核電站廢水之謎

胡安邦

福島核廢水從何而來？

2011年3月11日，日本東海岸發生了9級大地震，地震引起的海嘯造成了福島第一核電站的電力系統完全癱瘓，導致電站核反應堆的堆芯余熱無法排出，最終引起了堆芯過熱爆炸，造成了人類歷史上與切爾諾貝利核電站事故一樣的最高等級核事故。在核反應堆的堆芯爆炸后，為阻止事態進一步惡化，現場事故搶修人員向反應堆內部注入了大量淡水和海水降溫，再加上滲入到反應堆的地下水和雨水，一起構成了福島核電站的核廢水。

因為核廢水直接接觸到核反應堆中放射性物質最集中的堆芯，所以核廢水中含有大量放射性物質，會對周圍環境和生物造成嚴重影響。在此之前，為了防止核廢水擴散，日本在福島核電站周圍建立了總容量137萬噸的儲水罐來儲存每天產生的核廢水，截至2021年3月，已累計收集125萬噸核廢水。日本所要排放的，也正是這125萬噸核廢水。

核電站的工作原理

弄清楚了福島核廢水的成因，讓我們把注意力集中到核電站本身的運作上來。核電站發電的基本原理，是通過反應堆堆芯的核燃料發生的核裂變反應，放出大量熱能，通過水吸收熱能轉化為水的內能，將水變為水蒸氣，推動汽輪機做功轉化為汽輪機的機械能，最終由汽輪機帶動發電機工作，將機械能轉化為電能。

按照目前的核反應堆堆型來分類，世界上主流的核電站主要分為兩類——沸水堆（BWR）和壓水堆（PWR）。兩者的主要區別在于，沸水堆直接使用與堆芯接觸的帶有放射性的一回路①水推動汽輪機做功發電，而壓水堆則增加設計了一個二回路②，用一回路中帶放射性的水在密閉管道中加熱二回路水，由二回路水形成的蒸汽推動汽輪機做功，最終完成發電。

沸水堆因為少了一次熱交換，也減少了一次能量損失。它的優點是能量轉化率高，熱效率更高。但因為沸水堆是由帶有放射性的一回路水直接推動汽輪機做功，容易引起放射性水的泄漏，整體安全性相對較低。壓水堆多了一次熱交換，相應地增加了一次能量損失，但是能保證推動汽輪機做功的二回路水水蒸氣不帶有放射性，整體安全程度更高，同時對相應設備要求更高，造價也更高。

福島第一核電站建于1971年，采用的是單循環沸水堆設計，整體安全性較壓水堆更低，特別是發生了電源喪失的情況，在短時間內導致嚴重的后果。

核廢水的處理辦法

在核電站正常工作的情況下，按照核廢水放射性多少來進行分類，主要有兩類：第一類是中低放射性核廢水，包括主設備排空水、二回路廢水、離子交換裝置再生廢水、實驗廢水等;第二類是高放射性核廢水，包括乏燃料③后處理廢水和放射性物質分離制造過程中產生的廢水。

對于中低放射性的核廢水，一般采用稀釋、化學沉淀、物理吸附、離子交換等方法來降低放射性。經過上述處理，在核廢水的放射性達到相關安全標準后，就能正常排放到環境中。而對于高放射性的核廢水，主要采用的這類辦法：首先是通過加熱蒸發，將廢水中的水分蒸發掉，留下帶有放射性的濃縮物質;然后是貯存，將蒸發處理后的核廢水裝入特定的水泥容器中，再深埋到200 米以上的地下貯存點進行儲存。

目前，福島核廢水存量巨大，且其中含有銫、鍶等半衰期很長的放射性元素，以及氚這類無法分離的放射性元素，在未經第三方機構檢測達標的情況下直接排放進入海洋，是一種簡單粗暴且風險巨大的處理方式。這次的事件也為我們敲響了警鐘，當我們在享受科技帶來的巨大便利時，也應該做好針對相應廢棄物的處理措施。對自然環境抱有敬畏和愛護之心，才能讓人類免遭隨意破壞生態的反噬。