2021年4月13日，日本政府宣布将把东京电力公司福岛第一核电站储存的核废水排入大海，排放量总计将超过100万吨，引起全球轩然大波。

（这是4月13日拍摄的日本福岛第一核电站的照片。新华社/共同社）

（4月13日，日本东京，一名市民在手机上浏览有关日本决定将福岛核废水排入大海的新闻。新华社记者杜晓毅摄）

1. 揭开核废水的神秘面纱

我们先来了解一下什么是核废水，一般来说我们所说的核废水就是指含有放射性元素，具有一定放射性的放射性废液，那么这种废液从何而来，又是如何处理的呢？

（这是2月13日拍摄的日本福岛第一核电站核废水储罐照片。新华社/共同社）

众所周知，水资源是核电站保证正常运行的重要要素。核电站的生产用水主要是冷却水，沿海核电站的冷却方式一般采用海水直接冷却，因此使用的淡水量相对较少。而内陆核电不仅耗水量大，而且对水质要求高，另外核电站的正常运行离不开水资源的稳定供应，因此需要较高的供水保证率。单座采用循环冷却的百万机组核电站年耗水量为4000万方，取水量约为1100万方。为保证排放废液中放射性元素浓度符合安全标准，必须需要相当数量的水进行稀释。因此，核电部门在选址时，水资源条件是决定选址的关键因素之一，要求水资源充足可靠，充分考虑枯水期的水量和水资源调度条件。

低放射性废水长期外排，在水体交换弱的地区会形成放射性元素富集区，放射性元素还可通过沉积物吸附、食物链传递、地下水侧向下渗等方式发生富集，影响下游水质。内陆核电站突发事件对下游供水安全构成潜在风险，核岛内放射性核素一旦泄漏进入下游水体，将对下游水质安全产生重大影响。

我国水资源短缺形势日趋严重，污染日趋严重，江河类饮用水水源地水量和供水人口不断增加，成为内陆核电建设发展的主要限制因素。核电建设项目水资源管理也受到社会的广泛关注。在国家实行最严格水资源管理制度的新形势下，核电建设项目水资源管理也将受到高度重视。由此可见核电站用水需求巨大。

淡水资源在核电站使用后会形成含有放射性元素的放射性废水。核电站正常运行下，放射性废液中的放射性元素主要来自于裂变过程和活化过程中产生的放射性核素离子。反应堆运行过程中，一次冷却剂中的可溶性硼酸经反应生成氚，导致冷却剂中氚浓度不断升高并积累。但目前尚无经济可行的技术将氚从一次冷却剂中分离出来，因此维持一次冷却剂中氚的活度水平的唯一方法就是将冷却剂排出。排出的冷却剂是核电站放射性废液的主要来源。在放射性废液中，氚、燃料的裂变产物、燃料污染物的裂变产物、活化的腐蚀产物都是放射性废液的主要成分。

（日本福岛第一核电站内部拍摄的核废水储罐。新华社供图）

核电站正常运行条件下产生的放射性废水的处理方法有很多，如絮凝、过滤、蒸发、离子交换、膜分离技术等​​，将其所含的放射性元素降低到标准范围内再排放到接受水体。现实中，工程师会根据水质情况采用不同的处理工艺或合理的工艺组合，以达到理想的处理效果。

经过一系列处理后，放射性废液的放射性变得很低，我们称之为低放射性废液。虽然它的放射性很低，但我国仍然出台了相关的排放标准，从根本上保证了人民群众生产生活的安全。比如对核电废水中的低放射性物质实行浓度指标和总量指标双重控制，并要求相关单位高度重视核电低放射性废液排放方式的设计，尽可能创造更有利的稀释扩散条件。

2. 历史上可怕的核事故

虽然人类在核能利用方面积累了大量的经验，安全保障技术也日趋成熟，但这些宝贵的经验却换来了令人惋惜的灾难。我们来简单回顾一下人类历史上几次比较严重的核事故。

1.三哩岛核电站事故

三哩岛核电站位于美国宾夕法尼亚州首府哈里斯堡东南约16公里处，其2号机组（TMI-2）是一座950MW（净功率880MW）压水反应堆，由巴布科克和威尔科克斯设计，由大都会爱迪生公司运营。该机组于1978年3月28日达到临界，一年后的1979年3月28日，发生了美国商用核电站史上最严重的事故——三哩岛核电站事故。事故始于给水丢失引起的瞬变，一系列事件导致堆芯熔化，大量裂变产物释放到安全壳内。虽然向环境的放射性释放和对人员及环境的辐射后果都很小，事故仅被评定为5级，但这次事故对世界核工业的发展产生了深远的影响。

此次事故是由于核电站二回路水泵发生故障，导致二回路应急冷却系统自动启动。但由于工人前几天检修后没有打开应急冷却系统阀门，导致系统自动启动后，二回路水仍处于中断状态。当此情况下反应堆内温度、压力升高时，反应堆自动停堆，压力释放阀自动打开，释放堆芯内部分汽水混合物。同时，当反应堆内压力降至正常时，压力释放阀因故障未能自动回座，导致堆芯冷却剂不断流出，压力降至正常值以下，因此堆芯应急冷却系统自动启动，但运行人员并未判断压力释放阀未回座，而是关闭了堆芯应急冷却系统，停止向堆芯注水。 这一系列管理和操作失误与设备故障交织在一起，导致小故障迅速扩大，最终酿成堆芯熔化的严重事故。

事故发生时，约70%的惰性气体(主要为133Xe(氚-133))、30%的I和50%的Cs(铯)以及少量的其他裂变产物被释放到主冷却系统中。部分放射性物质通过打开的泄压阀进入安全壳底部的泄压箱。15分钟后，泄压箱已满，爆破阀破裂，放射性水进入坑内，裂变气体进入安全壳。之后，部分放射性水被送至辅助厂房内的疏水槽，造成部分放射性核素溢出；加上运行人员打开主系统下流系统也造成放射性核素的泄漏。运行人员认为主系统中水太多，便打开下流系统，将部分冷却剂通过净化系统引入容积控制箱，从而与脱气系统相通。 脱气系统将释放的气体压缩进入衰变箱，经过滤器排至烟囱。事故发生时，主系统产生大量气体，使脱气系统超负荷运行，气体从容器控制箱安全阀排出，约5%的惰性气体和10-5%的气态I进入环境。

三哩岛事故中泄漏的放射性物质数量非常少，说明安全壳非常重要。安全壳虽然不是绝对防漏的，但基本没有机械损伤。由于安全壳喷液中加入了氢氧化钠，大部分碘和铯都被安全壳捕获。从安全壳泄漏出来的气体经过辅助厂房，因此大部分放射性物质都被过滤器收集起来。

2.切尔诺贝利核电站事故

1986年4月26日星期六凌晨，前苏联切尔诺贝利核电站4号机组发生核电史上第一起7级核电站事故。该核电站事故是反应堆安全系统测试过程中，因功率瞬变引起瞬间临界而导致的严重事故，反应堆堆芯、反应堆厂房和涡轮厂房被毁，大量放射性物质被释放到大气中。

事故发生时，有4座1000MW级RBMK反应堆在运行，附近还有2座反应堆在建。发生事故的4号机组于1983年12月投入运行。切尔诺贝利核电站计划建设8台100万千瓦核电机组。在社会主义建设热情的带动下，切尔诺贝利1号机组于1977年投入运行，随后2号机组于1978年投入运行，3号机组于1981年投入运行，4号机组于1983年投入运行。此时，5号、6号机组正在建设中，5号机组已完成约80%的工程进度，7号、8号机组也正在准备开工。

这些机组在正常安全条件下运行无任何问题，但一旦发生事故，大量放射性物质泄漏，则没有任何防护措施阻止其进入大气层。原设计将反应堆本体和汽水分离器主冷却回路置于混凝土辐射屏蔽隔离室内，这些相邻的隔离室构成反应堆主厂房。该厂房不密封，不能承受压力，不能作为安全壳，其安全措施比压水反应堆更差。

切尔诺贝利事故发生后，相关部门采取了诸多措施，在一定程度上保护了该地区的水资源，阻止了放射性物质的扩散，避免了当地水系的进一步污染。

（乌克兰基辅附近，切尔诺贝利核电站新掩体正式竣工，覆盖4号机组反应堆。新华社记者陈俊峰摄）

为了防止厂区附近雨水中的污染物进入重要水系，前苏联专门成立了消除雨云的气象飞机队。他们把装满特殊物质的纸箱投到天空中的云层和雨水中，驱散雨云。投下这些“气象导弹”后，30公里范围内的降雨被彻底消除，使流经基辅的第聂伯河避免了严重的污染。在清理厂区放射性物质时，为了防止雨水侵蚀和放射性物质污染水系，抢修人员在厂区修建了临时堤坝。

切尔诺贝利事故从本质上说是一次因引入过剩反应性而引发的严重事故，但以下几个原因却让它成为了人类历史上最严重的核电站事故。一是管理混乱，违章现象严重，操作人员在运行过程中严重违反操作规程。二是反应堆存在严重的设计缺陷，本身安全性不高。该反应堆具有中等反应性系数，虽然在正常运行时，综合功率反应系数为负，但当东西向功率低于额定功率的20%时，这种综合效应为正。因此，在低于额定功率的20%运行时，反应堆容易出现很大的不稳定性。在各种其他外界因素的存在下（操作人员多次严重违反操作规程），正是通过这种固有的正反应系数，反应堆瞬间临界，导致堆芯粉碎事故。此外，核电站缺乏安全壳也是事故对环境造成严重影响的原因之一。

3.福岛核电站事故

福岛核电站位于日本福岛工业区双叶郡，包括福岛第一核电站（6台机组）和福岛第二核电站（4台机组），均采用混合氧化物燃料。福岛第一核电站1号机组于1971年3月投入商业运行，福岛第二核电站1号机组于1982年4月投入商业运行。福岛核电站的核反应堆都是单循环沸水反应堆，只有一个冷却回路，由堆芯直接产生蒸汽，驱动蒸汽轮机。1号机组已服役40年，已出现多处老化迹象，包括反应堆压力容器脆化腐蚀，热交换区废气处理系统腐蚀等。 2011年2月，原子能安全局批准了东京电力公司提出的延长福岛第一核电站1号机组寿命的申请，同意将该机组寿命延长20年，并于2031年正式退役。

（这张电视截图显示，2011年3月12日，日本东北部福岛第一核电站1号机组冒出白烟。）

2011年3月11日下午14时46分，里氏9.0级的强烈地震严重破坏了日本北部地区的电网系统，导致日本东北部地区大面积停电。位于受灾最严重地区的福岛第一核电站1c3号反应堆机组因地震和停电，立即采取了应急措施——终止反应堆内部的核裂变反应。但反应堆内仍有大量放射性裂变产物，它们仍然以衰变的形式释放能量。这部分衰变热的功率在25~45MW之间，相当于3万~5万个电炉同时燃烧。如果不利用冷却水将这部分热量迅速转移出去，反应堆堆芯温度就会迅速上升，很快就会熔化。因此，反应堆停止运行后，仍然需要较长时间的冷却。

外部电网断电后，作为应急电源的柴油发电机组自动启动，维持反应堆循环水冷却系统正常运行。然而地震引发的次生灾害——海啸接踵而至。地震发生后不到1小时，高达10米的海浪抵达福岛海岸，而福岛核电站的防波堤不到6.5米。洪水冲进核电站，很快淹没了位于岸边的应急柴油发电机组，导致发电机组停止工作。此时，作为第三应急电源的蓄电池自动接通。然而1号机组的蓄电池组在1小时后电量耗尽，3号机组的蓄电池组在3.5小时后电量也耗尽，两台机组的冷却系统彻底瘫痪。2号机组的水泵阀门在3天后出现故障，冷却系统也停止运行。至此，1至3号机组相继处于无冷却状态。 随后，反应堆堆芯容器内的液面下降，燃料棒浮出水面并暴露在水蒸气中。

（这是2017年10月12日拍摄的日本福岛第一核电站内部1号、2号、3号、4号反应堆（从左至右）。新华社供图）

如果裸露的燃料棒得不到有效的冷却，温度就会迅速上升。当燃料棒温度达到1200℃以上时，锆合金就会与水蒸气发生化学反应，放出大量的氢气，而此反应放出的热量又会进一步加热燃料棒；当温度达到1800℃时，包壳材料开始熔化；当温度达到2500℃时，燃料棒就会熔化并塌陷至堆芯底部；当温度达到2700℃时，用作燃料的铀（U）会与包壳材料的锆形成高温熔融状态。

（这张由东京电力公司于 2011 年 4 月 10 日提供的照片显示的是福岛第一核电站 3 号反应堆。）

粗略估计，事故中，1号机组可能释放300kg氢气，2、3号机组可能释放300-1000kg氢气。这部分氢气将通过冷凝水池进入压力容器（核燃料的第二层保护屏障）和安全壳（核燃料的第三层保护屏障）。安全壳设计耐压4-5个大气压，但在事故中，其内部压力达到8个大气压以上，必须立即减压，以免发生爆炸，造成严重的放射性泄漏。此时唯一的措施是采取旁路放空的方法泄压。于是，将含有少量气态放射性物质的氢气和水蒸气混合物排入反应堆上方的工作区。由于空气中氢气浓度超过4%，就会发生爆炸。因此，1至3号机组相继发生氢气爆炸，炸掉了上半部分建筑物的屋顶和墙壁。 同时放射性气体也进入环境，形成放射性污染。幸好反应堆下方的建筑结构十分坚固，爆炸并未对下部建筑造成任何破坏，压力容器和安全壳均未受到严重损坏，大部分放射性物质仍被屏蔽在反应堆内部。

地震发生时，4至6号机组停堆检修，乏燃料存放在储存水池中，但仍需冷却。同样由于电力不足，乏燃料储存水池中的水温在放射性衰变产生的热能作用下迅速上升，达到沸腾状态。随着水蒸气蒸发，液面下降，燃料棒裸露在外，重复着与堆芯燃料棒损坏相似的过程。尤为严重的是，乏燃料储存水池并非密闭的压力容器，产生的气体很容易向外泄漏，融化的固体放射性物质也很容易释放到外部空间。因此，更容易形成大量放射性物质泄漏，更加危险。4号机组还发生了氢气爆炸，爆炸后周围放射性物质的辐射水平升高。

（日本福岛第一核电站核废水储罐。新华社供图）

为了防止事故进一步扩大，东京电力公司用移动式水泵将海水注入反应堆堆芯、安全壳乃至整座建筑物，这是不得不采取的应急措施。但同时产生了大量高浓度放射性废液，这些废水如果贮存不当或处理不善，会引发次生灾害，给后续事故处理造成障碍。2011年4月12日，日本决定将福岛核电站事故级别提升至最高的7级。随着时间的推移，核燃料的发热量会衰减。随着外部电源的接入，反应堆冷却水循环系统已经恢复，事故发生地反应堆的情况基本稳定。目前，东京电力公司已经开始事故现场的清理工作，其中最重要的任务就是处理现场堆积的大量高放射性废水。

2021年4月13日，日本政府宣布将东京电力公司福岛第一核电站储存的核废水排入大海，排放量总计超过100万吨，日本政府的处理方式很难让世人信服。

4. 国家“保姆级”应急预案

随着我国2020年中央经济工作会议12月18日在北京胜利闭幕，会议明确指出明年要抓好八项重点工作，其中包括做好碳达峰、碳中和等相关工作。核能以其优质、稳定、清洁、经济、安全等特点，成为我国新能源的主力军，是实现我国碳达峰、碳中和等任务的重要能源利用方式，其健康发展对改善人民生活质量、保护生态环境、促进社会经济和谐发展具有重要意义。日本福岛核电站机组爆炸造成严重核泄漏事故和水资源安全隐患，对我国核电水资源管理提出了新的警示。 在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和二零三五年远景目标纲要》（“十四五”）中明确提出“安全稳妥推进沿海核电建设”。经历了切尔诺贝利核事故和前不久的福岛核事故，人们不禁要问，我们该如何“安全稳妥”地推进核电发展？一旦再发生类似的严重事故，国家和我们能做些什么？

（2017年10月12日，日本福岛第一核电站，工作人员使用放射性测量仪测量3号反应堆附近的辐射水平。新华社供图）

首先，核电站正常运行下，排放的放射性废水也会对周边生态环境造成一定影响。对于核电站，特别是内陆核电站，其排放水中的低放射性废水对下游水质安全的影响是值得关注的问题。如前文所述，低放射性废液的长期排放，在水流交换较弱的地区，可能造成放射性元素的富集，也可能通过沉积物吸附、食物链传递、地下水侧入渗等方式形成放射性元素的富集，进而影响下游河流的水质。

我国多年来运行的核电站的实际运行监测结果和数学模拟计算结果表明，在排水口的某一区域内放射性浓度仅略高于天然背景值，超出该区域的区域则恢复到天然背景值，对周围水环境没有造成放射性污染，不影响该区域水质安全。另外，根据附近海水、海底沉积物和生物体内浓度的测试结果，估算周围生物特别是鱼类的辐射剂量，表明其生物辐射剂量远低于国际推荐的非人类生物辐射剂量限值，没有观察到对生物的有害反应。因此，对于正常运行的核电站来说，即使向周围水体排放放射性废水，其放射性水平也很低，不会对周围环境和生态系统造成太大的破坏。毕竟核电站排放的废水都是经过一系列的处理，使其放射性浓度降低到标准值以下，才允许向外界排放。

其次，对于广大公众来说，核电站排放的低放射性废水对人体的危害很小。早在上世纪80年代，我国就通过潮汐污染扩散的数值模拟方法，计算了大亚湾核电站液体排放在附近海域的浓度分布，并在此基础上计算了人们在该海域活动的外照射剂量当量和食用当地海鲜的内照射剂量当量，同时计算了低放射性废液对各类海洋生物造成的剂量率。根据计算结果，得出大亚湾核电站正常运行期间排放低放射性废液不会危害广大公众的健康，也不会对水生生物产生有害影响。后来对大亚湾核电站实际运行的长期监测调查结果也证实了这个结论。所以大家不必担心其废水的放射性对自己造成危害。

如果发生严重核电事故，大家没有必要惊慌，因为国家已经做好了充足的应急预案，我们唯一要做的就是遵守政府的要求。

With the occurrence of nuclear accidents in history and the radioactive hazards they brought, the concept of safe nuclear power has been continuously deepened, and the continuous development of nuclear power safety technology has been promoted. The world's nuclear power developing countries and international organizations have established a corresponding nuclear energy safety system, including nuclear reactor safety technology (four barriers, injection system, decompression and hydrogen removal system and other technologies to improve safety margins, etc.), nuclear power plant safety management standards, high and low radioactive waste storage and management specifications, radioactive material emission technical standards, plant and off-site nuclear accident emergency response plans and plans, etc. These nuclear power safety technical specifications mainly prevent the hazards caused by nuclear power plant accidents from the perspective of reducing the leakage of radioactive nuclides and protecting the public from radiation hazards. Although the above safety technologies and measures have controlled the leakage of radioactive nuclides, it is conducive to reducing its impact on water safety.

如果实际发生核电事故，政府和相关部门将迅速采取紧急响应措施，因为放射性核素将通过各种媒体和渠道迅速传播，从而引起放射性影响。

①激活核电事故紧急计划；

②在事故条件下采取地表水隔离措施和地下水反植物措施；

③中和高级放射性废水；

④处理外部密封的“石棺材”的措施；

⑤在内陆核电事故情况下，紧急水分调度和控制措施；

⑥发生事故时对水质的紧急监测；

⑦计划在事故条件下释放水安全信息。

此外，早在2016年，中华人民共和国的水资源部已经起草了相应的建筑和运营系统，以保证中国核工业的安全和稳定的运营，“沿海核电施工项目的水资源指南”（SL/T 777-2019）的特征是该指南的一项。沿海核电的建设和运作中的用水和引流提供了有关液体放射性废水的指导，而且还提供了相应的污染形式的指导，例如集中的盐水和温暖的排水。

以上是我国家为实现核电的安全和稳定发展所采取的一些措施。