最早于2023年8月24日起,日本将开始向太平洋排放福岛核电站污染后经处理的废水。如处理措施到位,排放水的放射性物质浓度理应远低于排放标准要求的上限,并且主要污染物超重水本身没有生物富集风险。然而,生物摄入超重水后产生的有机氚的生物富集风险尚不明确。IAEA认为清洗和烹煮等常规食物处理方式可在一定程度上降低有机氚风险。
排放的是什么
2011年福岛核电站事故后,用于冷却反应堆的水以及其他混入的地下水和雨水被称为“污染水”(contaminated water),每日新增约90吨。该污染水含有大量污染物质,需经过东京电力所称的ALPS(Advanced Liquid Processing System)处理后,称为“处理水”(ALPS treated water),并被放入储存罐中。根据日本经济产业省介绍,ALPS可以除去除了氚(tritium)和碳-14以外的污染物并符合排放标准,而污染水中碳-14含量较低,本身已经符合排放标准。因此,ALPS处理水中,应当仅有氚一项超过排放标准。
NHK介绍,本次排放的是经过海水稀释的ALPS处理水。目前,站内储存了大约134万吨待排废水,其中约30%符合处理水标准,另外70%尚未达到ALPS处理水标准,仍需重新处理后才可排放。对于符合处理水标准(即:仅有氚一项不达标)的废水,预计将用超过100倍的海水稀释后排放,使得剩余氚含量低于日本国家标准的1/40。日本相关的国家规定是根据国际放射防护委员会ICRP的推荐设置的。对于最终排入自然环境的水,预计氚浓度将为1,500贝克勒尔/升(Bq/L;贝克勒尔是计量放射性强度的国际单位),约为WHO饮用水指导标准的1/7。东京电力认为,在排放点外数公里,预计氚的浓度将会降低到背景值。
2011年4月,在事故发生后,日本曾经紧急排放过一批未经处理的污水,共计逾31万吨,含有10-20拍贝克勒尔(PBq, 10^15 Bq)的碘-131,以及3-6拍贝克勒尔的铯-137。目前暂无造成公众安全问题的报道,但缺乏足够证据说明此类排放未造成公共健康危害。
氚是什么
氚(tritium,chuan1)是氢原子的同位素之一,由1个电子、1个质子和2个中子构成,其多余的中子导致结构不稳定而具有放射性。氚作为β辐射源,可以产生能损害DNA的电离辐射。氚的半衰期为12.43年,可以通过宇宙射线撞击自然产生,也是核反应堆正常运转的副产物之一。氚多在水分子中存在(与羟自由基-OH结合形成超重水)。
值得留意的是,由于超重水与普通水特性极为类似而无法通过过滤等传统方式去除,国际原子能机构(IAEA)认为,目前并无处理大量超重水的合适方式。显然,随着陆上储存罐的不断增加,地震、海啸等自然灾害带来的破损风险也在加剧。
与其他核电站排放的对比
核电站正常运作过程中就会排放含有氚的废水。根据东京电力统计,福岛第一核电站在事故前每年排放的处理水以氚计约22兆贝克勒尔,韩国古里核电站和中国阳江核电站在2021年的排放量分别为49和112兆贝克勒尔。然而,该数据反映的是正常运作下的情况。
安全防护措施
东京电力表示,排放点周围300m到最远50公里以上的海域将布置多个监测点。同时,在出现弱5级或以上地震、海啸或风暴潮预警时,排放将停止。
毒性
超重水(HTO)和有机氚(OBT)
氚主要以超重水的形式存在,并可由动植物摄入。直接摄入后,HTO在人体内停留时间约12天,其生物半衰期约7-14天,因此超重水不会出现生物富集。
植物摄入超重水后,将其转化为有机氚(OBT)并进而通过食物链进入动物体内。有机氚可在体内被代谢为超重水并被排出。氚也可被整合入DNA、RNA分子并对体细胞和遗传细胞造成潜在影响。总的而言,目前并不明确有机氚通过生物富集带来的风险水平。IAEA认为,清洗、煮沸、煎烤等食物处理方式预计可降低25-60%的残余OBT,但仍需要更多定量分析。
其他元素
污染水中含有约64种放射性同位素,其中可能危害人体健康的除了氚外,主要包括碳-14(半衰期超过5千年),碘-131(半衰期8天)、铯-137(半衰期30年)、锶-90(半衰期29年)、钴-60(半衰期5年)。ALPS处理将除了碳-14和氚以外的所有放射性同位素浓度降低到合格水平。东京电力表示,目前储存罐中,碳-14的浓度约在监管上限的2%,因此主要担忧为氚。