关于福岛废水一些你应该知道的事

文：@卑鄙无耻老猫

一、福岛核电站废水怎么来的？

2011/3/11日本关东大地震，产生的海啸淹没摧毁了福岛第一核电站的供电设施，导致采用了比较原始的沸水堆设计（1971年建成）、缺乏高位应急循环水箱（因为沸水堆的反应堆顶部是汽水分离器），在丧失了反应堆冷却水供应能力后，再加上日本人拙劣的应对能力，导致先后发生3/12的1号机组氢爆炸、3/14的3号机组氢爆炸、3/15的4号机组氢爆炸。

核电站某种意义上和烧煤炭、石油、天然气锅炉的发电厂一样，也是靠核燃料反应产生热量——但问题是核燃料反应是停不下来的，哪怕是处于停机检修状态的福岛第一核电站4号机组（6台机组中，1/2/3处于运行状态，4/5/6处于检修状态）也是处于低功率维持状态，沸水堆最大的问题就是一旦失去冷却水，就变成干烧，最终会导致核燃料棒破裂泄露，更加不可控制———这也是为什么现在采用压水堆而不是沸水堆的缘故（沸水堆和压水堆另外一个重要区别是：用于吸收中子阻止反应的控制棒，沸水堆是从底部向上插，而压水堆是从顶部向下放，一旦如同福岛这样失去电力，沸水堆就无法完成控制棒插入，而压水堆可以完全依靠重力落下）

核燃料干烧不可遏制的后果就是成为一团或者N团超高温超重的火球，烧穿反应堆混凝土基础、基层花岗岩（反应堆选址一般都是在结构稳定、厚度很深厚的花岗岩山体结构上）不在话下，理论上会在重力作用下一路沉入地心———但是更大的可能是进入地下水循环系统并参与到地下水/地表水的交互循环，污染更大面积……

所以日本最后的手段就是往反应堆灌水——而且是直接抽取海水。由于反应堆发生了爆炸导致泄露，以及其他各种原因，最终产生了现在这样大约150万吨废水（事实上已经有很多废水已经排放到海水中去）———而且还在以每天大约180吨的份量在增加。

二、福岛废水的危害

在正常情况下，核电站的燃料棒是包裹在锆合金外壳内的——这是人类技术目前能够找到的最好的核燃料包裹材料，耐高温耐高压性能稳定但是剧贵。（微博上貌似有谁前几天在搞抽奖，奖品就是一根锆丝？）

正常运行的核电站是会产生一定量的放射性废水的———主要就是来自于燃料棒铀235裂变反应产生、并穿透锆合金外壳（仅只有0.1%-1%），以及硼反应（来自于一回路冷却水中添加的硼酸，硼是中子吸附剂）、锂反应等其他反应产生的氚。

氚事一种非常重要非常昂贵的战略物资。在我之前文章介绍三相弹的时候就反复强调过：在第三代也是当今核五常主流核武器的三相弹（裂变-聚变-裂变）中，氚扮演一个非常重要的角色：在起爆前通过设定是否注射氚助燃剂和注入多少氚、是否启动第二级聚变核心、是否增加铀238外套（铀238在1ME级别轰击下也能参与核裂变反应，最大当量爆炸情况下，采用铀238制作的增强外套，能够提供一半的当量，这么做的好处在于不需要昂贵而提取工艺复杂的铀235参与三相弹的第三级裂变反应）的情况下，三相弹能够以同一个弹芯设计、同一枚核弹，实现从1KT当量战术核武器到500KT战略核武器的自由切换，也是核武器小型化、多弹头战略导弹的关键。但同时这也是三相弹维护成本高昂的缘故———因为氚的半衰期只有12.5年，所以每隔7-8年三相弹就需要返厂维修，更换氚就是其中一个重要原因，而且氚的价格非常非常昂贵。

但是问题是：正常的核电站废水中氚含量很低，以至于不值得花费巨大的成本去提取，除了一种情况———在反应堆中专门放进锂合金组件，通过锂反应来生产氚。美国在因为最早的军用堆萨凡纳河谷重水堆SRS因为老化存在安全隐患而停堆之后，在整个90年代丧失了军用氚生产能力，直到2010年以后才开始用田纳西流域管理局的商业压水堆恢复生产军用氚之前，一直靠冷战备货支撑，这也是冷战之后美国同意削减核武器的一个重要原因。

而且正常的核电站废水中，仅仅也只有氚，其他放射性元素的含量微乎其微。还有一点要注意：一个正常的核电站在整个寿命周期中，最终排放的废水也就是1.5万吨左右。

这也是允许正常核电站的正常废水在检测合格后允许直接排放的原因———但是福岛核电站的废水则完全不一样。

之前已经提到：福岛1/3/4号堆因为地震海啸摧毁控制系统，导致缺乏冷却水而发生了氢爆炸（氢来自失去冷却水后，包裹着继续反应的核燃料的超高温锆外壳和水反应），这就意味着反应堆的核燃料已经发生了严重不可逆的泄露——这就好比把一枝钢笔插到水杯里，虽然膈应，但是这水还能喝，但是如果把钢笔的墨水滴到水杯里，这水就不能喝了（提示：紧急情况下野外生存，墨水也能喝）

也就是说，相对于普通正常核电站经过检测合格正常排放的含微量氚废水，福岛核电站废水除了氚，还有直接接触核燃料，所以是包含了几乎每一种放射性同位素的高辐射性、高污染废水。

请记住一点：在后续采取有效拦阻和储存之前，已经有大量这样的福岛废水未经任何处理就直接排放进入大海了。

三、关于福岛废水的排放

本着实事求是的原则，必须要说一句：如果福岛废水的确如同日本人所宣传的那样经过了严格的处理，或许直接排放是一个不负责任但是最省钱的办法，未尝不可———看到这里先别骂我给日本人洗地，耐心看完再说。

已经说过：福岛的废水和普通正常核电站的仅含微量氚的正常废水完全不同，是直接接触了破裂核燃料棒的高放射性、高污染废水。

当然了，日本人今天也不敢直接排放。再次强调一句：在事故后很长一段时间内，这种废水就是未经处理直接排放的，导致周边海域严重放射性超标，而且这种放射性污染是将长期存在的，毕竟不是每种放射性同位素都和氚12.5年一样短暂，铀235裂变产物中最主要的产物是铯-137和锶-90，铯-137，半衰期30.2年，锶-90， 半衰期28年，其实还算短的，但问题是铀235裂变不止一种路线一种产物，至少有62种……所以福岛的鱼，这辈子就别吃了………别忘了，还有铀238转变过来的钚239（这才是现在的核武器原料，半衰期24100年，不仅具有放射性还有极强的毒性）

按照日本人的说法，这次准备排放的废水，倒不是直接不做处理的原始废水，而是号称已经通过ALPS装置处理过，已经去除了所有铀235裂变可能产物、仅包含氚的废水。

ALPS装置日本人称为多核素去除装置，其原理就是通过化学反应沉淀、物理吸附过滤方式来去除废水中的金属和非金属元素，是的，是所有金属和非金属元素。

具体工艺是：采用加入铁盐、碳酸盐沉淀，再通过活性炭、钛酸盐、亚铁氰化物、浸滞型活性炭、氧化钛、螯合树脂和树脂七道吸附，把氚以外的、铀235裂变可能产生的62种具有放射性的核同位素去除并削减到检测极限之下———理论上的确没问题，处理过的废水应该就只有氚了。

前面说过了，用这种方式氚是去不掉的。

这样的废水安全吗？当然不安全，但是也不算最糟糕，真要排放其实问题也不大———所有撇开剂量谈辐射、谈毒性都是耍流氓。很多人并不知道的事情是，辐射这玩意是天然存在的，自然界也是无时不刻在产生辐射的，放射性矿物、花岗岩放射、宇宙射线辐射、各类电磁辐射………说实话，福岛电站废水如果经过这样严格处理并检测合格后排放，对于自然界辐射的增加影响是有限的。

别忘了，冷战时期大气层核试验高峰期，1963年，当年世界上一共进行了169次核试验（其中144次为大气层核试验），导致当年大气本底辐射达到了0.13毫希/年水平，在禁止大气层核试验、全面禁止核试验多年以后，目前才回落到0.01毫希/年。切尔诺贝利核电站事故也只不过导致全球大气本底辐射增加了0.04毫希/年。

正常人体一年受到的辐射是3毫希/年左右，其中生活中的电磁辐射约为1毫希/年，自然辐射1.5毫希/年，医疗活动0.5毫希/年左右。

每天一包烟，30毫希/年。

每天一根香蕉，0.04毫希年（不开玩笑，香蕉等效剂量了解一下？坐1小时飞机相当于30根香蕉，做一次全身CT相当于3000根香蕉）

真没有洗地啊！请继续看下去！

但是，这一切都是理论上的。包括福岛废水的处理。虽然福岛核事故和切尔诺贝利核事故都属于国际原子能机构IAEA的INES标准7级事故，但是我认为福岛事故的危害远在切尔诺贝利事故之上———因为切尔诺贝利在事故发生后一年内，就已经用混凝土棺封住了，然后在2018年，一个耗资15亿美元的钢制穹顶取代了已经快崩溃的石棺，这也意味着切尔诺贝利核电站的站内辐射污染已经得到了控制。

然而福岛核电站事故已经过去十年了，3个反应堆的穹顶依旧敞开着，日本人做的事情也就是取走了受损最轻的4号机组燃料棒，在周围挖了一条冷冻墙，阻止地下水渗漏———受损最严重的1/3号机组燃料棒取出时间已经被推迟到2031年（或许寄托了希望于那个时间技术会更成熟，或许是寄托了希望于那个时间燃料棒会消耗殆尽停止裂变反应，更主要原因是——那是下下届政府的事了），在2041年到2051年实现完全 废。这也意味着福岛核电站残骸仍旧将长时期制造并扩散核污染。

另外最让人担心的还是废水能否被严格处理到近乎无害的地步。日本最擅长的事情就是制定一个看似完美的计划通过它，然后偷工减料搞垮它———处理福岛核电站的是东日本电力公司这样一个始终把经济利益放在第一位的财团，而不是一个具有坚强执行力和牺牲精神的苏维埃政府。

考虑到神话破灭后日本一系列偷工减料的故事———比如最新一个例子是：以1.27亿美元承包了10多年负责处理美国海军横须贺基地舰队废水排放的横滨关东矿产，一直以来就是把废水未经处理直接排放进了东京湾———有深刻的理由怀疑，东电会不会严格按照程序处理福岛废水？

再考虑到巨大的废水量和每天仍旧在产生180吨废水的机组，ALPS系统有限的处理能力，能否在一个漫长的周期内维持系统正常工作也让人深刻怀疑———再说一次，负责主导处理废水的东电是一家追求利润率的商业财团，把废水处理这种需要耗费巨额财力却不产生利润的业务，交给这样一家公司，偷工减料搞出事情是迟早的事。在我看来这和那个1.5公里老是出问题的冰冻地下防水墙一样不靠谱。

从技术角度来说，我不反对把符合排放标准的、仅含氚的废水排放到大海里。但是我深深怀疑日本能否在一家商业公司主导下，长期坚持做到把如此巨量而且还在不断产生的放射性废水，处理到达标程度再予以排放，是否会在今后某天爆出把未经处理的废水直接排放出去的新闻。

在3.11事故发生十年后，福岛核电站几乎毫无进展的现状，已经证明了日本的无能和不负责任，放任了这场危害远远超过切尔诺贝利事故的灾难还将持续。

这才是我们质疑日本决定排放福岛核废水的原因。