日修订福岛中长期退役路线图

图1 福岛核电厂中长期退役路线图*开始从4号机组乏燃料池转移燃料

2019年12月27日，日本经济产业省发布最新修订的《东京电力公司福岛第一核电厂中长期退役路线图》，正式决定2021财年启动2号机组熔融燃料(燃料碎片)取出工作，将转移1号和2号机组乏燃料水池燃料的启动时间从之前的2023财年最多推迟5年，并设定了到2025年将污水增速降至每天100吨的目标。这是路线图的第五次修订。与以前的路线图一样，退役工作仍分为三个阶段开展，目前处于第二阶段，总目标仍然是在事故机组实现冷停堆之后的30至40年完成退役。

1 基本原则

为保护公众和环境免受放射性物质的伤害，福岛退役工作将遵循下述基本原则：第一，秉承“重建与退役并进”的理念，首先要确保当地居民、周边环境和工作人员的安全，同时在考虑厂区条件、合理性、迅速性和确定性的前提下，系统性降低风险。福岛居民返回和重建工作已取得进展。

第二，在推进中长期退役工作的同时，通过主动发布信息以及透明的互动交流，获得当地居民和日本国民的理解。

第三，根据厂区条件、退役和放射性污水管理工作进展以及最新的研发成果，不断更新中长期退役路线图。

第四，日本政府、东京电力公司、核损害赔偿和退役促进公司、研发机构以及其他相关机构(详见本刊2019年第8期相关报道)共同努力，实现中长期路线图目标。日本政府应采取积极行动，推进退役工作的安全和稳定实施。

2 三个阶段

根据新版路线图，退役工作预计耗时30至40年，分为三个阶段：第一阶段从2011年12月事故机组维持冷停堆状态开始，直至2013年11月开始从4号机组乏燃料水池转移燃料。第二阶段从2013年11月开始，直至2021年12月开始从首台机组堆芯取出燃料碎片。第三阶段从2021年12月开始，直至退役完成，将历时20至30年(详见图1)。目前，退役工作处于第二阶段。

3 严峻挑战

在2011年3月事故期间，在拥有6台沸水堆机组的福岛第一核电厂，1至3号机组发生堆芯熔毁，1号、3号和4号机组发生氢气爆炸。四台事故机组的现状如图2所示。退役工作面临四项严峻挑战：污水管理、乏燃料池燃料转移、堆芯燃料碎片取出以及固体废物管理。新版路线图为应对这些挑战设定了相应的时间节点(详见表1)。

图2 福岛核电厂四台事故机组现状

3.1 污水管理

为了减少污水的产生并降低环境污染，福岛已采取多项措施：建设地下水旁流系统，减少持续流入厂区的地下水数量；在事故机组厂房四周建设一道冻土式防渗墙，在减少地下水流入的同时防止污水渗漏；在海洋防护堤外侧建设一道挡水墙，防止污水进入海洋；建设和运营多套污水净化设施，包括可去除多种放射性核素的先进液体处理系统(ALPS)，对污水进行净化处理；由于现有净化系统无法除氚，因此在福岛厂区建设储水罐，贮存经过处理的污水。

在污水管理领域，福岛目前迫切需要明确污水的最终处置方案。由于建设用地有限，厂区最终仅能建设总容量为137万吨的储水罐。由于地下水和雨水等不断渗入建筑物，污水数量仍以每天约170吨(2018财年平均值)的速度增加。截至2019年12月，福岛已贮存约118万吨经过处理的污水。预计到2022年，福岛将无处存放新产生的污水。对于污水的处置，日本先后提出过六种处置方案，“海洋排放”、“氢(氚)排放”、“水蒸气排放”、“固化处理后地下埋藏”、“地圈注入”以及“在福岛之外的地点进行长期贮存”(详见本刊2019年第10期相关报道)。日本政府组建了一个专门委员会，对前五种方案进行了评价(详见图3)，并于2016年发布一份专题报告。

表1 福岛应对四项严峻挑战的重要时间节点

* 不包括1至3号机组反应堆厂房、工艺主厂房和高温焚烧炉厂房；

** 不包括废水处理产生的二次废物以及将循环使用的废物。

图3 日本政府专门委员会研究的五种放射性污水处置方案

2019年12月23日，经产省专门委员会发布福岛放射性污水处置草案，提出了两个处置方案或两者并举：一个是将污水稀释到标准值以下，排放到海水中；另外一个是将污水蒸发后排放到大气中。

根据新版路线图，对于持续增加的污水，日本已采取包括建设地下水旁流系统和冻土墙在内的多项富有成效的措施，污水增加速度已从2014年5月每天540吨降至2018财年每天170吨，未来将进一步降至2020财年每天150吨，2025财年每天100吨。

对于在厂房内滞留的污水，新版路线图设定了下述目标：2020财年，完成所有厂房滞留水的处理，但不包括1至3号机组反应堆厂房、工艺主厂房和高温焚烧炉厂房；2022—2024财年，将厂房内滞留水的数量降至2020年年底时的一半。

3.2 乏燃料池燃料的转移

在2011年3月的事故期间，1号、3号和4号机组乏燃料池中的燃料可能已受到氢气爆炸的影响。4号机组已于2014年12月完成乏燃料池所有燃料共计1535个燃料组件的转移工作。3号机组于2019年4月启动转移作业，比原计划晚了4年。在作业开始之后问题不断，作业常常被迫中断。最近一次中断发生在8月，中断原因是设备故障。原计划在9月上旬重启，不过因为故障不断，直至12月才重启。截至2019年7月，已从3号机组取出28根未使用过的核燃料棒。该乏燃料池中还有538个燃料组件，其中有514个为乏燃料组件。

根据新版路线图，1号机组乏燃料池(贮存着392个燃料组件)燃料转移工作将在2027—2028财年启动，2号机组(贮存着615个燃料组件)将在2024—2026财年启动；2031年，完成福岛第一核电厂全部6台机组乏燃料池燃料的转移工作。

3.3 堆芯燃料碎片取出

为了开展堆芯燃料碎片取出工作，福岛从2012年1月开始对1至3号机组安全壳内部情况进行调查。对于2号机组，2019年2月开展的调查发现了类似燃料碎片的沉积物，并确认可以将其取出。

东电设想的堆芯燃料碎片取出方法主要是综合考虑下述两个因素：一是压力容器内部的液位，是全淹没还是部分淹没；二是燃料碎片取出的部位，是从顶部取出、侧面取出还是底部取出。根据新版路线图，将于2021财年启动2号机组燃料碎片回取工作，采用部分淹没和侧面取出方案。根据日本共同社的报道，燃料碎片的取出数量将逐步增加，在多次试着取出若干克燃料碎片后，将分阶段扩大至每日运出数千克，预计这一工作将持续数年。估计2号机组内部有237吨燃料碎片，1至3号机组共有880吨。

3.4 固体废物管理

福岛需要管理的固体废物包括“瓦砾类废物”、受污染的构筑物、退役工作产生的废物以及污水处理产生的废物。与核电厂正常退役产生的废物相比，这些废物的数量极大，种类繁多，且性质各异。

东京电力公司在2016年首次发布的《东京电力公司福岛第一核电厂固体废物贮存管理计划》中预计，福岛固体废物量到2029年3月将达到约75万立方米。

根据新版路线图，日本将在2021财年前后明确固体废物管理方法和相关技术：废物减容方法、废物分析和评价方法以及处理和处置方法。2028财年，将不再需要对固体废物进行露天临时贮存，但不包括废水处理产生的二次废物以及将循环使用的废物。

4 小结

综上所述，福岛退役将在30～40年内分三个阶段完成，目前处于第二阶段。对于退役过程中面临的四项严峻挑战，新版路线图设定了新的时间节点：2020财年和2025财年分别将污水增速降至每天150吨和100吨，将从1号和2号机组乏燃料池转移燃料的启动时间分别推迟至2027—2028财年和2024—2026财年，2021财年正式启动从2号机组堆芯取出燃料碎片的工作；在2021财年前后明确固体废物处理/处置方法及相关技术。