核处理水设备ALPS经过10年改良

寂静回声

东京电力福岛第一核电站8月24日开始向海洋排放核处理水，东电用于去除水中放射性物质的是被称为“ALPS（多核素处理系统）”的设备。该设备从启用开始已有10年，期间延长了吸附材料的寿命等，不断实施改良。
  “正在继续寻找可长期使用并降低成本的吸附材料”，在福岛第一核电站担任ALPS等水处理设备保障工作的负责人说。
      受2011年的3·11东日本大地震影响，福岛第1核电站发生堆芯熔毁，核燃料熔化掉落，形成了“熔融燃料”。为了让这些熔融燃料冷却，正持续注入水，因此每天平均产生90吨（2022年度）含有放射性物质的水。
福岛第一核电站利用ALPS去除铯及锶等62种放射性物质。起核心作用的是吸附材料。
      东电根据原子核的种类（核素）改变吸附材料的种类，在去除锶时，使用钛酸盐。很多情况下，同一个吸附系统可以去除多种放射性物质。
      由东芝制造的ALPS于2013年投入使用，到目前为止处理过的水一直保存在福岛第一核电站厂区内的储水罐中。一方面，吸附材料的性能和供应链也在不断改变。比如，ALPS投入使用之初，去除铯的吸附材料由日本以外国家生产，而现在更换成日本国产。
理由是性能差异，日本国内也有掌握吸附材料技术的企业，东电控股不断引进性能高、成本低的产品。结果，去除铯用的吸附材料的寿命延长至2倍，成本削减了约5成。锶的吸附材料寿命也延长了1成左右，成本削减约3成。
      即使获得性能充分的材料，也无法立刻加以应用。关于选择吸附材料，东电控股的负责人表示：“（如果考虑最后排海）必须极为谨慎”。通常需要花费几年时间， 实施严格的检测过程，验证处理后能够实际达到要求的标准之后才会决定采用。
淡水化设备也不断改善处理性能，冷却熔融燃料的水首先要通过淡水化设备去除盐分等杂质。这是因为要作为反应堆用的冷却水再次循环。在制造这种淡水的过程中，被分离的水会经由ALPS进行处理。
淡水化是日本企业可以发挥优势的领域，3·11东日本大地震后，作为推进淡水化的企业，东电控股选择了日立制作所的旗下企业。依据的是该公司采用不让水以外的杂质通过的“反渗透膜”的水处理业务的业绩。
      提供反渗透膜的是在大型海水淡化项目中全球份额占约6成的日本材料商东丽。日本企业的技术为福岛第1核电站的水处理做出了贡献。
      重要的是反渗透膜设备如何才能提高淡水的生成比例。投入使用之初的反渗透膜的性能是为了应对紧急情况，其淡水和浓缩水的生成比例是4比6。2016年开始使用的反渗透膜的这一比例是5比5，性能得以提高。
东京电力控股表示：“由于需要长期持续处理，打算探讨淡水生成比例高的反渗透膜的必要性”，将不断进行摸索。作为膜生产方的东丽就相关技术介绍说：“从分子层面进行结构分析，努力提高去除率”。
      即使经过一连串的处理也无法去除的是放射性物质之一的“氚”。为此，需要用大量海水对处理水进行稀释，将氚的浓度稀释到低于日本国家标准的40分之1后再排入海洋。
据推测，福岛第一核电站的反应堆中共有880吨熔融燃料掉落。对这些燃料进行处理是最终目标，但何时取出、如何取出并没有明确敲定。原因是辐射量太高，无法靠近。目前，专家们正在就如何才能取出熔融燃料展开讨论并实施应对。
      最终课题是放射性废弃物的问题。使用过的吸附材料等，目前都存放在耐放射性能出色的聚乙烯容器“HIC”中储存。虽然当前“作为放射性物质来处置，进行安全而稳定的保管”（东京电力控股），但必须确定最终的处理方法。