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危机五年后,住在福岛是否安全

2016-07-15袁宣民编译

世界科学 2016年5期
关键词:介子核燃料小野

袁宣民/编译



危机五年后,住在福岛是否安全

袁宣民/编译

吊车在吊起顶蓬的一部分,以估计福岛核电站1号反应堆建筑的废墟的防尘效果

日本福岛第一核电站一直在努力使一切恢复正常。工人在清理反应堆周围被污染的土壤方面取得不少进展,五年前被疏散的居民现在正纠结是否返回自己原来的家园。目前,该核电站仍属于高危区域,工人的工作复杂而危险,他们正在寻找熔化的核燃料,并尝试移走它们。

2011年3月11日,日本东北部发生了里氏9.0级地震,随之而来的40米高的海啸导致15 893人死亡,2 527人失踪,127 290栋房子损毁。它还引发了福岛核电站泄漏事故,导致了核电站周围20千米范围内及放射性尘埃严重影响地区的150 000居民的疏散。

目前,灾民正面临这样一个难题:以前的家园在多少辐射指数的范围内是安全的。经过不懈的努力,当地政府至今已挖出了约9 000 000立方米污染的土壤和树叶,并且通过冲洗建筑物与道路,使室外辐射指数减少到每小时0.23微西弗。2015年9月,日本政府开始对全部或部分在核电站20千米范围内的七个城市解除了疏散令。随着各项工作的不断推进,预计到2017年春天,将有70%的灾民被允许返回他们的家园。

然而灾民仍挣扎于安全问题与赔偿问题。他们中的很多人宣称是被迫返回的,因为福岛的辐射指数仍然太高。南相马市在核泄漏事故后有14 000人被疏散,该市市长樱井胜延表示:“没有开展任何关于辐射的教育。许多灾民并不知道辐射水平的含义,也不知道自己以前的家园是否安全,在这种情况下,要他们做出回去的决定是很难的。”目前日本政府和福岛核电站的所有者东京电力公司准备停止向拒绝返回家园的居民发放赔偿支付款,一些市民团体正在为此事起诉它们。虽然部分受影响区域已解除了疏散令,但靠近核电站的高污染区域将可能永久性隔离。

福岛核电站经理小野晃近日告诉记者,核电站的情况“非常稳定”。核燃料产生的放射性物质和热量在过去的五年间大幅下降。但因为无法对核燃料的位置进行定位,清理工作仍然进展缓慢。2015年,福岛核电站的管理层公布了一份路线图,决定在未来30到40年内彻底清理熔化的核燃料,报废核电站的4座反应堆。这项工作至少耗费90亿美元。东京电力公司打算在2021年开始从反应堆中移除核废料。

小野晃预测,清理工作已完成了接近10%,其中一个大的障碍在2014年12月得到清除,当时工作人员将储存在4号机组乏燃料池的最后1535根燃料棒全部移走。一些人担心冷却水会从蓄水池中溢出,使核燃料暴露在空气中,使它们由于温度过高而熔化。但这些并没有发生,然而核燃料仍然构成不小的威胁。

小野晃承认,目前最大的挑战来自于污水。在福岛核电站,冷却水源源不断灌入1、2、3号反应堆已熔化的堆芯,以防止其中的核燃料由于过热而再次熔化。这些冷却水最后排放到各个反应堆的地下室,在那里与地下水混合。为了减少排进海洋中的废水总量,东京电力公司用10米高的钢制蓄水池收集、储存这些用过的冷却水。如今这些蓄水池几乎分布在电站的各个角落,已储存了750 000吨废水。为此政府正在评估试验方案,以净化废水中关键的放射性同位素——氚。小野晃说,在核电站的空间被用完以前,迫切需要制订一个方案来解决这些废水。

另一方面,东京电力公司已经找到将地面水从站点分离的方法,使反应堆每天的废水渗透量减少约150吨。现在,东京电力公司打算冰冻剩余的废水。承包商在1~4号四个反应堆的地下岩床埋设了1 500根30米长的管道,建造了一个类似地下栅栏的建筑。当在1 500根管道中循环的海水被冷却至零下30℃时,它们形成了一个人工冻土层,从而阻止反应堆内外水体的交换。东京电力公司打算尽快实施这一计划。

福岛发电站面临最艰巨的任务是转移核废料。东京电力公司的建模和分析结果表明,1号反应堆大部分燃料已在压力容器内熔化、燃烧,并掉落在安全壳的底部,甚至腐蚀到混凝土建成的地下室。2号与3号反应堆局部熔毁,一些核燃料可能残存在堆芯中。

为了确认熔化核燃料的位置和情况,由东京电力公司和其他组织组建的国际核退役研究所一直使用介子来探测各个反应堆内部。当宇宙射线撞击地球外层大气层时,每分钟会产生数万亿个介子,其中的少量介子按照通过物体的密度不同以一定的比例被吸收或散射。依据这一原理,由于铀的密度比钢铁或混凝土的密度大,因此介子成像的阴影更深,据此可以找到反应堆中含有铀的燃废料的位置。

2015年2月,位于筑波的日本高能加速器研究机构提供了两个厢式货车大小的介子探测器,东京电力公司将它们放置于紧邻1号反应堆的地面上。在收集介子一个月后,这些装置证实了1号反应堆内部没有核燃料残留。但因为两个探测器是被放置在地面上,因此无法了解反应堆地下室的情况。东京电力公司计划用机器人来定位地下室的核燃料,并找出方法来转移它们。

另一个研究团队开发了新的探测器,该探测器可观察穿过物体前后的介子情况,从而得到反应堆内部更精确的图像。来自美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室和日本东芝集团的研究人员开发了一个7米见方的庞大探测器。他们计划将其放在2号反应堆的外面。因为东京电力公司决定先派机器人进入2号反应堆的安全壳中,这项工作被耽搁了,居高不下的辐射指数一直阻碍这一计划的实施。小野晃说:“我们当前的任务是降低这里的辐射指数”。即使利用机器人设备探查反应堆内的情况,也需要工人进入附近对机器人进行安装。

当政府努力清理现场并安置灾民时,一些当地居民也对他们自己的安全进行评估。2014年,由福岛一些高中生组成的团队在疏散区外开展了一项国际辐射剂量测定项目。共约 216名学生和老师参与了这一项目,分别来自于福岛的6所学校、日本其他区域的6所学校、法国的4所学校、波兰的8所学校以及白俄罗斯的2所学校。在两周的时间,他们用辐射剂量计进行测定,并对自己的行踪和活动情况进行详细记录。参与该项目的福岛高中超级科学俱乐部成员小野寺遥说:“我想知道我所在地区的辐射剂量有多高,并将它与其他地区的人所接收到的辐射剂量进行比较。”

2015年11月,这些学生在《放射保护》杂志上发表了他们项目的成果。他们的结论是:“福岛的高中生接收的辐射量并不显著高于其他地区的高中生。”

虽然对于福岛的居民来说这是个好消息,但对于怀抱着希望搬回核电站周边地区的居民来说仍然不够。

[资料来源:Science][责任编辑:岳 峰]

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