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一年前,2023年8月24日,日本开始福岛核废水排放。在核废水排放前,互联网上就充斥了各种恐怖描述:
清华大学模拟核废水240天到中国的“科普”一夜之间占领全网。
核废水排放后,更是发生了对海鲜安全的担忧以及抢盐等荒诞行为。幸运的是,科学与理性虽然有时需要更长时间才能占据主流,但终究会在终点微笑。2024年9月20日,在清华大学模拟的核废水“到达”中国海域的时间点过去将近半年后,中国外交部宣布中日双方就福岛核废水排放达成共识,“中方将在有效参与国际原子能机构框架下的长期国际监测和参与国的独立取样等监测活动实施后,基于科学证据着手调整有关措施,逐步恢复符合规准的日本水产品进口”。关于福岛核废水排放,之前写过一系列文章(链接,链接,链接),点击公众号关键字福岛以及福岛核废水排放分析视频可看到全部。不过估计还是有人对福岛核废水排放存在疑惑,核废水从何而来?到底是核废水还是核污水?排放是否有监管?对环境是否真的没有太大影响?在福岛核废水排放一年多后的今天,我们再来解答分析这些疑惑,结论:没必要恐慌,海鲜安全!讨论福岛核废水排放是否科学,是否会对环境造成威胁前,我们需要先退一步,问一个基本问题:福岛为什么要排放核废水?很多核废水的谣言都是在该基本问题上就开始恐吓性宣传,说得好像日本没事干就想搞核污染一样。可这符合逻辑吗?福岛在日本境内,日本还是消费海产品非常多的国家,尤其喜欢本国水产,会没事故意在自己境内搞污染吗?福岛核废水排放是整个福岛核电站清理计划的一部分。2011年3月,由于地震引发的海啸,福岛核电站发生了严重事故,6个核反应堆中1-3号发生熔芯,4号受损。之后,日本就进入了控制、清理福岛核电站的过程。要下线一个核电站涉及清理大量的核燃料,很漫长,而对于福岛这种发生了严重核泄漏事故的核电站,因为要清理破损的核反应堆、周围被污染的土壤等,更为复杂。目前预计整个福岛核电站需要30-40年才能完成下线。
而清理福岛核电站的过程中,从事故一开始给核反应堆降温,到之后让核反应堆维持冷却状态,都要不断向反应堆注入冷却水。这些冷却水在该过程中会被污染,成为具有极高放射性的核污水。冷却水也无法100%循环,即核电站清理人员会不断输入新的冷却水,旧的污水会不断累积。福岛核电站在核事故过程中遭受的破坏还意味着存在雨水、地下水渗入核反应堆,形成冷却水之外的污水。
这些具有放射性的核污水在福岛核电站彻底下线之前会不断积累。当然,积累的速度会有变化。例如雨水、地下水渗透存在于早期,后来通过隔断地下水等措施已经解决,而核事故发生后的初期,冷却水的用量更大,循环利用比例更低,这些因素综合在一起,让现在福岛污水累积速率已经大幅下降。
可无论如何,这些受污染的水总要找个处理办法。福岛核电站的经营管理方——东京电力公司,东电,在事故发生后不久开始在福岛核电站区域内划出一块地方,持续修建储水罐(下图),用于暂时存放不断积累的污水。
不过这种存储只是暂时,因为福岛当地空间有限,能修建的储水罐也有限。到2020年底时储水罐已经修到了上限,总容积是137万立方米,可当时已经用掉的容积达到了123万立方,加上每年继续新增5-6万方废水,需要更长期的解决方案。核废水排放入海正是建立在这一大背景之下。
因核泄漏污染的雨水、地下水,以及冷却核反应堆形成的污染水,这些普遍具有较高放射性的污水收集在一起,就成了福岛需要想办法处理掉的核污染水。
核污染水的总量与存储空间的矛盾在福岛核事故不久后就暴发过。2011年4月与5月,冷却刚发生事故的核反应堆迅速产生了大量污水,而当时福岛核电站建成的存储空间有限,于是东电选择将所有污水里放射性相对低一些的直接排海,4月排放11.5万吨,5月排放30万吨。这在当时引发了很大争议,一方面是因为东电彼时未事先沟通污水累积情况,直接宣布排海。另一方面是尽管选择了放射性低的污水排放,但被排放的污水放射性仍然超过国际放射性物质的排放标准。
2011年的排放也是后来很多媒体、自媒体报道强调核污水,而非核废水的来源。那些污水里存在铯137,碘131等放射性物质,它们也被很多报道沿用到了一些核废水排放讨论中。
只是这些强调必须叫核污水的报道对当下的排放实情存在误导,至于存在铯137、碘131等各种危险放射性物质的说法更属于不实信息。与核反应堆直接接触后,无论来源是冷却水、雨水还是地下水,确实都形成了被污染过的水,称为核污水合理,也是东电2011年时排放入海的类型。可如今福岛不是将此类核污水直接排放,而是将核污水处理,做到符合国际排放标准后,再排放。这类符合排放标准,但仍具有一定放射性的处理水,应该属于核废水,而不是核污水。要理解当下的核废水与最初产生的核污水的区别,必须提到ALPS系统。由于清理核事故必然产生大量核污水,如何安全处置这些污水早就成了东电以及日本政府考虑的事宜。2013年时,东芝专门为此开发了一个多种放射性物质移除系统,ALPS(下图):ALPS可以理解为一个过滤系统,在实际操作过程中,存储下来的核污水进入ALPS处理,通过吸附、过滤的方式,移除62种放射性元素(使其含量大幅降低),形成ALPS处理水。从2013年ALPS上线后,福岛核电站一直在用ALPS处理累积下来的核污水,处理后的ALPS处理水则继续存在前文提到的储水罐里,2023年8月24日至今排放的也是这些ALPS处理水。值得注意的是,过去一些报道里刻意渲染的铯137、碘131都是会被ALPS移除的放射性元素。强调这些放射性物质会被排放,属于不实信息。相比用什么系统清除核污水里的放射性元素,公众更关心的应该是要排放的核废水到底还有多少放射性。过去一些新闻报道说ALPS系统处理并不成功,有很多污水经过处理后仍然有很高的放射性,说得非常吓人。针对这些说法,我们需要了解福岛核废水排放的标准。福岛核废水排放不是在ALPS系统里打个卡就排放,而是有明确的放射性物质排放标准,ALPS的目的是让排放的废水达到这个标准。
ALPS能移除62种放射性元素,有两个移除不了,那就是碳14和氢的同位素氚。核废水中碳14含量本身就不高,大概是日本排放标准的十分之一。真正ALPS处理不了又在总辐射量上比较显著的是氚。
对此,最后确立的核废水排放标准是:氚之外,利用ALPS处理把剩下的放射性元素总放射量,低于放射性废物的环境排放标准(总数值为1,也是国际放射防护委员会ICRP认可的标准)。2020年底时,福岛储存的核废水中有29%达到该标准。剩下没达标的呢?像一些报道乐于强调70%的核废水不达标。可这些不达标的不会被排放,而是会再度经过ALPS处理,直到达标后才会进入排放的序列。那些未达标的废水包括早期处理的,以及有段时间遇到过滤系统故障的,那些放射性元素含量高很多(分别为10-100与100以上)。但它们都会再次经过ALPS,即再次移除放射性物质。根据东电监测报告,之前放射性元素量含量2400以上的的水,再度处理后只有0.35。也就是说这种反复用ALPS处理来达标是可行的。
前面提到ALPS唯一处理不了的是氚,因此福岛待排放实际是经过ALPS处理,除氚以外都达到放射性排放标准的核废水。剩下的就是怎么处理氚的问题,这也是为什么包括国际原子能机构(IAEA)在内,经常把福岛核废水排放称为氚水处理问题。氚是氢的同位素,氚水的理化特征和普通水一样,使得氚水很难从核废水里分离出来,而且福岛要处理的氚水总量还特别大,130多万吨。以当下的科学技术不可能做物理分离。为此,福岛的排放计划里加入了稀释步骤,在排放时用海水做100倍以上的稀释,让最终氚含量不超过日本国家标准的四十分之一。也就是说,福岛核废水排放首先只有经过ALPS处理后,只排除氚的总放射性程度降到国际放射性物质排放标准后,才进入被排放的序列;其次,排放时还要经过100倍以上的稀释,保证ALPS无法移除的碳14在日本监管标准的千分之一,氚在四十分之一以下。排放时,经稀释后,废水中的氚放射量要在1500贝克勒尔每升(Bq/L)以下,而WHO的饮用水标准里氚的含量上限是1万Bq/L。这也是为什么国外政府、媒体会提到排放的废水放射性达到饮用水标准。当然,那只是指氚排放量,由于采用了大量海水稀释,这并非真的饮用水,只是说在放射性上,它已经和饮用水相当。很多人可能有疑虑:这些排放标准靠谱吗?排放方案有过论证吗?整个排放过程有监管吗?福岛核废水排放还真不是日本一拍脑门想出来的。2013年ALPS系统上线后,日本就开始商讨如何处理ALPS处理水——ALPS没法移除的氚超标问题。于是在2013年-2016年建立了氚水工作组,专门分析如何处理福岛的氚水。
该工作组首先核实确认了从废水里分离氚不现实。接下来比较分析了五种潜在的氚水处理办法,包括排海、蒸汽排放、地层注入、氢气排放与地下掩埋。前些年国内媒体自媒体非常热衷说排海成本最低,其它方案如地层注入更好。这些说法没有根据。所谓的地层注入与地下掩埋,目前都没有相应的标准,还有能否找到合适地层的不确定性。氢气排放则存在处理扩大化的技术困难。综合技术与管理上的可行性,只有排海与蒸汽排放具有现实性。
还有媒体援引绿色与和平组织说法,认为可以用氚水制作混凝土直接用于福岛核电站建筑。这也没有任何先例,技术上存在不确定性。该方案在日本与太平洋岛国论坛(Pacific Islands Forum)的协商中也有提及,指出对应的混凝土量远超当地所需,且没有任何技术指标可用于评估是否合格。而太平洋岛国论坛的多个国家后来也明确支持了日本的排海方案,并没有说浇灌混凝土合理。
在氚水工作组的基础上,日本2016年组建了ALPS废水处理委员会,该委员会在两个可行方案(液体排放入海和蒸汽排放入大气)之间,选择了排放入海这个执行与监测都更方便,也有更多先例的方案。蒸汽排放氚水的先例是在过去核电站事故时出现的(核电站运转时也有蒸汽排放,总量较少),而且很难预测蒸汽融入大气的情况以及建立有效的监测。
以上工作组和委员会都是技术专家构成,因此,我们可以看到福岛的核废水排放方案,基础是技术专业人员的研讨论证,不是东电或日本政府的单方决定。
ALPS废水处理委员会的报告在2020年2月公布。该报告公开后,日本政府举行了大量会议,包括与地方政府、农林渔业从业人员商讨。结合委员会的科学报告与各方意见,日本政府在2021年4月13日发布了福岛废水的基本处理方案,正式提出了废水经过处理,达到各项标准后,排放入海的策略。
基本处理方案同时明确:独立的原子力规制委员会Nuclear Regulation Authority (NRA) 审核通过详细方案后,才允许东电执行废水排放。当时预计这个过程会需要两年。后来也是两年后的2023年,完成所有审核才开始排放。
上述排放方案的构建是日本国内进行,但核废水排放不是只有日本国内在监管。宣布基本处理方案时,日本政府也向国际原子能机构(IAEA)提出技术支持请求。IAEA接到日本政府请求后同意通过一系列审核、检查的方式,提供技术支持。
2021年7月,IAEA与日本政府就如何执行审核、检查正式签署协议。IAEA也专门为福岛废水排放问题建立的工作组。2022年4月,IAEA工作组发表第一份审核报告。2022年6月、12月,2023年4月、5月,工作组分别发表了第2-5份审核报告。像2023年5月发布的第5份审核报告中,IAEA工作组确认NRA具有独立性,并且NRA会监督东电的排放计划、过程。IAEA确认所有有威胁的放射性物质都在NRA批准的检测方案内,没有遗漏对人体、环境会有显著影响的放射性物质。
2023年7月4日,国际原子能机构(IAEA)发表了对日本福岛排放ALPS处理后的核废水计划的安全审查综合报告,涉及排水计划的所有关键安全要素,包括三个主要部分:防护和安全评估;监管活动和过程;以及独立取样、数据确证和分析。该报告认定福岛的处理水排海计划符合国际安全标准,对人与环境的影响可以忽略不计。
IAEA的综合报告提到IAEA的福岛核电站工作组由原子能机构秘书处内部的顶级专家组成,同时由全球(包括废水排放周边区域内)的国际公认的外部专家提供建议。中国在IAEA的常驻代表也在工作组名单里,此人是中核集团的首席专家,前中国原子能研究院副主席,在核能安全方面有超过30年工作经验。
IAEA的报告中同时写道:IAEA在其全面评估的基础上得出的结论是,日本采取的排放ALPS处理水的方案和活动符合相关的国际安全标准。此外,IAEA注意到,按照东京电力公司目前的计划和评估,将处理水有控制地逐步排海对人和环境产生的放射性影响可以忽略不计。
需要注意的是,IAEA的独立监督不是在发完上述报告后就结束了,在排水之前、之中和之后都会,它也正在监督。也就是说,福岛的废水排放计划不是日本或东电的一面之词,在日本本土有独立的NRA监管,在国际上还有IAEA的审核监督。
此外,日本也与各周边国家就核废水排放做过磋商。前文提到太平洋岛国论坛就是之一。日本政府网站上有公布双方会晤磋商的记录,摘录一部分即可见在核废水的很多技术细节上,双方都有深入讨论:
IAEA的国际监管确认福岛核废水排放符合国际安全标准,不会对人与环境造成显著影响。那么这个“不会有影响”是建立在什么数据之上呢?首先,不同于过去一些报道渲染,福岛核电站不是把130万吨废水一次都排掉,东电的排放计划里每天废水排放量不超过500吨,全年不超过20万吨。整个排放目前估计是30年,会伴随整个核电站的清理下线过程。其次,排放计划里每年排放的废水,氚的放射性总量为22 TBq。氚也是核电站正常运作时会产生、排出的,排放方式包括液态与气态两种。参考世界上多地核电站每年排放的氚,福岛计划的22 TBq根本不算什么。中国大陆两座核电站福清与三门,2020年分别向台湾海峡与东海排放了52与20 TBq的液态氚。2020年的太平洋容得下中国两座核电站排放的72 TBq以及韩国向日本海排放的211 TBq,相信如今的太平洋应该不至于缩小到害怕福岛每年排放的22 TBq。日本根据联合国原子辐射效应科学委员会设计的方法,测算现在福岛计划排放处理后的核废水,对日本本国每个人的影响不超过自然背景辐射的十万分之一(距离排放点最近的日本是受影响最大的地方)。作为对比,吃一根香蕉获得的辐射量约为每年自然背景的两万分之一,是福岛核废水排放对日本当地居民影响的五倍。这种影响,IAEA认为可以忽略,是科学合理的。再来看很多人担心的海洋被污染,海鲜不安全问题。需要注意排放的核废水会先用海水稀释100倍,在低于WHO饮用水的氚含量标准后入海。对海洋的影响实际也是在可忽略不计的范围。根据模拟,废水排放时只有福岛排放点周围2公里以内海域的氚含量会超过海水背景1 Bq/L,在1-10 Bq/L的范围内,远低于WHO饮用水标准。即便一些国家采用更严格的标准,如挪威,饮用水标准也是100 Bq/L。综合这些信息,福岛“核废水”在排放时含“核”量已经很低,对环境整体影响也不会在全球现有核电站的基础上有明显增加。甚至就是福岛周围海域,也不会因核废水排放带来显著的放射性污染,影响海鲜安全性属于无稽之谈。不过,很多人还是会被一些刻意渲染核废水威胁的报道搞晕,觉得这些影响评估都是建立在氚的影响上。像有些人会强调这是核污水,不是核废水,里面有很多其它放射性物质。前文也说过了,别的放射性物质经过ALPS已经移除,不会有显著影响。自2023年8月24日起,福岛开始核废水排放已有一年,共排放8个批次经处理达到标准的核废水,最近一个批次排放是今年8月开始,现已结束。在这一年时间里,我们有了更多核废水检测、环境监测的数据,其中不少还是来自IAEA以及其它国家科学家的独立采样分析。事实胜于雄辩,这些科学数据也胜于一些媒体、自媒体的断章取义与诡辩。首先,核废水排放正式开始前,IAEA就组织了全球多个实验室对比检测ALPS处理水中放射性物质含量的结果。参与该对比检测的既有IAEA的实验室,也有中立国瑞士的实验室,还有对废水排放同样极为关注的韩国实验室(KINS)。该结果于2023年5月30日公布,也在IAEA网站上公开,确认东电的检测可靠,显示除氚超标外,ALPS处理过的废水,其余放射性元素含量都极低(因篇幅下表仅是截取各实验室检测结果的一小部分):东电为核废水排放专门划出了一个特殊的罐区:K4。将要排放的核废水都会到K4罐区,K4-A,B,C三个罐区组轮流进行检测,排放(下图):
由于这种按罐区排放,每一批排放的核废水都是7800吨左右。IAEA组织多个国际实验室检测的也正是该罐区当时准备排放的样本。而且IAEA还在继续组织此类多实验室联合检测,保证每一批排放的核废水都达标。IAEA网站上还有福岛核废水排放的实时数据,由于排放的废水里唯一超标的放射性元素是氚,该实时检测也是氚的含量:
由于第八批次核废水排放已经结束,当下并无排放。不过在八次排放中,实际检测出的氚含量都远低于排放标准,更不会对环境构成影响。虽然实时的氚数据来自东电,但IAEA的科学家同样确认了在排放过程中,氚含量远低于设定的1500(Bq/L):这也显示在整个排放过程中,不是日本单独提供数据,而是有IAEA等国际社会的监督。从核废水排放开始,福岛核电站附近就建立了多个监测点,监控核废水排放是否达标。包括IAEA在内的国际监督也不限于海水放射性监测,也在检测福岛海域捕获的鱼类、水草、沉积物里的放射性物质。像去年10月,IAEA就组织了多国科学家到福岛核电站附近采集环境样本(下图为美联社拍摄的当时国际科学家团队收集鱼类样本的照片)。
根据视频描述,参加这次环境采样的科学家不仅有加拿大和韩国,还有中国科学家,中国的海洋三所也会就采集的样本做独立分析。作为日本的海洋邻国,中国有权要求日本在核废水排放上做到公开透明,回应各界的关注与疑虑。我们很高兴看到中国科学家的名字出现在2023年7月公布的IAEA确认核废水排放不会对环境造成危害的综合报告上,这显示了中国在积极参与福岛核废水排放科学性的评估。同样的,我们也很高兴看到中国科学家至少在去年10月就到福岛进行环境采样,在核废水排放后收集真实数据来确认核废水排放如计划进行,海洋环境未受影响。如今,中日双方正式就核废水排放达成共识。根据外交部公布的共识,以及日本首相的相关新闻发布会,中国科学家应该会在未来继续在IAEA组织的国际监督框架下,为我们提供福岛核废水排放的真实数据。随着中国科学家获得更多福岛核电站的实地检测数据,依据中日共识,我们也可能看到日本水产逐渐恢复出口到中国。如果有人对此焦虑,那么我们再基于科学,回答一遍你的疑问:福岛排放核废水,没必要恐慌,也影响不到海鲜!最后,分享一个没用的小知识,福岛最出名的不是海鲜,而是桃。最近英国著名高档百货店Harrods(哈洛德百货)开始卖福岛的桃:售价是80英镑(100美元左右)三个桃。如果有人买了,欢迎分享一下口味如何,同时,你都花100刀买三个桃了,到文末请我喝杯咖啡,要求不过分吧:)
https://www.meti.go.jp/english/earthquake/nuclear/decommissioning/pdf/202104_bp_breifing.pdf
https://www.iaea.org/topics/response/fukushima-daiichi-nuclear-accident/fukushima-daiichi-alps-treated-water-discharge
https://www.iaea.org/sites/default/files/5th_alps_report.pdf
https://www.iaea.org/sites/default/files/first_interlaboratory_comparison_on_the_determination_of_radionuclides_in_alps_treated_water.pdf
https://www.cfs.gov.hk/sc_chi/programme/programme_rafs/programme_rafs_fc_01_30_Q&A_7.html
https://odh.ohio.gov/know-our-programs/radiological-health-and-safety/media/behrp-fact-sheet-0902
https://academic.oup.com/jrr/article/2/1/25/917575
https://apnews.com/article/japan-iaea-fukushima-nuclear-plant-water-release-3e3c295d77203dc3801ce139e6d745be
https://www.japantimes.co.jp/news/2023/07/07/national/fukushima-water-release-nra-south-korea/
https://www.meti.go.jp/english/press/2023/pdf/0731_001a.pdf
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