转载有关核废水的一篇唱反调的付费科普文章
本文内容来自得到APP 卓克 科技参考 2021年4月14号文
4月13日，日本政府批准了福岛核电站向太平洋的排污方案，引起了全球所有关注者的反对。
很多用户专门翻到了《科技参考》半年前的第13期《福岛核电站要向太平洋排污》，然后在下面留言，问为什么现在突然又出现了大规模的反对声音？难道福岛核电站又发生了什么新事故吗？还是说排污方案改变了？
这期参考，我们就来更新一下对这个事件的解读。
首先说一下结论：在排污方案和废水的保存上，这半年并没有发生什么重大变化，变化的是当最终决定快要做出时，福岛县和周边几个县出现了非常激烈的反对。
日本批准福岛核电站向太平洋排污这件事，对全球核安全相关的部门来说，其实并不意外，他们在2020年8月份之前就已经知道向太平洋排污是必然会实施的。相反，如果日本政府不批准，反而会引起他们的重视，因为这个问题拖着比不拖还要严重。
批不批准，实际上影响更多的是日本国内。到底能不能排放呢？我说可以，他说不可以，但这些观点都不算数。这方面最权威的是国际原子能机构，日本的排污方案已经获得了他们的认可。
当然，这种认可并不是说今后各国核电站都可以这样做，都可以往海洋里排放核辐射废水，而是针对他们对这次事故的解决方案的认可。鉴于日本东电公司此前多次说了不算、隐瞒与拖延，国际原子能机构会安排专门的小组监督整个方案的实施。这个“第三方摄像头”的存在会让事故的潜在危害进一步减少。
事情的来龙去脉
如果你没有听过之前的内容，或者听过之后忘记了，我们可以大致回顾一下：
在2011年福岛核电站事故之后，一共有四种事故处理方案。第一种是把核污染废水做成水泥、深埋地下；第二种是打一些几公里深的孔，把废水注入到深层地下；第三种是把废水电解成氢气和氧气，排放到大气中；最后一种就是把废水排向大海。在几年时间的多方博弈下，要不就是老百姓不答应，大家对排放到空气中的方案反对得尤其激烈，也根本找不到深埋的区域，要不就是没有钱做体量如此巨大的水泥。结果四种方案拖到现在，只有排向大海这一种是可行的。
截止到目前，福岛核电站核废水的总量大约在130万吨左右，它们是用来冷却反应堆堆芯的。如果不做冷却，之后持续的核反应产生的高温会把堆芯熔穿，核辐射会百倍千倍的在福岛地区扩散，可能整个日本东北部就都不再适合人类居住了。
当然，冷却水也是在不停的循环和过滤的，使用多核素去除装置（ALPS）能滤掉60多种放射性元素，比如铯-137、铯-134、锶-90、钴-60等。
按理说，用这样封闭的水冷散热方案给堆芯降温是不会产生额外废水的。然而实际在实施起来发现，废水每天增加一百多吨，它们都是从福岛西南方向渗透而来的地下水。东电公司在2011年发现这个问题后，就在地下修建了几十米深的大范围的防水围墙，希望尽最大可能挡住地下水。但是，更深层的土壤中还是有水渗入堆芯，废水就是这样增加的，而且没法阻止。
在最近10年里，福岛核电站就一直边把废水收集在罐子里，边建造新的罐子，现在已经装满了1100罐。但是核电站附近区域的面积有限，到2022年夏天，所有这些地方就会被全部装满。另外，一些罐子经过10年的使用已经开始泄露了，还有一些罐子在日本频发的地震中受损。比如2021年2月27日，福岛附近海域出现的7.3级地震造成了53个储水罐发生了3-19cm程度不同的位移。一旦这些罐子成规模的泄露，风险会更大。
所以，排放废水这件事拖不下去了。
排放的后果到底会如何？
目前，网上流行最广的、效果最震撼的就是一个3分钟的视频，模拟了福岛核电站的核污染在海洋中的扩散情况。你仔细看后会发现，日本以东海域是最先受影响的，然后污染物会顺着全球洋流的各种走向，在两个月左右扩散到一半的太平洋区域。而中国的黄海、渤海由于处在扩散的方向的背面，需要更久的时间才能有洋流渗入。北美的西部沿海在2年后左右，也将接触到这些放射性物质。
看到这个视频的人会很自然的觉得：问题太严重了，全球在两年内就已经没救了。但实际上，不是这样的。
这个视频是2012年9月德国海姆赫兹海洋研究中心的几位科学家模拟铯-137扩散时的一个成果。注意，是铯-137，而这次排放中是没有铯-137的，只有氚。会不会有C-14这种放射性物质呢？按理说，即便有，也肯定占比很少，主要的放射性还是由氚提供的。
为了弄明白日本这次排污方案的影响到底有多恶劣，你需要跟我一起算一算。
我们用什么来衡量辐射量的多少呢？国际上通用的标准是贝克勒尔（Bq）。它的含义是，如果某个放射性物质平均每秒有1个原子发生衰变，就是1个贝克勒尔。实际上，每个设立在海边的核电站都在往海里排放冷却和过滤的废水，只不过因为那些核电站是正常工作的，冷却水并不直接接触核反应堆的堆芯，所以不会带有很高的辐射物质。但即便不直接接触，它们的辐射也比自然水体中的更高。国际上的排放标准是，每升废水不得超过1000贝克勒尔。
那今天，福岛核电站循环过滤之后、存储在那些大罐子里的废水的辐射值是多少呢？2019年12月31日，东京电力公司测量了200个废水罐子后得到的结果是平均73万Bq/L。一共是130万吨废水，核算贝克勒尔就是1P（1P=1×10^15）。记住这个数值，这是所有废水里的总辐射值。
我们再来看：
福岛核电站在2011年3月11日发生事故时，泄露的放射性物质是来不及做任何处理的，大部分都在事故后50天内释放到了太平洋中。那么，这50天释放的放射性物质有多少呢？
刚才这篇海姆赫兹海洋研究中心的论文里就有答案。由于是一次性的事故，具体值很难测准，所以就有几个后续的估测值——一个是东电董事长川村隆报告的，大约是4PBq。但是，日本其他科学家团体给出的报告大都高于这个值。这估计是因为东电不想让高到吓人的数字出现吧。比如，日本原子能研究所给出的结果是9PBq。日本气象研究机构所给出的结果最高，是36PBq。
而大家在网上看到的那个动态扩散图，就是海姆赫兹海洋研究所按最初50天倾泻10PBq模拟出的结果。
而我们刚刚计算的全部废水包含的贝克勒尔是多少呢？1PBq。也就是说，全部废水的核辐射总量大约是事故最初50天内释放量的3%-25%。这个量到底算多还是少呢？还有一个参考——全球其他的核电站也会向海中排放处理过的氚水，每年排放的辐射总量是6PBq左右。所以客观地说，福岛排污方案的量并不大，再分30年倾倒的影响就更小了。
不过虽然都叫作贝克勒尔，我们还是要关注一下它的定义——平均每秒有1个原子发生衰变，而衰变后射出什么、射出的东西的速度大小是多少，这些才是决定伤害值大小的关键因素。简单地说，比较幸运，氚的放射性危害在放射性元素里排名差不多是最低的。
在福岛核电站事故刚刚发生的50多天里，泄露的物质中有几十种放射线物质，所以α、β粒子、γ射线都有。而罐子中的废水的辐射主要是β粒子，也就是电子。它是由氚放射出来的，平均能量是5.7keV，最大能量是18.6keV，在空气中最大射程是5mm，在海水中最大射程大约是0.5微米。
分析放射性粒子对生物体的伤害，射程是一个很重要的参数。如果可以射穿细胞，就有可能引起基因变异。而细胞的平均直径是15微米左右，两者的厚度相当于橘子和橘子皮的比例，所以理论上说，是不会对生物体造成明显伤害的。
当然，到底会不会造成伤害，还是得由实验说了算。
2013年，《国际分子科学杂志》刊登了一篇给生物喂食氚水检查它们身体的文章。先是给小鼠喂氚水，浓度分别是1万Bq/L、1百万Bq/L、2百万Bq/L，连喝一个月。结果，三组小鼠都没有发现内脏组织的细胞凋亡。这是对哺乳类动物的影响，还有对海藻的研究。在浓度为90万Bq/L的氚水中，海藻细胞的密度反而增加了15%；但是当浓度增加到5900万Bq/L时，海藻细胞的密度出现了1/4左右的减少。这就发生了伤害。而对贻贝的伤害浓度出现在1500万Bq/L附近。
日本最终排放的废水的辐射浓度到底是多少，还要看之后的检测，但基本可以确定是在1000-10000Bq/L这个范围。虽然距离排放口几十公里之外浓度就会下降很多，但持续大量的排放到底会对海洋生态产生什么影响，也要持续观察。
这里还要补充一点，各国对饮用水里氚的放射性浓度的要求是这样的：世卫组织的标准是1万Bq/L以下，欧盟则要求100Bq/L以下。不同元素放射性的贝克勒尔带来的伤害是不同的，幸好氚属于很低的那种。
潜在风险
不过尽管如此，这件事的风险依然很大。因为这次的排放极有可能会给东亚地区的渔业再带来一次沉重的打击，这才是日本渔民强烈反对的原因。
实际上，能像我们刚刚那样把福岛核事故的来龙去脉、核废水怎么产生、事故前50天排放多少辐射、今后废水一共有多少辐射、比例是多少全都搞清楚的人，实在太少了。
这件事情直接的影响就是海鲜的进出口、捕捞和饮食行业，它们必然会受到一波巨大的冲击。这个冲击很可能导致东亚，甚至全球渔业10-20年的萎靡不振；间接影响就是，核电站的建设将会受到更多阻力。而我们，只能期待日本在国际原子能机构的监督下，不要再出其他事故了。
好，这就是今天的内容。我是卓克，我们明天再见。
