日本核废水为什么排海?有何影响?数据说话吧

资讯日期:2021-04-15 11:45

看遍了媒体微博,都没有一处能告诉我这批核废水究竟有多大污染。中文网络上要是完全没有讲数据的文章也有些可悲,于是我还是自己写一篇罢。


目前福岛的 127 万吨核废水中,总共含有约 3.4g 的氚。这个量级的含氚废水稀释后向海洋排放是最常规的处理方式。

对废水的处理和排放处于国际原子能机构(IAEA)的监督之下。

日本几乎每月都会向国际原子能机构和各国驻日使馆发送福岛废弃物处理和周边海域放射性检测的通报。


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福岛将要排放的是经过多核素去除的核废水,废水中的重元素大部分都被去除,主要残留的是难以去除的的氚(氢的同位素)。

目前福岛的 127 万吨核废水中,总共含有约 3.4g 的氚。按放射性活度计算,约为 1.2x10^15 贝克勒尔,即 1200 TBq。(每秒有一个原子衰变记为 1 贝克勒尔,符号 Bq。1 TBq = 1x10^12 Bq)

平均到每升废水中,放射性活度约为 1x10^6 Bq (1 MBq)。

日本计划用 30 年时间稀释排放这批核废水。

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Q: 这些废水能否排放?
A: 不能直接排放,可以稀释后排放。
美国对核电站槽式排放口氚浓度的控制值为 3.7x10^4 Bq/L。福岛核废水超标约 27 倍。计划的 40 倍稀释后可以排放。

Q: 这些废水的含氚的总量是否超标?
A: 不超标。


核电站相关的含氚废水排放量简单列举如下:

大亚湾核电站 2019 年实际排放量:39.8 TBq;
中国国家标准单机组年排放量:<75 TBq;
日本福岛计划最大年排放量:100 TBq;
加拿大重水反应堆年排放量:约 200 TBq;
中国国家标准单厂址最大排放量(环境承载量):300 TBq;
中国所有核电机组年排放总量:877 TBq(估计值);
日本福岛核废水含氚总量:1200 TBq;
全球所有核电站年排放总量:6000 TBq(估计值);

目前世界各国在运行的压水堆核电站产生的含氚废水均采用向环境排放的方式处理。哪家装机容量大,哪家排放量就多。2019 年全球在运核电机组 443 台、总装机容量 392.1 GW,容量因子(满载比例) 85.9%。以 90% 压水堆,一台 1000MW 机组一年向环境排放 20 TBq 含氚废水计算,全球核电站一年中约向环境排放含氚废水 6000 TBq,约为福岛核废水 1200TBq 含氚总量的 5 倍。(其中中国核电机组 47 台,总装机容量 48.76 GW,每年约向近海排放含氚废水 877 TBq。)(以上数据为粗略估算)

Q: 除了氚以外,其他放射性核素的污染大吗?
A:处理方案中最终排放的核废水 62 种放射性核素的总浓度应小于 300 Bq/L。依据中国国家标准中滨海核电站排放口除氚、碳14外放射性核素浓度低于 1000 Bq/L,年排放总量不超 5x10^10 Bq 的要求,年排放上限约为 16 万吨。


作为对比

年排放量福岛年排放估算值大亚湾核电站年允许排放量大亚湾 2020 年实际排放量美国阿肯色州第一核电站 2019 年实际排放量
40 TBq225 TBq49.64 TBq39.96 TBq
碳-141.25 GBq300 GBq16.23 GBq-
其他放射性核素12.5 GBq130 GBq0.091 GBq1.18 GBq

(以上为静态计算。1 TBq = 1000 GBq。阿肯色州第一核电站 碳-14 排放量未列出。
参考:Results from secondary treatment performance confirmation tests on water treated with multi-nuclide removal equipment (final report).pdf
关于大亚湾核电基地六台机组放射性流出物年排放量限值的批复 - 国家核安全局(2017)
大亚湾核电站运行数据 - 香港核電投資有限公司
Radioactive Effluent and Environmental Reports - US.NRC)



(之前以 8 种主要放射性核素做计算,现更新为 62 种放射性核素。二次处理实验中,处理后的核废水 62 种放射性核素活度总值约为 102 Bq/L,是排放标准的 0.35 倍,则达标废水放射性活度不应超过 300 Bq/L。)


Q: 会有什么影响?
A: 福岛在日本东岸,排放的核废水向太平洋扩散,对我国无影响。考虑到年排放总量仍低于我国标准,对福岛近海以及太平洋海域应无影响。

Q: 既然没有影响那为什么日本不往自己内陆排?
A: 世界上绝大多数核电站都是建在海边(中国所有在运行的核电站也都是建在海边)。核电站建在海边就是为了向海水排放废热和废水。

核电站选址必须考虑公众和环境免受放射性事故释放所引起的过量辐射影响,同时要考虑到突发的自然事件或人为事件对核电站的影响。.......靠近海边建设除了能够为核电站提供大量的海水进行冷却外,还由于海洋具有很大的稀释能力,同样的核泄露,放射性物质泄露到大海或海边,通过洋流等海水运动的模式,核泄露物质相对比较容易被稀释,危害会逐渐减小或者消失。(摘自《核辐射防护手册》P29,编号:12)
--[核电]核电站为什么多建在海边或江边?- 国家核安全局

Q: 既然安全为什么不由日本人民自己使用?
A: 处理稀释后的废水达到了安全排放的标准,没有达到生活用水的标准。
生活用水的安全标准要比污水处理高出很多很多很多。要让别人使用废水才安心,相当于要求污水处理厂的出厂标准和自来水公司的出厂标准一样。

Q: 福岛核废水与反应堆正常运行排放的废水能一样?
A: 处理前不一样,处理后一样。排放遵循的标准一样。

Q: 日本的数据不可信!
A: 这些数据至少说明日本政府的脑子还是正常的,知道排放之前要先处理,排放标准也没有放宽。如果严格执行则没有问题,至于执行情况当然还需要监督。

Q: 谁来监督?
A: 官方层面的监督只能依靠国际原子能机构(IAEA)。目前 IAEA 已表态欢迎日本的决策,并将为排放监督提供技术支持。IAEA Ready to Support Japan on Fukushima Water Disposal, Director General Grossi Says
民间的监督就比较简单了。毕竟废水排向大海,谁都能从福岛附近海域取样并检测。或许可以期待一下日本的绿色和平组织。
至于我国海域,国家海洋局在西北太平洋建立有常态化的海洋放射性检测机制,从洋流上看建立在吕宋海峡的监测点主要就是保护我国内海的。中国在西太平洋建常态化海洋放射性监测预警体系--时政--人民网

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数据来源:
福岛核废水情况来自于东京电力公司:処理水ポータルサイト | 東京電力


截至 2020 年 9 月 30 日的废水放射性情况。约有 32 万吨(29%)的废水已处理达标,6 万吨(5%)的废水仍超标 100-19909 倍。


东电公司公布了所有废水储藏罐的放射性测量结果。Radiation concentration estimates for each tank area (as of December 31, 2020).pdf


一共 20 多页,这是超标比较严重的一页。测量的 10 种放射性元素分别是 铯-137,铯-134,钴-60,锑-125,钌-106,锶-90,碘-129,氢-3(氚),碳-14,锝-99。可见超标的主要是 锶-90。



大亚湾核电站排放情况来自于香港核电投资有限公司网站:
https://www.hknuclear.com/dayaperf/releases/pages/radioactive.aspx?lang=sc


大亚湾核电站 2020 年实际液体排放量。总共向海水中排放了 49.64 TBq 的氚,16.23 GBq 的碳-14,和 0.091 GBq 的其他放射性核素。


美国核电站的排放数据来自美国核能管理委员会网站:
https://www.nrc.gov/reactors/operating/ops-experience/tritium/plant-info.html


美国阿肯色州第一核电站一号机组 2019 年实际排放量。1 Ci = 37 GBq。氚年排放 21 TBq,其他放射性物质总排放量 1.15 GBq。钴-58、钴-60、铯-134、铯-137、碘-131、银-110、锑-124、锑-125 等主要放射性核素排放量均在 0.1 GBq 量级


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Q: 正常运行的核电站也会排放放射性物质吗?
A: 核电站的发电方式也是烧开水(核电站的原理就是烧水吗?)。这些被烧开的水会接触到核物质,最终经过处理后被排放到环境(大气和水)中。所有压水堆核电站都会排放,压水堆核电站是当前的绝对主流。(中国大陆当前运行的 47 台机组中,有 45 台压水堆,2 台重水压水堆。)

Q: 那核电站周围安不安全?
A: 参考生态环境部《2016 全国辐射环境质量报告》,全国在运行的核电基地附近空气、水、土壤、生物中人工放射性核素活度浓度均未见异常。考虑到监测采样点大都在核电站机组 10km 范围之内,可以认为核电站对周边的环境和生物(农产品)没有影响。
福岛排放的废水浓度、总量不显著大于中国正常运行核电站的排放量,且主要排往太平洋。对我国无影响。

Q: 核电站排放这么多放射性核素,还能安全?
A: 因为自然环境中天然就存在着放射性物质。我国居民接收的单一最大辐射源是氡气,每年造成约 1.5 mSv 的辐射剂量。而核电站发电和排放造成的辐射剂量仅有 0.00001 mSv,可以认为是没有影响。

参考:
生态环境部辐射环境质量报告



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补充一个核电站烧开水的视频:核反应堆开机到500kW再到1MW,散发出无与伦比的切伦科夫辐射辉光 - bilibili
1:40 反应堆启动,6:00 可以看到反应堆在“烧开水”,7:50 反应堆停堆。

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Q: 如果东电不做处理呢?
A: 这批核废水中的主要放射性物质是锶-90,总量大致为 0.15 TBq(粗略估算)。如果不经处理一次性排放,造成的核泄漏量相当于 2011 年福岛核事故的千分之一。
如果处理后再排放,排放量会再下降十万分之一,即达到 2011 年事故的亿分之一水平。

ref:
Radiation concentration estimates for each tank area (as of June 30, 2020).pdf
福島第⼀原⼦⼒発電所多核種除去設備等処理⽔の⼆次処理性能確認試験結果(速報).pdf

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【后记】


我写这篇答案是因为看遍了媒体知乎微博,都没有一处能告诉我这批核废水究竟有多大污染。中文网络上要是完全没有讲数据的文章也有些可悲,于是我还是自己写一篇罢。

最先,对这批核废水主要关注的是氚(如果你们有看新闻的话)。然后我说这些氚的浓度和总含量不高,可以稀释后分多年排放。

然后,有人说那其他放射性物质呢?我就查了废水中其他放射性物质的最终净化浓度,得出结论按照一般核电站的标准这些废水也能排放。

然后,有人问我核事故的废水和一般核电站的放射性废水成分能一样?我就真的查到了普通核电站排放废水的成分和浓度是什么,然后说,净化后都一样。

然后,有人问(很多人问)日本人的数据能信?我想这套废水处理系统是法国人帮日本人搭的(或者说日本人找法国人买的),法国人没必要帮日本人隐瞒什么吧。

还有一些人,拿莫名其妙的数据来问我。不回答吧怕误导后来者,回答吧查资料又要半天。有些问题让我感到无言以对,比如为什么福岛县癌症发病率会上升,为什么世界多国能检出来自福岛的放射性物质。因为福岛 2011 年发生了核事故啊!你们不知道吗?至于这批核废水,这批核废水要 2022 年才开始排放,在这个问题下说 2011 年的事情是想问什么啊!
(2011 年福岛核事故泄露的放射物总量相当于切尔诺贝利的 10% - 40%。唯一幸运的一点是大部分放射性物质都被排放到了太平洋 (太平洋: ???)。所以对人的健康影响有限(仅影响日本部分地区)。)

很多事情都在评论中讨论过了。投票比例也告诉了我大家的看法。大部分人都不信嘛。其实你们信或者不信都与我没有什么关系。如果你们信了,那我的文章还算是有点帮助。如果你们不信,那么,你知道为什么日本排放废水,罪大恶极,严重污染环境,造成生物变异,结果美国人一声不吭吗?因为美国人都在服用一种纯天然植物提取成分:金叶草碱,能够排出身体中的放射性物质!美国人就是因为服用这个,所以不怕日本人排放核废水!我偷偷的搞来一些,看在知友的份上今天购买只要 5 折!为了你和家人的健康,赶快拿起电话订购吧!买它!
(你们要是既不相信日本排放核废水没有危害,又觉得西方都在包庇日本,还不肯买我的美国进口纯天然植物提取防辐射草本精华,那我也很难办啊。)
(金叶草碱这个名字是我编的。不说出来我怕直钩也能钓上鱼。)

最后更新一些新闻,数据和出处吧。

2011 年福岛事故发生之后,日本从法国核电集团 Areva (法国国有,全球最大的核电集团)引进了一套高放射性废水处理设备。单在 2011 年的 6 月至 9 月,这套设备就处理了 8 万吨的高放射性污水,清除了 80 PBq 的放射性物质。Veolia & Areva's water decontamination system | Power Engineering

2013 年 5 月,新的多核素去除设备(ALPS)投入试运行。该设备的设计能力能将废水中 62 种放射性核素的含量降低到处理前的百万分之一。https://www.tepco.co.jp/en/nu/fukushima-np/handouts/2013/images/handouts_130329_01-e.pdf


对 62 种放射性核素的处理能力,能将其总浓度从处理前的排放标准的 4100000 倍降低到处理后的 0.69 倍。


日本的这部分废水实际上已经是处理过大部分核素,仅剩余氚的放射性废水。处理流程大致如下:通过离子交换模块,将锶和铯离子交换为危害较小的离子。反渗透,将清洁水回收到反应堆核心,并浓缩剩余的盐水。吸附剩余的铯、锶等其他(重)金属。第  1 步和第 2 步的处理流程如下,参见 METI 报告
作者:吴工
链接:https://www.zhihu.com/question/425885062/answer/1532087829
来源:知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

文中描述的ALPS使用预处理设备(铁共沉淀处理设备、碳酸盐沉淀处理设备)和7种吸着剂的多核素去除设备(活性炭脱除胶体、钛酸盐脱除锶、铁氰化合物脱除铯、银添着活性炭脱除碘、氧化钛脱除锑、螯合树脂脱除钴、用树脂系吸附剂脱除钌及负电荷胶体)对污染水进行处理,之后还要进一趟反渗透膜,再用蒸发器进行浓缩才作为高盐废水储藏。
作者:枕头
链接:https://www.zhihu.com/question/425885062/answer/1532651691
来源:知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

事故的应急处理结束之后,东电公司每天需要向反应堆注入约 400 吨冷却水,这些水从反应堆流到地下室,然后与大约 200 吨地下水混合在一起,再被抽出去净化。净化后的水一部分再被用到反应堆冷却,另外的部分就存在水罐里。东电公司要保证地下室水位一直低于地下水水位,否则放射性物质会向地下水渗透。所以就是每天灌冷却水,每天从地下室抽废水出来净化,每天都新增废水存到罐子里。


图片上方四个方形建筑,白的、蓝色、灰色没屋顶的(屋顶炸了)、旁边另一个没屋顶的(亮白色建筑物的下方挨着的那个,屋顶也炸了),就是 1、2、3、4 号核反应堆建筑。图片下方是储水罐。(图源 cbsnews)
卫星图。


2017 年,80% 的核废水都已经过多核素去除设备的处理。同时东电公司已经意识到处理后的含氚废水需要排放到大海中。https://www.meti.go.jp/english/earthquake/nuclear/pdf/iaea_201711_05.pdf



2018 年 8 月 19 日日本共同社报道,东电公司检测出部分经过处理的废水放射性仍然超标。(你们看到的东电公司道歉就是这件事。)https://english.kyodonews.net/news/2018/08/e52ba157d49a-treated-water-at-fukushima-nuclear-plant-has-radioactive-substances.html

截至 2020 年 8 月,27% 的污水放射性浓度在排放标准之下,6% 的放射性浓度在 100 倍 - 19909 倍之间。



东电公司公布了目前所有废水的放射性检测结果。https://www4.tepco.co.jp/en/decommission/progress/watertreatment/images/tankarea_en.pdf


一共有 20 多页,这是超标比较严重的一页。可见超标的主要是 锶-90。


10 月 15 日,东电公布了放射性废水二次处理的实验结果,结果显示能将超标 2188 倍的废水净化到排放标准的 0.15 倍。https://www.tepco.co.jp/decommission/information/newsrelease/reference/pdf/2020/2h/rf_20201015_1.pdf


图中几种放射性核素依次是 铯-134,铯-137,钴-60,钌-106,锑-125,锶-90,碘-129,鍶-89。


按照这个净化结果,福岛核废水分 30 年排放的年排放量与一座普通的核电站年排放量相当。

至于一座普通的核电站一年排放多少,大亚湾的数据前面已经给出,秦山核电站的排放量见这个回答,美国核电站的排放数据可以在美国核能管理委员会的网站上查询:https://www.nrc.gov/reactors/operating/ops-experience/tritium/plant-info.html。
总之,每年 20-200 TBq 的氚,0.1 - 1 GBq 的其他放射性物质排放,完全没有问题。(要有问题那就是全世界所有核电站一起有问题。)(但请相信党,相信政府,这个排放量是真的没有问题。)

还有一些乱七八糟的资料供参考:
《国家核安全局核设施放射性废物最小化》:http://www.mee.gov.cn/gkml/sthjbgw/haq/201611/W020161104359304183010.pdf
《放射性废水的膜处理技术研究进展》:http://www.actasc.cn/hjkxxb/ch/reader/create_pdf.aspx?file_no=20130301003&year_id=2013&quarter_id=10&falg=1



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