污水的最終處置方案。由于建設(shè)用地有限，廠區(qū)最終僅能建設(shè)總?cè)萘繛?37萬噸的儲(chǔ)水罐。由于地下水和雨水等不斷滲入建筑物，污水?dāng)?shù)量仍以每天約170噸(2018財(cái)年平均值)的速度增加。截至2019年12月，福島已貯存約118萬噸經(jīng)過處理的污水。預(yù)計(jì)到2022年，福島將無處存放新產(chǎn)生的污水。對(duì)于污水的處置，日本先后提出過六種處置方案，“海洋排放”、“氫(氚)排放”、“水蒸氣排放”、“固化處理后地下埋藏”、“地圈注入”以及“在福島之外的地點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期貯存”(詳見本刊2019年第10期相關(guān)報(bào)道)。日本政府組建了一個(gè)專門委員會(huì)，對(duì)前五種方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)(詳見圖3)，并于2016年發(fā)布一份專題報(bào)告。

表1 福島應(yīng)對(duì)四項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)

* 不包括1至3號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆廠房、工藝主廠房和高溫焚燒爐廠房；

** 不包括廢水處理產(chǎn)生的二次廢物以及將循環(huán)使用的廢物。

圖3 日本政府專門委員會(huì)研究的五種放射性污水處置方案

2019年12月23日，經(jīng)產(chǎn)省專門委員會(huì)發(fā)布福島放射性污水處置草案，提出了兩個(gè)處置方案或兩者并舉：一個(gè)是將污水稀釋到標(biāo)準(zhǔn)值以下，排放到海水中；另外一個(gè)是將污水蒸發(fā)后排放到大氣中。

根據(jù)新版路線圖，對(duì)于持續(xù)增加的污水，日本已采取包括建設(shè)地下水旁流系統(tǒng)和凍土墻在內(nèi)的多項(xiàng)富有成效的措施，污水增加速度已從2014年5月每天540噸降至2018財(cái)年每天170噸，未來將進(jìn)一步降至2020財(cái)年每天150噸，2025財(cái)年每天100噸。

對(duì)于在廠房?jī)?nèi)滯留的污水，新版路線圖設(shè)定了下述目標(biāo)：2020財(cái)年，完成所有廠房滯留水的處理，但不包括1至3號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆廠房、工藝主廠房和高溫焚燒爐廠房；2022—2024財(cái)年，將廠房?jī)?nèi)滯留水的數(shù)量降至2020年年底時(shí)的一半。

3.2 乏燃料池燃料的轉(zhuǎn)移

在2011年3月的事故期間，1號(hào)、3號(hào)和4號(hào)機(jī)組乏燃料池中的燃料可能已受到氫氣爆炸的影響。4號(hào)機(jī)組已于2014年12月完成乏燃料池所有燃料共計(jì)1535個(gè)燃料組件的轉(zhuǎn)移工作。3號(hào)機(jī)組于2019年4月啟動(dòng)轉(zhuǎn)移作業(yè)，比原計(jì)劃晚了4年。在作業(yè)開始之后問題不斷，作業(yè)常常被迫中斷。最近一次中斷發(fā)生在8月，中斷原因是設(shè)備故障。原計(jì)劃在9月上旬重啟，不過因?yàn)楣收喜粩啵敝?2月才重啟。截至2019年7月，已從3號(hào)機(jī)組取出28根未使用過的核燃料棒。該乏燃料池中還有538個(gè)燃料組件，其中有514個(gè)為乏燃料組件。

根據(jù)新版路線圖，1號(hào)機(jī)組乏燃料池(貯存著392個(gè)燃料組件)燃料轉(zhuǎn)移工作將在2027—2028財(cái)年啟動(dòng)，2號(hào)機(jī)組(貯存著615個(gè)燃料組件)將在2024—2026財(cái)年啟動(dòng)；2031年，完成福島第一核電廠全部6臺(tái)機(jī)組乏燃料池燃料的轉(zhuǎn)移工作。

3.3 堆芯燃料碎片取出

為了開展堆芯燃料碎片取出工作，福島從2012年1月開始對(duì)1至3號(hào)機(jī)組安全殼內(nèi)部情況進(jìn)行調(diào)查。對(duì)于2號(hào)機(jī)組，2019年2月開展的調(diào)查發(fā)現(xiàn)了類似燃料碎片的沉積物，并確認(rèn)可以將其取出。

東電設(shè)想的堆芯燃料碎片取出方法主要是綜合考慮下述兩個(gè)因素：一是壓力容器內(nèi)部的液位，是全淹沒還是部分淹沒；二是燃料碎片取出的部位，是從頂部取出、側(cè)面取出還是底部取出。根據(jù)新版路線圖，將于2021財(cái)年啟動(dòng)2號(hào)機(jī)組燃料碎片回取工作，采用部分淹沒和側(cè)面取出方案。根據(jù)日本共同社的報(bào)道，燃料碎片的取出數(shù)量將逐步增加，在多次試著取出若干克燃料碎片后，將分階段擴(kuò)大至每日運(yùn)出數(shù)千克，預(yù)計(jì)這一工作將持續(xù)數(shù)年。估計(jì)2號(hào)機(jī)組內(nèi)部有237噸燃料碎片，1至3號(hào)機(jī)組共有880噸。

3.4 固體廢物管理

福島需要管理的固體廢物包括“瓦礫類廢物”、受污染的構(gòu)筑物、退役工作產(chǎn)生的廢物以及污水處理產(chǎn)生的廢物。與核電廠正常退役產(chǎn)生的廢物相比，這些廢物的數(shù)量極大，種類繁多，且性質(zhì)各異。

東京電力公司在2016年首次發(fā)布的《東京電力公司福島第一核電廠固體廢物貯存管理計(jì)劃》中預(yù)計(jì)，福島固體廢物量到2029年3月將達(dá)到約75萬立方米。

根據(jù)新版路線圖，日本將在2021財(cái)年前后明確固體廢物管理方法和相關(guān)技術(shù)：廢物減容方法、廢物分析和評(píng)價(jià)方法以及處理和處置方法。2028財(cái)年，將不再需要對(duì)固體廢物進(jìn)行露天臨時(shí)貯存，但不包括廢水處理產(chǎn)生的二次廢物以及將循環(huán)使用的廢物。

4 小結(jié)

綜上所述，福島退役將在30～40年內(nèi)分三個(gè)階段完成，目前處于第二階段。對(duì)于退役過程中面臨的四項(xiàng)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，新版路線圖設(shè)定了新的時(shí)間節(jié)點(diǎn)：2020財(cái)年和2025財(cái)年分別將污水增速降至每天150噸和100噸，將從1號(hào)和2號(hào)機(jī)組乏燃料池轉(zhuǎn)移燃料的啟動(dòng)時(shí)間分別推遲至2027—2028財(cái)年和2024—2026財(cái)年，2021財(cái)年正式啟動(dòng)從2號(hào)機(jī)組堆芯取出燃料碎片的工作；在2021財(cái)年前后明確固體廢物處理/處置方法及相關(guān)技術(shù)。