日本福岛核电站面临废水处理隐患

该系统可以去除福岛核电站污染水中的核素，但不能去除水中的氚。资料来源:环保局ORLANDO

日本福岛第一核电站出现了像灰色蘑菇一样的重水箱。近1000个10米高的钢制容器装有超过56万吨的放射性水，这些水是由地下水渗入受损的反应堆建筑并泵出而积聚起来的。核电站运营商东京电力公司(TEPCO)表示，该公司已经去除了储存水中的大部分放射性核素，但无法去除氚。因此，该公司仍然害怕将被污染的水排入太平洋。"被污染的水是我们需要解决的最紧迫的问题."核电站经理小野晃说。

然而，一个解决方案正在逼近。一家美国公司表示，他们已经开发出一种催化工艺，基本上可以将福岛核电站的所有氚收集到体积仅为5立方米的水中，成本为10亿美元。该公司是获得日本*资助的三家公司之一，预计将实现氚去除技术。它需要在2016年3月前证明其技术能够应对福岛核电站的挑战。

2011年3月11日，地震和海啸导致福岛核电站6座核反应堆中的3座融化。四年后，TEPCO仍处于核电厂40年800亿美元退役的早期阶段。2014年11月，该公司清理了储存在4号机组的最后一批1331旧核燃料棒，从而为拆除该机组扫清了道路。接下来，公司需要回收受损的核燃料。

TEPCO认为，三个受损反应堆之一的燃料碎片可能已经通过反应堆容器融化到混凝土安全壳建筑中。但是“我们不知道这些燃料棒的确切位置，”小野说。强烈辐射的风险阻止了核查员到达熔化的中心，遥控设备最终可能被用来检查和移除受损的核燃料。

与此同时，所有机组人员必须在反应堆厂房内持续循环水以冷却燃料，并获得每天渗入的300吨地下水。经过一年多的努力，他们可以用过滤器和吸附器系统慢慢净化储存的水。Ono说，62种放射性核素已经被清除。

然而，氚去除面临严峻挑战。氚是氢原子的同位素，可以取代水中的氢原子，直接通过过滤器和吸附器。由于只能发射低能β粒子，氚的放射性风险很小。旧金山加州大学的辐射健康专家詹姆斯·苏厄德(James Seward)表示，海洋排放物对人类健康的危害“非常有限”。

但是政治风险是另一个问题。日本法律规定，核电站释放到环境中的最大氚浓度为每升60，000贝克勒尔。事实上，作为正常运行的一部分，世界上几乎所有的核电站都会向环境中释放氚。然而，它们通常不会同时处理大量氚。东京海洋科技大学的生物地球化学海洋学家若塔·坎达说，甚至福岛核电站氚饱和水的逐渐排放也可能遭到渔民的反对，他们会“担心消费者不相信”从日本东北海岸回收的海产品的安全性。

神田表示，现有的从氚饱和水中分离氚的技术“极具挑战性、昂贵且耗时”。2013年12月，日本经济产业省的一个咨询委员会报告称，目前没有任何技术适用于福岛核电站。2014年8月，该省向三家公司拨款840万美元，用于研究有前景的替代品。其中一家公司退出后，该机构正在招聘替代者。第二家公司，FSUE，莫斯科的放射性废物管理公司，没有回应。第三家公司，加利福尼亚的Kurion，向媒体介绍了它的项目。

Kurion改进了一种被称为联合电解催化置换的工艺。首先，它会将被污染的水分子电解成混合有氢和氚的气态氧。当污水从上到下一个接一个地注入时，氢气混合物将流入装有铂催化剂的塔中。随后，催化剂引发取代。在这个过程中，水中的氢原子将取代气体中的氚原子。然后，干净的氢气将流向塔顶，而含有较高密度氚的水将聚集在塔底。

这个过程类似于一些核反应堆从重水中提纯污染氚的方法。但是古里安公司的首席技术官加呢？谭邦宏说，该公司已经优化了塔的设计，使进入电解槽的氚可以一次挤入25%的初始水量。然后，氚通过反复循环水进一步积累。

该项目于2016年初完成后，经济产业省和TEPCO将决定下一步行动。富山大学氢同位素研究中心主任松山正雄说，如何处理氚“取决于TEPCO和政治家的决定”。(李冯公主)

中国科学新闻(2015-007第三版国际版)