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违规运输核废料 核废料处理成本分析与新方法探索

添加时间:2025-03-15

在投资核电项目时,不能只考虑初始投资,更要量化购买、运营和处置的成本,即项目的生命周期成本(LCC)。这种方法可能会促使人们在投资时作出不同的决定。

LCC与放射性废料封装有什么关系

在评估废料封装方案时,个别因素(如容器成本)可能看起来比替代方案更便宜。但如果考虑到生命周期成本,并考虑到替代策略所提供的其他好处,它们不一定是最具成本效益的解决方案。

完整的LCC评估是一个过程,有助于评估放射性废料封装策略。这些决策过程通常以立法要求为指导,以确保核操作的风险处于“合理可行的低水平”(ALARP),确保废料处理环境影响处于“最佳可行的环境选择”(BPEO)。这些都是在可接受的成本与所提供的效益(减少风险、最大的环境效益和最小的损害)之间进行平衡。

在项目中,早期的概念开发和设计阶段是以最低成本实现最优化解决方案的最佳机会,此时可以低成本的对设计进行大幅度改动。在项目的后期阶段,许多成本已经被“锁定”,不容易改变。“由于产品LCC的70%以上是在早期设计阶段投入的,设计者可以通过适当考虑他们的设计决策对生命周期成本的影响,来大幅降低他们所设计产品的生命周期成本”。为了在项目的这个阶段获得最大的利益,探索生命周期中的所有过程和成本要素是很重要的。

在全球范围内,大量老旧核电站正在退役。但这些工业也正在产生大量的中间废料(ILW)。这些ILW包括三大类:非屏蔽ILW容器(如500升的桶和3立方米的箱子或桶);屏蔽ILW容器(如2米和4米的ILW箱和6立方米的混凝土箱);以及坚固的自屏蔽容器(RSCs)。

为了满足英国的退役处置要求,废料包必须尽量避免撞击或火灾事故,以保证核辐射不会泄露。这种容器要么在容器内有额外的混凝土屏蔽,形成一个屏蔽的废料包,要么没有混凝土屏蔽,形成一个无屏蔽的废料包。

封装后的废料可以储存在“简单”的仓库中,允许人员进入,而非屏蔽的废料包则需要设计更高的屏蔽能力的仓库和远程处理设施。准备用于封装的废料通常需要一定程度的预处理(如分类、隔离),并设置一个封装厂来封装废料,一个封盖站来实施“密封”,以及一个用于“非屏蔽废料包”的屏蔽仓库。对于封装在混凝土屏蔽废料包中的废料,主要的区别是需要额外的设施来远程铸造混凝土屏蔽盖。

英国已经引进了新一代的废料容器,称为坚固的自屏蔽容器(RSCs),用球墨铸铁制造。这些容器满足处置的性能要求(如冲击和火灾),适应各种废料形式。

自屏蔽容器(RSCs)

违规运输核废料 核废料处理成本分析与新方法探索

坚固自屏蔽容器(RSCs)好处

通过减少设备投入,在缩短计划时间和降低实施成本方面实现节约。例如,RSCs消除了对与废料包装操作、屏蔽仓库、屏蔽运输容器基础设施和远程操作相关的封装厂的需求;消除了对封装工艺漫长而昂贵的研究和开发计划。通过避免建造封装工厂和重度屏蔽仓库来节约工期,加速现场清理;通过早期检索和包装遗留废料,快速降低危害;包装与水泥封装技术不兼容的问题废料;使用容器对放射性内容物进行屏蔽。

在评估运输、储存和处置ILW的包装方案时,成本不是唯一的因素。必须考虑其他因素,如安全、技术性能(包括实用性和可行性)、社会和道德、安全和财务问题。然而,在决定包装ILW时,成本显然起着重要作用。RSCs的成本比标准容器高,但这通常只是指投资成本。

从成本的角度来看,最佳的解决方案取决于包装的体积。随着需要包装的废料量的增加,封装厂和高度工程化的仓库所增加的成本会被较低的容器成本所抵消。

对生命周期成本的进一步经济评估改变了非屏蔽包装和屏蔽废料包装(2米和4米ILW箱和6立方米的混凝土箱)的关系,但屏蔽包装仍然是最经济的选择。

以下因素影响生命周期成本评估

持续的资产维护和保养费用。

设计、建造、运行、维护和退役一个封装厂所需的成本和计划延期。

设计、建造、运行、维护和退役屏蔽库所需的成本和方案延期。

采购、维护和运行用于运输非屏蔽废料包的屏蔽运输容器(可能用于现场和场外运输)。

与处理非屏蔽废料包有关的工厂和设备的维护和运行费用。

违规运输核废料 核废料处理成本分析与新方法探索

上述讨论主要考虑了LCC评估中对屏蔽和非屏蔽箱的废料预处理和封装的可能影响。在确保包装方案的成本效益方面,同样重要的是可以包装到容器中的废料量:容器的包装效率越高,每立方米所含废料的总成本就越低。

铁是一种比混凝土更有效的屏蔽材料,因为它的密度和原子序数更高。当比较使用混凝土屏蔽的相同外部包装容积的容器,例如2米长的ILW箱和6立方米的混凝土箱,与同等的RSC相比,RSC在屏蔽效率相当的情况下,可增加约50%的废料容量。

这种额外的容量意味着RSC比混凝土屏蔽箱有以下额外的好处:

需要更少的容器、减少包装和处理操作、减少存储空间、减少运输次数(以包装体积为基础)、减少处理费用(基于包装体积);以及由于更少的容器、更少的资源使用和更少的运输操作而减少对环境的影响。

这种减少也可以帮助减少工人和公众的辐射暴露的可能。

在行业内,由于其潜在的低投资和制造成本,人们对使用混凝土箱的兴趣越来越大。然而,在生命周期评估的背景下,与混凝土相比,RSCs最初较高的成本将被平摊到生命周期内,如上所述。

在这种评估中需要考虑的另一个因素是每种技术成熟度(技术准备水平)。一个处于早期阶段的产品可能需要大量的研究和开发工作来使其成熟。还有一个基本问题是,容器是否适合拟包装的废料,例如,使用水泥基封装剂可能会在某些反应性废料中产生慢性废料演变,可能会威胁到废料包装的密封性和性能。

混凝土废料包中,废料的属性及其演变特征可能会受到很大限制。可能需要进一步投入证明混凝土包适合长期储存,然后再进行运输和处置。

可能有这样一种看法,即当整个废料管理方案中的单个项目元素比替代方案节省成本时,它代表了最具成本效益的最佳方案;当考虑该方案的LCC评估中的所有元素时,这种节省可能被证明是个伪命题。

例如,将RSCs与更传统的方法进行比较,除了成本之外,还有其他问题需要考虑。大量的废料可能会倾向于更传统的方法,即用薄壁容器进行封装。然而,正如本文所述,尽管RSCs的容器成本高于其他依靠传统方法封装废料的方案,但它们可以降低生命周期成本,同时提供加速清理的机会。对于那些不适合用混凝土进行封装和屏蔽的传统方法的废料,RSCs还具有技术优势。

平衡成本和降低风险是重要的监管驱动因素,特别是在处理遗留问题方面。考虑到实现可行的解决方案的不确定性和未来的不确定性。这些不确定性会带来项目风险,并对成本产生影响。

核污水烧开 什么?!日本真要这么干?百万吨核污水要排入大海!背后或为省钱?后果难以想象…

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导读:昨天(4月9日),日本政府已经基本决定将福岛第一核电站的核污水排入大海。

13日,日本政府将召开内阁会议,正式做出决定。

一直以来,核污水问题就像悬在福岛上方的“达摩克利斯之剑”。

若不能妥善解决,随时可能造成难以挽回的严重后果。

据《日本经济新闻》4月9日报道,日本政府当天基本决定将福岛第一核电站的核污水排入太平洋。

该消息一出,迅速引起广泛的讨论与关注,我国外交部的回应更是第一时间冲上热搜榜首。

日本政府将于13日举行内阁会议,并做出正式决定。

具体的排放时间预计会在两年之后。日本政府表示,处理后的核污水内放射性物质氚的含量仅为世界卫生组织饮用水标准下的七分之一。日本政府同时表态称,呼吁当地政府和水产业者共同加强对排放时核污水内放射性物质浓度的监测,承诺会继续大力援助当地的渔业和观光业的振兴,并指出,如果因核污水排放对当地产品的品牌形象产生损害,将会由东京电力公司承担赔偿责任。

中国外交部回应:福岛核污水处理,日本政府应慎重决策

对此,外交部发言人赵立坚在4月9日例行记者会上表示:

日本福岛核事故造成放射性物质泄漏,对海洋环境、食品安全和人类健康已经产生了深远的影响。

日本政府应当秉持对本国国民、周边国家以及国际社会高度负责的态度,深入评估福岛核电站含氚废水处理方案可能带来的影响,主动及时地以严格、准确、公开、透明的方式披露信息,在与周边国家充分协商的基础上慎重决策。

日本基本决定将核污水排放入海

据称已获IAEA支持

据日本媒体的消息,相关人士于9日透露,日本政府已基本决定将把福岛第一核电站的核污水排放入海。

福岛第一核电站是东京电力公司的核能发电厂。2011年,日本发生大地震导致该核电站发生堆芯熔毁,并产生了大量受辐射污染的核污水。

去年2月,一个政府小组曾针对核污水给出处理方案,提出可以将核污水排向海洋或是对其进行蒸发处理。但随后这一建议遭到了渔业界和一些地方政府的反对,反对声音主要顾虑到“核污水排放入海会影响人们在流入区域捕获海鲜等水产品”。

2020年3月,东京电力公司起草了一份计划,表示希望将核污水稀释到放射性物质浓度的法定限度以下,然后再将其倾倒入大海。

今年4月7日,日本首相菅义伟在东京首相府会见了日本全国渔业协同组合联合会会长岸宏,菅义伟在会后对记者表示,尽管遭到渔民的强烈反对,日本政府将很快决定是否要将福岛核电站积聚的经过处理的核污水排放到海洋。

岸宏对于将核污水排放至海依然持反对意见,他认为不管受污染的水如何处理,不管是流入大海还是流入空气,都不可避免地会(使日本)遭到名声损害。“我希望政府表明将如何应对这种损害”。

日本政府此前曾表示,鉴于福岛第一核电站的水箱储存容量预计最早将于明年秋季用尽,政府不能一直推迟作决定。

日媒透露,日本这一核污水处置计划已得到国际原子能机构(IAEA)的支持,其认为向海洋排放(经处理后的核污水)符合全球核工业实践标准。而在前两个月,韩国政府曾请求IAEA核查日本针对福岛核电站核污水的处置过程是否透明安全。

在去年10月,日本政府就曾考虑决定要将核污水排放入海,但遭到了日本渔业界与周边国家的强烈反对。

核污水入海方案备受争议

核污水入海方案一直以来备受争议。

2015年,东京电力公司曾向日本全国渔业协会作出“不轻易向海洋排放”的书面保证。

去年秋天,日本政府一度曾已经决定排放核污水入海,但由于各方强烈反对暂时搁置。

就在两天前的4月7日,日本渔业协会会长与日本首相菅义伟举行了会谈,再次重申反对日本政府将核污水排放入海的意见,这一方案的最终敲定势必也将再次引发日本国内外的多方反对。

核污水处理是福岛核事故善后处理中的一个重大难题。持续冷却反应堆的作业以及雨水、地下水流入反应堆设施,导致核污水至今仍在持续产生。目前的处理方法是对核污水进行过滤后存储在大型罐体内,但过滤无法去除其中含有的放射性物质氚。而且预计到2022年9月储存罐就将全部用完,东京电力方面称福岛第一核电站内已无多余空间再新建存储设施。

但是事实上,日本一些专家和环境保护组织曾提出,福岛第一核电站周边有大量因辐射量过高而不宜居住的区域,这些闲置土地完全可以用来新建存储设施。有专家表示,用大型储存罐在陆地上保存是现有技术下解决核污水问题的最佳方式。

在过去的采访中,福岛当地许多居民对于污水入海方案的激烈而坚决的反对态度曾给很多人留下了非常深刻的印象,福岛周边的海洋也绝不仅仅只是当地渔民赖以生存的渔场,更是全球海洋的一部分,影响着全球海洋生态和环境安全。

日本福岛核事故10年

核污水处理问题仍未解决

日本福岛核事故发生已过去10年多,但其核污水处理问题仍未解决。

2011年3月11日,日本大地震引发了福岛核电站核泄漏事故。图据美联社

2011年3月11日下午2时46分,日本东北部海域发生9.0级地震。地震引发了海啸。

如果说9级地震和海啸是无法控制的天灾的话,发生在福岛第一核电站的核泄漏却是地地道道的人祸。

由于福岛核电站自身防御建设的弊端,东京电力公司在地震后汇报核电事故的延误,进而造成了重大的泄漏事故。

其后,为了控制反应堆温度,东电向反应堆内注入了大量冷却水,再加上雨水与地下水日复一日地涌入,福岛核电站内源源不断地产生了越来越多带有辐射物质的核污水。

东京电力公司福岛第一核电站内安放的核污染水存储罐。图据日本《读卖新闻》

这些核污水现在还全都被封存在储存罐里。

截至2021年1月21日,核电站里已有124万吨核污水,并以每天140吨的数量在增加,估计到2022年9月将达到储存罐的上限137万吨。

去年秋天,日本政府曾一度决定将福岛核电站的核污水排入大海,但由于各方强烈反对等原因暂时搁置。

首相菅义伟今年3月初前往当地视察时表示,核电站废水处理政策将“在适当的时候以负责任的方式”做出决定。他还补充说:“我们不能无限期推迟我们的决定。”

百万吨核污水,太可怕!

“杀伤力”几何?

所谓核污水,就是在冷却核反应堆后残留的废水。

2011年3月11日,日本发生“3•11”东日本大地震,引发巨型海啸及福岛核灾难,造成上万人死亡。福岛第一核电站在这场大地震和海啸中损毁,数十种放射性物质大量泄漏到外界。

这些放射性物质污染了福岛周边的一切,除了草木、土壤、物品,甚至是细小的灰尘和空气,还有核污水,即放射性液体。

资料图:核垃圾“家谱”,包括核垃圾物体、核废气、核污水等。制图:中新网李雪瑶

核污水中被检测出含有大量放射性物质。据介绍,核辐射既能杀伤细胞,又有诱变的作用,可能诱发细胞癌变或基因突变,导致生物畸形等。短时间内,摄取剂量一旦超过100毫希沃特,人体就会受到伤害,如果超过4000毫希沃特,将会直接导致死亡。

资料图:核辐射危害示意图。制图:中新网李雪瑶

此前报道曾披露,即使是日方称经过 “过滤”处理的核污水中,也含有氚、碳14、钴60、锶90等难以彻底去除的放射性物质残留。

如果人类和自然环境持续暴露在氚辐射下,后果将如何?

资料图:2011年3月14日,日本福岛第一核电站在地震后的受损情况。

2022年储水箱将达极限

核污水排入大海,后果如何?

自2011年至今,福岛核电站上千个大型储水罐中,已储存超过120万吨核污水。而且,目前,福岛每天产生约140吨核污水,收集到的所有核污水都储存在核电站内。预计到2022年,核污水将达到137万吨水箱容量的极限。

相关人士表示,日本政府曾计划在2020年10月下旬,就核污水的处理方法做出最终决定,即把核污水渐次排入大海。

由于日本政府拟排放的核污水中,仍残存氚放射物,专家推算,一旦被排入大海,这些污水会随着太平洋洋流,污染世界多地。

消息一出,立即遭到日本国内渔民、福岛当地民众及国际社会的抗议和谴责。迫于压力,日本政府暂未执行该计划。

资料图:放射性物质随洋流扩散示意图。制图:中新网李雪瑶

影响整个全球海洋环境

日本排放核污水已不是头一回

实际上,日本排放核污水的这种操作,已经不是头一回。

2011年4月4日,东京电力公司就曾将内含低浓度放射性物质的1.15万吨污水排入大海。时任内阁官房长官的枝野幸男说,这样做是“别无选择”。

东京电力公司方面曾称,已对这些核污水进行了过滤,去除了锶、铯等高放射性物质,剩下了相对难以去除的氚。但据外媒报道,2018年时,东电迫于渔民质问等压力,曾承认核废水除了含有氚,还有其他放射性物质。

由于放射性物质对生物体会产生难以预计的伤害,作为日本邻国的韩国,对核污水被排放入海,也一直保持密切关注。

2019年9月16日,在维也纳召开的国际原子能机构大会上,韩国官员长文美玉就表示:“福岛核污水的管理不再是日本的国内问题,而是影响整个全球海洋环境的严重国际问题。”

资料图:福岛第一核电站用于储存核污水的储水罐。

2021年3月23日,日本经济产业大臣梶山弘志与国际原子能机构总干事格罗西举行视频会议。双方就福岛第一核电站核污染水的处理问题达成合作意向。

国际原子能机构方面表示,将基于科学知识向日方提供专业帮助,同时还要向国际社会发布信息,报告福岛核污染水处置的实际情况以及环境监测情况。

日本政府表示,将在打消福岛当地及周边国家疑虑和宣传核污水入海安全性方面积极动作。但不论如何,日本应该优先考虑全球环保问题,而非仅着眼于本国利益。

除了排入大海,就没有其他办法了吗?

摆在日本政府面前的,除了排入大海,其实还有多种解决方式:

比如,蒸发。

把核废水送进锅炉里烧,那样被核辐射污染的水不就蒸发了,排到空气里去了吗?但用这个方案,核废水会污染空气。

又如,送到地底去。

从地表钻洞,然后搞一根深入地底达2500米的管线,把核废水全都排入地底2500米深处。但用这个方案,核废水会污染地下水。

又如,电解。

将核废水经过电解变成氢气和氧气,然后再排放进大气。

再比如,混入水泥,埋进土里。

将核废水和水泥混合,形成这样一个个水泥块,然后再埋入地下。

但这些办法有的由于没有先例,无法评估风险,有的在技术和时间上存在诸多障碍,因此一直没有定论。

日本“核能市民委员会”认为,“大型储存罐在陆地上保管”或“用灰浆凝固处理”是现有技术下解决核污水问题的最佳方式,可以确保核污水在陆地上妥善保管。

此前有日本媒体指出,福岛第一核电站周边有大量因辐射量过高而不宜居住的区域,这些闲置土地完全可以用来新建存储设施。

既然还有其他选择,为何日本政府唯独中意“排向大海”呢?因为这种方法,省事、快捷,还省钱。

放流入海是国际惯例?安全性引发质疑

那么,把核污水放流入海安全吗?

曾担任美国能源部民用核废料管理办公室负责人的莱克·巴雷特表示,东京电力公司一直在净化这些水,但总有低程度的放射性存在。

具体来说,东京电力公司将把污染的水抽出来,让它通过一个巨大的过滤系统处理。在经过多道水处理系统过滤后,这些水去除了绝大多数放射性污染物——但不包括一种名为“氚”的放射性物质。而氚也是这些废水的命运一直无法被决定的主要原因。

氚不会穿透人体,只有大量吸入氚才会对人体有害。按美国核管理委员会的说法,这种氚水的排放是“惯例,并且安全”。

于是乎,为了能顺理成章地实施这个方法,日本要求国际原子能机构支持。

据日本媒体报道,日本政府3月23日已经要求国际原子能机构( ,简称IAEA)进行安全评估。具体来说,日本要求国际原子能机构确认用于核污水处理的方法和设施符合该机构的安全标准,还需要检查周围环境的辐射数据,并向国际社会公布日本核污水符合该机构标准的信息。

NHK报道称,福岛第一核电站将在2年后启动排放工作,废水中氚的浓度将稀释到日本国家标准的四十分之一,也是世界卫生组织提出的饮用水标准的七分之一。地方自治团体和水产养殖户也会加入对废水排放前后氚浓度的监测。

不过由于日本政府有数据作假的“前科”,人们对其的信任已受到打击。

比如为了消除核辐射的负面影响,核事故发生后,日本政府把每年人均可接受辐射水平由1毫希大幅提升至20毫希。并多次强调,辐射威胁已经得到控制,但有关核泄漏造成的各种新闻却层出不穷:东京电力公司2013年起,一直声称有技术能将放射性物质含量降至“低于容许排放的水平”。但2018年9月该公司承认,用于处理含有核污水的1000个储水罐,未能将放射性物质去除至低于法定标准值,其中包括锶-90这种剧毒放射物也超标。

环保组织绿色和平此前发布报告认为,“放射性氚是废水中唯一的放射性物质”的说法不实。废水中还含有放射性同位素碳-14,其半衰期为5370年,可以进入一切生物体内,可能会损害人类DNA。

据外媒报道,2018年时,东电迫于渔民质问等压力,曾承认核废水除了含有氚,还有其他放射性物质。

除此之外,中国和韩国等邻国也对福岛第一核电站向环境排放污水表达了警惕。

韩国政府今年2月16日已经请求国际原子能机构(IAEA)核查日本处置福岛核电站辐射污水的过程是否透明安全。

南财快评:“核污水入海”绝非日本内政事务

2021年是东日本大地震10周年,尽管那场大地震已过去10年了,但有关核污水的处理问题至今仍未得到妥善解决。2011年3月11日,日本东北部海域发生强烈地震并引发海啸,导致福岛第一核电站发生灾难性核辐射泄露,其中3个反应堆发生堆芯熔毁。为了冷却受损的堆芯,福岛第一核电站不得不注入大量海水。这些海水与大量深入反应堆的地下水及雨水,形成了大量放射性核污水,并装在专门的储水罐内。据《朝日新闻》报道,由于存储核污水的储水罐将于2022年秋季左右用满,所以如何处理核污水成了当务之急。尽管通过灰浆凝固等方式也可以处理核污水,但对日本政府而言,排入海洋是成本最低的方式,也是最为便捷的方式。

实际上,对于日本政府的核污水处理方式,日本国内外舆论始终持反对态度。

《东京新闻》在一篇社论中指出,尽管核污水的辐射微弱,但并不等于零。如果长期将核污水倒入大海,其影响还是未知数。韩国《民族日报》也曾在社论中指出,日本政府无视福岛居民和国际社会忧虑、反对,必须立即执意将核污水倒入海洋的行为。“绿色和平组织”在过去几年里也多次也不同形式要求日本政府停止将核污水排入海洋的行为。此外,日本渔业组织、福岛当地民众等也都不满政府举动,认为这不仅将影响周围生态环境,而且也将对福岛以及福岛商品形象造成巨大打击。

从日本国内外的反应其实不难看出,日本政府虽然多次强调排入海洋的核污水符合安全标准,但却一直未能获得舆论层面的信任与支持,而其最主要的原因就在于核辐射的影响往往是深远且未知的。比如,1945年美国在广岛和长崎投掷的原子弹、1986年的切尔诺贝利核泄漏,对普通民众以及自然环境的伤害持续十余年,并非一朝一夕就能彻底解决。日本政府向太平洋排放核污水,通过洋流作用或许会得到稀释,但这些核污水对全球鱼类迁徙、人类健康、远洋渔业、生态安全等方面的影响将是长期且不可估量的。因此,排放核污水看似是日本内政事务,但其产生的影响则跨越了国界,并将“辐射”到周边国家乃至国际社会的公共福祉和利益,日本政府显然需要秉持对本国民众、周边国家以及国际社会高度负责任的态度,深入评估排放核污水可能带来的影响。

在“核污水入海”一事上,希望作为国际社会一员的日本审慎决策,计利当计天下利。

来源:21世纪经济报道(何柳颖)、南财快评、新华视点、人民日报、央视财经、南方+、南方人物周刊、财闻要参、中国新闻网、中国新闻周刊等

本期编辑 刘巷

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