福島電廠災變清理的漫漫長路

專題報導 05/01/2011


日本福島核電廠意外造成嚴重的核污染,根據過去經驗,清理工作將是長時間的浩繁之路。

日本福島第一核電廠受損核子反應爐的立即威脅逐漸遠離,不過工程人員與科學家的難題才剛開始。三一一地震與海嘯引發的福島核災,至少將耗時數十年或甚至百年,才可望完成清理工作。

對之前核災有了解的專家認為,光是必須清除的核物質數量,以及核電廠反應爐嚴重受損,清理福島核災已是獨一無二的一項挑戰。受損的反應爐內有多達一千噸的核燃料與數千噸的輻射汙水等待處理。

四月初,東芝公司提出概略建議,預計十年內完成清理工作。不過熟悉美國賓州三哩島清理作業的老手認為,時間會長得多。移除輻射物質,除須規劃周詳,還須與先進科技相結合,而地震與海嘯造成反應爐燃料棒部分熔損,以及反應爐二次圍阻體一再發生爆炸,使得移除工作更加困難。

反應爐穩定前,清理工作無法開始。電廠內外的輻射量正減少中,但是再度外釋的威脅尚未消失。四月七日與十一日, 電廠附近再度受到強烈餘震侵襲,令人提心三個故障反應爐可能再受損害。經營電廠的東京電力公司震後對外說明,並未發現反應爐狀態進一步惡化。

《紐約時報》拿到外洩的美國核子管制委員會(NRC)三月二十六日一份報告說,福島核一廠三月接連發生大規模爆炸,導致位於反應爐上方儲存池內的已用過燃料棒散亂四處。NRC官員同時相信,六座反應爐中的二號反應爐內的鈾燃料,可能從鋼質的一次圍阻體,洩漏至下方的混凝土地板上,不過,日本政府迄未證實報告的內容。此外,紐約州「壬色列工學院」核工程名譽教授雷希(Richard Lahey)說,NRC的文件顯示,冷卻水未能在受損反應爐爐心正常循環,因此必須持續澆灌反應爐,達到冷卻目的。

這項策略有它的問題。反應爐的冷卻系統正常情況下屬於閉合管線。但是澆灌爐心意謂受到放射性同位素汙染的水將持續外溢到環境中。東電已發現電廠內的建築與水溝內有高輻射值汙水。

一九七九年,三哩島二號反應爐發生部分熔損,花費六年拆除這座二號爐的私人核子顧問狄凡(Jack DeVine)認為,福島核一廠輻射水的問題,是清理工作燃眉之急。三哩島核災造成數千噸的水,受到放射元素銫一三七汙染漫於反應爐的地下室。美國的救災團隊花費數個月,打造一套系統,將汙水抽出,再讓汙水通過一道抗輻射的沸石過濾器。這些過濾器可將銫與其他放射性同位素去除,留下幾近純淨的水,最後會在電廠一個設施中蒸發。狄凡說,福島核一廠也可設置類似系統,儘管受損的反應爐不斷洩出輻射,說明清理工作是一場與時間的競賽。東電已將上萬噸低輻射汙水傾倒至太平洋,以容納高輻射冷卻水。

清理反應爐是一項更大的挑戰。目前,瓦礫堆及高輻射,讓工作人員無法進行適當的受損情形調查。曾替其他核意外規劃救災系統,賓州卡內基美倫大學機器人專家惠特泰克(Red Whittaker)說,短期內,將由機器人負責探勘反應爐的廠房,測量內部的輻射濃度。

預期數年後,才可能一探這些爐心的究竟。在三哩島,工程人員足足等待三年,等輻射值回落到安全無虞,才將一個遙控攝影機降至爐心內部了解狀況。福島核一廠的等待期可能更長。廠內的沸水反應爐是以堅實的不鏽鋼蓋密封,僅能以反應爐上方一個重型,用來裝填燃料的吊車移動封蓋進行移除。但是爐心有燃料的三座反應爐機組發生爆炸,意謂這些反應爐的吊車已毀壞,勢必得另尋他法移除燃料。

反應爐的設計也造成其他問題。狄凡形容沸水反應爐僅是空間狹小的老鼠窩。為能以高效率移除燃料棒,每座反應爐外圍必須再建造一棟甚至多棟建築,附有精準的吊車,這項工程無法在一、兩個月內完工。惠特泰克說明,機器人與工程師必須充分合作,且這項作業需要高度的耐力與毅力。

情況確實如此。福島清理工程的浩繁程度,應與車諾比核災相仿,遠大於三哩島的規模。車諾比的工程人員已開始打造一個造價十四億美元的圍阻體,並配備自動吊車系統,有朝一日,將以這些吊車拆掉四號反應爐的「石棺」。一九八六年車諾比四號反應爐爆炸後數月,當局倉促以鋼鐵和混凝土為掩體將反應爐密封,此一掩體被稱之為石棺。可望使用一百年的新圍阻體,二○○一年已達成原則性的協議,不過二○一五年前無法完工。車諾比電廠的清理工作預定二○六五年完成,約是核災發生的八十年後。

東電幾可確定無法獨力承擔如此龐大的清理規模。華府「政策研究中心」的阿瓦雷茲(Robert Alvarez)預料最終將由政府買單。研究中心是前美國總統柯林頓時代美國核武器工廠的監督單位。福島核災發生後,東電股價直線下滑,政府似正考慮接管東電。

未來的清理工作複雜無比,有人建議索性完全放棄福島,或棄置一段時日。根據已退休的反應爐物理學家強森(Alan Johnson),日本最後會選擇封爐封廠,等一百年後再說。一九八○年代晚期,強森曾是英國塞拉菲德核子處理廠的負責人。

又名溫茨凱爾的塞拉菲德核子處理廠,一九五七年發生英國最嚴重核意外,一座石墨反應爐的爐心起火。反應爐的最終除役至少還要二十年,這段時間可讓輻射物質產生衰變,也可讓工程師有時間發展最好的清理策略。強森認為清理工作不急於一時。

不過,英國難得出現天災,日本卻不同。未來數十年,重大地震、海嘯、颱風隨時可能再來,狄凡認為英國的策略不適用日本,對他而言,封鎖等待是糟糕透頂的選擇。
【知識通訊評論月刊一○三期】2011.05.01

« 低量輻射風險誰能知∣回首頁∣台灣博士教育泡沫何時破滅 »