该决定意味着东京电力将被允许在两年内开始释放自十年前福岛灾难以来用来冷却熔化反应堆的仍具有放射性的水。

此举引起很多人的恐慌——这样做是否安全？

其实核能作为一种高效清洁的能源，在人们的生活中占有重要的地位。所有大规模应用的核电站都是通过重核裂变的链式反应来提供能量的，其中压水堆核电站占核电站的60%以上。其发电原理很简单：依靠核反应释放出大量的能量，核能转化为水热能，然后二回路中的水转化为饱和水蒸气，水蒸气通过蒸汽轮机将热能转化为机械能，最后机械能驱动发电机将电能输送到千家万户。整个过程可以说是安全无害的。

但福岛核电站因地震而累积了数百万吨“核废水”，虽然有天灾的因素，但东京电力公司的处理失误也不容否认。

很多人都有疑问，核反应堆产生的核废料用完之后去哪了？会不会影响到人们的安全？除了把核废料排入大海，还有其他的处理方法吗？福岛那么多核废水是怎么来的？日本为何执意要排入大海？如果真的把这么多核废水倾倒入太平洋，海鲜还能吃吗？下面，欣赏：

来源：果壳网、科学园、卡罗拉、第一财经、澎湃新闻

为什么要处理核废料？

● 高辐射

核废料的主要成分是铀238和钍232，还包括未燃烧或在反应中生成的易裂变元素钚239以及镎、镅、锔等超铀元素。人体如果接触这些放射性元素超过正常辐射剂量，电离辐射会破坏人体细胞DNA的双螺旋结构，造成碱基的丢失和损伤。

一座100万千瓦的核电站，一年可以产生几十吨放射性废物，经过处理后，产生4立方米高放射性核废物、20立方米中放射性核废物、140立方米低放射性核废物和200立方米非放射性废物。

如果辐射剂量不大，细胞有自己的修复机制；但如果辐射剂量很大，就会直接使蛋白质变性、染色体异常，甚至使DNA复制所需的解旋酶和聚合酶变性。正常的体细胞将无法复制，细胞只会衰老而不能再生，皮肤会产生不可逆的溃疡。因此，接受大剂量辐射的人将需要截肢，这是相当可怕的。

另外，核废料的危害跟其他放射性物质类似，首先就是放射性核素，这些放射性核素如果泄漏，会进入空气、水体，或者吸附在生物体表面，最终可能通过饮食或者呼吸进入人体，引发各种放射性疾病，缩短人的寿命。

● 浪费严重

在燃料利用方面，目前的裂变反应堆主要使用仅占天然铀0.7%的铀235作为燃料，而占绝大多数的铀238无法得到有效利用，综合铀资源利用率不足1%。根据世界能源组织的数据，以目前反应堆消耗核燃料的速度，地球上的铀储量仅够使用200年左右。

世界各地处理核废料的方法有哪些？

过去几十年，如何处理核废料一直是核工业面临的一个悬而未决的问题。例如，美国就此问题进行了20年的研究，并花费了数百亿美元。美国在1987年首次提出了将核废料储存在内华达山脉深层地质构造中的计划，但时至今日，该计划的实施仍未取得任何进展。

对于被誉为“永恒恶灵”的高放射性核废料，学术界认为最合适的处置方式是深地质埋藏。但由于其特殊的建设要求和技术复杂，迄今为止，世界上尚未建立永久性的废料处置库。

以下是世界各地处理核废料的一些方法：

● 地质埋藏

化学反应无法还原核废料的放射性循环，因此中高放射性核废料的处理以地质掩埋为主。为减少放射性核废料随地下水扩散，核废料会先与玻璃材料混合，再放入能屏蔽辐射的圆柱形金属桶内，变成长期稳定、不易降解的固体，这样降解时产生的热量就不会炸裂金属桶而造成核泄漏。

核废料的外筒需要被漆成醒目的黄色并标注警示语，以警告数万年后的人们远离这些物品，然后埋在地下500至1000米的深度。这种方法适用于国土面积大的国家，也是目前最安全的方法。

这些中、高放射性核废料的处理原则是保证十万年安全，十万年后，核废料中的放射性元素衰变成非放射性物质，或者放射性很低的物质，就可以保证安全。

●沉入4000米以下深海底

对于一些低放射性核废料，一些国家选择将其永久沉入4000米以下的深海底。海底土壤厚实，容易吸收放射性物质。其生产方式当然与中、高放射性核废料相同，都是罐装形式。原则上，检测时间至少为300年。下图中红点为国际指定的核废料海洋放置点。

●送入太空

掩埋和海埋是处理核废料的两种主要方式，除了这两种方法之外，还有科学家提出将中、高放射性核废料运往月球，利用月球作为定居点，或者将核废料送入太阳，这些都不会对人类造成威胁。

但有一个问题，如果火箭发射失败发生爆炸，至少会有几亿人受到影响，这种方法显然不可行。

冷冻治疗

另一个方案是利用冷冻的方法，将核废料密封在熔点较高的金属容器内，然后将金属容器放置在两极。由于核废料会释放出大量的热量，冰面会逐渐融化，装有核废料的容器会沉到冰底。由于温度原因，冰面会再次结冰，这样核废料就被密封在冰底，与世隔绝了。

但考虑到冰川的运动，核废料从两极漂移的风险仍然很大。

盖茨的新解决方案：利用核废料发电

2010年的TED大会上，盖茨宣布自己的工作重心转向能源和环境领域，同时他还有一个疯狂的想法：利用核废料发电。

事实上，整个项目是通过一家名为TerraPower的初创公司实现的。该公司的创始人是盖茨在微软的同事、前CTO Nathan Myhrvold。这家小型初创公司的员工由数十名工程师、物理学家和核研究专家组成。

在当时的能源研究领域，这几乎被视为天方夜谭。但盖茨在2014年底再次谈及这一项目，并向世人证明他当时并非在胡说八道：该项目正在筹备中，一旦建成，发电量可供美国使用800年。

2020年5月，TerraPower还获得美国能源部的资助。美国能源部宣布先进反应堆示范计划（ARDP）希望推动小型模块化核电站的发展。2020年10月中旬，其宣布选定TerraPower和X-energy两支研发团队，各获8000万美元补贴，总投资额达1.6亿美元，希望推动第四代核能发展。

尽管盖茨保证，但 TerraPower 的研究成果迄今为止受到业界和媒体的广泛质疑，包括《纽约时报》，《纽约时报》甚至开玩笑说，TerraPower 正在进行一个“永无止境”的项目。

但TerraPower现在已经找到了在理论上实现核废料发电的答案：

在一般的核反应中，铀235的用量在3%到5%之间，而在燃烧和浓缩过程中，铀238会以纯净的核废料形式产生，其中一部分会在反应堆中逐渐转化为钚，并作为辅助燃料使用，但由于用量较少，大部分钚不会被燃烧，最终成为废料。

为了避免钚剩下，TerraPower 设计了一种新型反应堆：铀 238 的使用率几乎提升到 100%，只使用极少量的铀 235，这样可以将更多的铀 238 转化为钚，然后用作燃料。TerraPower 表示，这种方法可以抽象地理解为“点燃一块木炭所需的打火机油比以前少得多”。

利用核废料发电最大的好处就是减少全球碳排放，这也是盖茨实施这一项目的初衷，2010年他提出要在2050年实现全球碳零排放。虽然利用风电、太阳能等新能源也能一定程度上减少碳排放，但从耐用性、规模性和稳定性等方面来看，核废料或许是更可靠的新能源。

盖茨在2010年TED大会上说：“气候恶化意味着贫困地区的人们将因降雨不足、气温持续升高而长年遭受农作物生长问题的困扰。”他认为，解决能源问题是改善气候、环境乃至贫困的极其重要的手段。

福岛核电站如何积累数百万吨“核废水”？

除了核废料，正常运行的核电站还在源源不断地向海洋排放“核污水”，这种“核污水”的正式名称是“液态流出物”，不仅有浓度要求，还有总量要求。

水的放射性要达到多少才算是核废水？没有确切的标准，但对核电站排放的放射性流出物都有相应的要求。例如，GB6249《核电站环境辐射防护规定》给出了3000MW火电核电站废液的控制值：除氚和碳14外，沿海地区放射性核素浓度不得超过1000Bq/L，内陆地区不得超过100Bq/L，下游1公里处受纳水体的总β放射性活度不得超过1Bq/L，氚浓度不得超过100Bq/L。

然而，2011年“3.11”事故中，海啸导致大量海水涌入福岛核电站，为了应对事故，技术人员向受损的堆芯注入海水和淡水进行冷却，水中含有放射性污染，主要有氚、铯134、铯137、碘129、锶90、钴60等。在情况逐渐稳定后，地下水和地表降水不断进入厂区，受到污染，成为核废水。

地震后福岛核电站的鸟瞰图 | Richard Atrero de Guzman

2014年污水增加率达540吨/日，在相关管理机构采取建设地下水旁路系统、防渗墙、表面硬化层，以及建设深度液体处理系统后用净化水冷却堆芯等措施后，目前污水增加率已降至140吨/日，预计2025年将降至100吨/日。

福岛核废水来源示意图|

随着污水量不断增加，东京电力在厂区内建设了1044座污水储罐（截至2020年9月），最多可储存123万立方米污水。不过污水储罐的建设将于2020年底完成，总储存容量将达到最高137万立方米。

福岛污水储存罐 |

显然剩下的空间已经不多了，如果不排放的话，到2022年污水就会填满所有的储罐，这些与泄漏堆芯中的放射性物质接触过的污水如果不处理的话，放射性是非常高的。

因此，东电建设了ALPS先进液体处理系统，利用吸附和脱盐工艺，去除除氚以外的放射性核素，如铯137、锶90。后来，为了达标排放，又建立了二次净化系统。根据东电提供的数据，经过两次净化后，铯137浓度降至0.185 Bq/L，锶90浓度降至0.0357 Bq/L。但目前对氚还没有很好的处理方法，处理后的氚浓度仍然高达73万Bq/L。

除了将核废水排入大海外，还有哪些处理方法？

污水储存池快满了，这120多万吨所谓的“处理过的水”总得有个去处，归根结底还是要排，只是往哪儿排的问题。

东电曾提出过增加储罐容量、另设储罐、固化后排放至地下、处理后排入大海、以水蒸气形式排入大气等五种处理方案，后来方案被缩小到排入大海和排入大气两种。

福岛核电站的储存容量已接近极限，再增加储存罐实在太难，如果在其他地方新建储存罐，估计没有地方会接受这么一个烫手山芋。至于埋入地下，无论花费多少，也难以保证不发生泄漏。排入海洋或大气等剩下的选择，正在挑战公众的神经。

福岛污水排入大海的过程 |

排海方案显示，所有污水均经过二次处理，参照上述数据，除氚以外的放射性核素浓度基本去除，更易达标排放。再与大量未受污染的水混合稀释后，氚浓度可降至1500Bq/L，约需30年方可达标排放。

一群身穿防护服的东京电力工人准备进入受损的 4 号反应堆进行紧急维修 |

根据这些数据，我们可以粗略地测算一下，若核废水维持每天100吨的增量，氚含量为73万Bq/L，忽略氚的衰变，每年排放的氚总量为5.66×10^13Bq，低于GB6249中7.5×10^13Bq的年排放控制值。而实际上氚的半衰期为12.3年，还会继续衰变，因此实际的氚排放量会更低。

放射性核素排入海洋后，由于海水量巨大，会被迅速稀释。根据东电的计算机模拟，当氚年排放量达到10×10^13 Bq时，福岛周边除约30公里长的沿岸海域（离岸2公里以内）外，其他地区的氚浓度仍将低于1 Bq/L。

污水排放后附近海域氚浓度模拟结果 |

排放到大气中的方案类似，只是将处理过的水加热、蒸发，使水蒸气中的氚不超过5Bq/L，然后将其排放并随风消散。

显然，向大气排放废水不如排入大海那么方便，而且还有直接呼吸放射性空气的恐惧，所以东电主推向海排废水计划。日本人的公关能力还是一流的，前几年他们不断放出向海排废水的风声，不断试探民众的接受程度，虽然每年都受到批评，但随着狼来了的次数越来越多，人们也渐渐习惯了。

福岛核废水排放对健康有影响吗？

每年数百万吨的核废水经过处理后排入太平洋是不可避免的，人们关心的是会不会对身体健康造成影响，下面我们就来分析一下。

不管怎样，福岛核废水的排放还是会导致大量放射性物质进入海洋，大家的恐慌也是可以理解的。

我先插一句：下面这张图并不能证明福岛核事故造成的海洋核污染有多严重，因为这张图是美国国家海洋和大气管理局拍的，而且是3.11地震引发的海啸波高图，而不是放射性污染。

3.11地震引发的海啸波高示意图|

事实上，由于海洋如此巨大，海水量如此之大，稀释能力极强，福岛事故造成的海洋放射性增加非常有限。尤其是由于洋流方向的原因，对我国的影响就更小了。海鲜中只检测出了微量的铯134等特征放射性核素，理论上食用不会对健康产生影响。

当然，这些核废水对于福岛周边海域的影响还是比较大的。不过需要指出的是，正常情况下海水的放射性其实在10Bq/L以上。因此，即便福岛核废水总量超过百万吨，如果能够按照计划有序排放，对周边国家的影响也将相当有限，不会造成什么危害。

至于难以清除的氚，确实令人头痛。氚进入人体后，有一部分会进入组织，并停留相对较长的时间。但氚的放射性对人体的危害究竟有多大，目前尚无定论，也没有统一的限值标准。欧盟饮用水标准规定氚的限值为100Bq/L，与我国内陆核电站址下游1公里的标准相同。世界卫生组织则更为夸张，认为饮用水中氚活度的指导值不超过10000Bq/L。即便按照更为严格的100Bq/L标准，福岛污水排放时，除了距离排放口非常近的区域外，其他地方的氚活度也无法达到有害水平。

因此，只要不在福岛几十公里范围内，人类和鱼类都不会受到危害。至于这些核污染物是否会在鱼类中富集，海洋生物体内的放射性浓度确实高于海水，但放射性在海洋中一直存在。理论上，由于福岛污水排放不会增加远离福岛的海域整体放射性水平，因此不会对鱼类体内的放射性水平产生明显影响。

因此，如果“核废水”数据真如东电所披露的那样，那我们也没必要抢盐，也没必要太担心海鲜的安全问题（当然，福岛核电站附近还是不要吃海鲜了，安全第一）。

但这一结论的前提是，东电公司没有撒谎，污水确实得到了妥善处理并按照既定标准排放；鉴于东电公司曾有隐瞒、谎报事故严重程度的历史，其可信度值得怀疑，因此我们在保持冷静的同时，仍需提高警惕。

参考：

1）《福岛核电站140万吨废水或将排入大海，会危害周边国家吗？》BY 果壳（ID：Guokr42）

2）《我们的核废料该去哪儿？》作者：鹬钍，BY科学院（ID：kexuedayuan）

3）《核电站产生的核废料去哪儿了？会不会威胁人类安全？》BY Koro Wanxiang（ID：xde1286）

4）《世界难题——如何处理核废料？》作者/L，BY阳光新材（ID：阳光新材）

5).《比尔盖茨的疯狂计划：用核废料发电》，第一财经周刊编辑/明志

6）《日本政府召开内阁会议，正式决定将核废水排入海洋》，记者/南博一，澎湃新闻

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