After Fukushima Nuclear Accident - management of radioactive materials

From 11th March, 2011, the perspectives of society towards nuclear plants have changed forever.

RadioactiveMaterialsTsunamiRiskAssessment
The Tohoku-Pacific Ocean Earthquake that occurred at 14:46 on March 11, 2011, led to the later occurrence of one of the largest tsunamis in Japanese history.

2011年3月11日,日本東北地區發生芮氏規模九級的大地震,半小時後,日本東北地區發生大規模的海嘯,海面上的高度最高達到9公尺,最可怕的是,當海嘯衝上陸地,高度被推高到將近30公尺的高度,足以淹沒一棟房子。

位於福島大熊町和双葉町交界的東京電力福島第一原子發電所,在地震發生後,電力供應停止,多台機組也自動停止運作。

但隨之而來的海嘯,導致地下緊急用發電機停擺,反應爐的冷卻系統無法正常運作,最後反應爐內高溫產生的水蒸氣與金屬反應,生成大量氫氣,導致電廠多處氣爆。

氣爆發生後,大量放射性物質噴出大氣,發電所30公里內的居民都被要求避難,避難居民人數超過十五萬人,罹難人數將近兩萬人。

The path of damage at Fukushima Daiichi facility caused by the tsunami. Source: Fukushima Nuclear Accident Analysis Report.

這些大氣中的放射性物質,首先隨著風向移動,向外邊擴散,接著隨第二三天的降雨,落到東北跟關東地區的陸地。

此時,大範圍土壤、森林、河川及海水的放射性物質污染,已經注定發生了。

不過跟1989年12月的車諾比核災比,福島核災污染面積規模僅有車諾比的6-7%,是不幸中的大幸。

在土壤中,銫的移動速率高於土壤中其他元素,因此了解如何固定現地的放射性銫,是復育核災污染土壤的重點。

森林中,放射性物質會儲存於土壤表面的有機質層,但是土壤沖蝕,會導致這些放射性物質進入河川,導致對生態系及人類健康的影響大增。

在考慮如何處理高濃度放射性銫污染的土壤,日本使用三種方式,包含強酸消解土壤、粒徑分離(將砂粒特別移出利用),及高溫熔解土壤。

低放射性銫濃度的土壤,經過能源作物、花卉及蔬菜的田間栽培試驗,確保土壤應用的安全性跟範圍。

大量低污染土壤,也計畫逐步回歸建地,目前福島飯館村核災土壤再生利用量,已達約五十萬噸。

Soil reutilization strategies of soils from Fukushima Nuclear Accident in Japan.

東京電力公司的人員表示,核災後,核能廠的改良設計,包含增加十五米高的堤防,還有建房的防淹水設施,另在近廠高處,新增預備多台電源車、代替熱交換器、空冷式氣體發電機車及蓄水池。

但是,如何移除核災的燃料棒,如何再次使用核災的燃料棒,仍然是進行中的難題。

目前的解決方案包含引進最新的銫吸附裝置,移除反應水的放射性銫,或是在反應爐外層鑽洞,利用無人機,飛入反應爐,取得內部照片並分析放射線暴露量。

最後,他們使用機械手臂,伸入反應爐,取出燃料棒。

The strategies against tsunami. Source: Fukushima Nuclear Accident Analysis Report.

降雨後,產生的污染水,日本怎麼處理?

污染水儲存於廠內的水桶,並利用去除放射性銫技術處理,處理後的水(ALPS處理水)逐步排入大海。

但是,這些水對人體影響如何?會不會造成放射性元素的體內累積?

這些ALPS處理水,含有放射性元素氚,但是其活性低於日本國家標準(1500 << 60000 Bq/L)以及WHO飲用水標準(10000 Bq/L)。

相比全球的核電廠排出的廢水放射性活性,是較安全的濃度。但是,目前尚未有對周邊海域生態影響的完整評估。

為了瞭解國內民眾對福島食品的接受性,他們連續三年(2022-2024)取得每年約3300份的問卷調查。

調查結果顯示,福島核災後,消費者對福島產食品的印象,超過8成不會特別拒絕。但是,日本以外的國家的消費者,或許會因為民情不同,以及資訊不足,而對福島食品及海鮮產品仍然抱有遲疑。

日本東北的復興之路,正在緩緩前行。

The decontamination work following the Fukushima nuclear accident requires a great deal of time, money, and labor.

Afterword

下一步,或許我們可以跳出人類的角度,尋找如何將污染土壤看作生態系統的一員,而不僅是一種遭人們唾棄的廢棄物放置在地底。

畢竟,污染是人類定義的,或許對某些生物,這樣的放射性物質濃度並無明顯負面影響,並且這樣的污染土壤依然可以在長期封閉的生態系統中,發揮其生態功能。

今年八月底,筆者將到福島縣,參觀核災事發現場,期望能見到當地受災民眾,了解他們目前最主要的困境及需求。人類跟生態共處的課題,仍然在匍匐前進。


Soils contaminated by radioactive materials are still precious resources that we all need to find their own way to let them fit back to nature.