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福岛核废水处理

作者:洛哈斯水处理 时间:2023-04-26 19:17:51 点击:

01福岛核废水的体量
由于2011年的大地震,日本福岛地区的核电站发生了一系列设备损坏、堆芯融化、核辐射等事故,被称为切尔诺贝利以来最严重的核事故。目前核电站本身已经不是问题,但还有一个问题没解决――核废水。
据绿色和平组织之前的报告,日本福岛核电站的核废水有上百万吨之多,而且还在不断积累,每天增加大约170吨没,核电站运营方东电之前预测2020年核电站的废水将高达330万吨,这些核废水如何处理一直没有完善的方案。
检测数据显示,从2011年的8月到2017年7月,在东京湾流入的河流周边,共采集了90处土壤样本,对放射性活度进行分析。结果发现,每千克淤泥达到1340贝克勒尔,比最开始的还要高出近400。这表明,福岛核电的核废水仍在不断向外泄漏,并积蓄在东京湾。目前为每平方米每年约6万贝克勒尔,近几年这一数值在持续升高。
由前文可知,福岛第一核电厂的核废水持续增加,日本环境大臣原田义昭10日谈到福岛第一核电厂核废水如何处理时说,“除了直接排放(入海)稀释外,别无他法”。
一旦大量排入太平洋,大规模核污染污染就一发而不可收!并且大量铯137、碘131等的放射性同位素会被海洋生物富集起来,经年累月在海洋食物链中循环,最后富集在高等动物体内。
福岛核废水处理(图1)

02利用油轮装载废水
为什么用三十万吨级油轮?因为三十万吨级的油轮数量多,航行操作简单,只需要四艘船就能够装载一百多万吨废水。本次末日航行又不需要购买昂贵的商业保险、邀请验船师、船东代表等等费用。
为什么是油轮?目前大型油轮都是双壳船,双壳船的结构让压载水与船舶货物隔绝开来,这样避免装载货物污染压载水(都是装港的海水)。船体结构坚固,隔板都是1厘米以上的钢板,能够有效的屏蔽核废水(主要是β衰变)的放射性污染。
油轮造价如何?国际海事组织强制报废油轮的管理规定,5万吨级以上的油轮一般使用到20年都要强制报废了。所以19年、20年左右的油轮价格非常便宜,很多时候只需要正常新船的四分之一,也就是2000万美金一艘。装载110万吨废水只需要是艘船,总共的价格也就是8000万美金。
油轮需要的船员数量很少。人是最宝贵资源,用十万吨油轮和15万吨的油轮都需要20到30个船员,用三十万吨油轮所需要的人力资源比用小船减少三分二到一半。装载原油需要操作很多个系统,主要是工艺技术和设备技术两块,分别由船长和轮机长负责,具体分为动力系统、惰气系统、电气系统、装卸系统、压载系统、驾驶系统等。
操作简单。装载这种高放射性污水不需要那么多系统,只需要装好点的燃料油,最好用重柴油,省得总是切换操作麻烦,保持动力和电气设备运行就可以了,然后就是驾驶台的事情。一艘船20个船员足够,两班倒运行,如果船员有需要,可以在印度洋更换一次船员,这样半程船员费用一个人50万美元肯定有人做,全程一个船员100万美元。四艘船总计需要80到160个船员,船员总共的费用在1亿美元左右。

福岛核废水处理(图2)

03装卸、储运、晒场的设计与建造
日本福岛外海属于深海,洋流比较湍急,所以需要用单点系泊的方式进行装载有毒污水。但是日本港口行业较为完善,在海边下锚,租用几个大型的趸船,架设软管和泵站,只要有电力供应,就能把废水源源不断抽到船上。路径和设备设施的费用并不多,由于不是用大池子直接装船,所以时间会比装普通的水长几倍,预计7到10天装满一艘船。
放射性废水装好之后,需要考虑运输的目的地。作为目前日本提出的倾倒入海洋的选择,那是人神共愤的,海洋生物容量大,全球环境起决定性作用,陆地是父亲,海洋就是母亲。而且很多陆地是相对孤立的体系,存在雨林或者隔壁的巨大差异,而海洋是有洋流循环的,不仅有表层的风力作用产生的循环,还有深海因为温度和含盐量不同造成的循环,所以污染海洋属于自杀。
由于废水巨大的体量,用高压泵注入深地层的选择也等同于将废水排入大海,并且产生的后患更加持久,因此通过蒸发的方式处理高危废水是相对可靠的选择。毕竟大部分放射性粒子的重量较大,在风力小的区域用蒸发的方式,可以将百万吨级的废水浓缩成数千吨固体无机盐。
由于固体无机盐的放射性远低于反应堆,所以利用机器人搜集固体放射性盐,然后集中起来可以打包深埋入地下。高强度不锈钢容器可以保证放射性盐几百年不会泄露,而几百年之后,放射性因为衰变会减弱到一个自然环境能够勉强接受的程度。
因此用油轮装载放射性废水,然后再地球某一个干旱区域,选择地下水不容易渗透的戈壁场所,修建十万平方米的五个蒸发池,公共的面积五十万平方米。将放射性废水排入池中,水深大概二米五左右。在戈壁蒸发量远大于降水量的情况下,只需要一年左右的时间,就可以将一百多万立方米的废水蒸发干净。按照目前福岛年产12至15万吨废水的规模,新来的废水也只需要数月就能够蒸发干净。
按照隔壁施工的要求,50万平方米的池子至少需要4米深,开挖土石方的量是200万立方米,使用混凝土浇筑围挡的高度至少需要8米高(深入土层4.5米,底部厚度0.5米,露出地面3.5米)。总计需要混凝土27万立方米,钢筋的需求量只需要2万吨左右。
整个池子的造价大概在1亿美元,考虑到戈壁地区基础设施薄弱,后勤力量不足的问题,总计需要造价可能翻倍,大概2亿美金可以完成。
池子做好之后需要做防渗处理,用防水涂料加高强度薄膜可以保证几十年的使用安全,整个造价可以控制在5000万美金以下。

04最关键也是最难的是晒场的选择
人流密集区域不选择,自然保护区不选择,两极地区不选择,生物多样性地区不选择,深入内陆的不选择(装卸码头、长输管道、加压泵站等等都无法征集到途径区域民众的同意)。排除掉这些,能够考虑的就是滨海的沙漠、隔壁地区。
地球上滨海的大型沙漠隔壁存在区域不多,面积最大的是北非的撒哈拉地区,第二是西澳大利亚地区,第三是纳米比亚地区,第四是智利阿卡马塔地区。

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