
我是题主,感谢知友 @morning 分享的资料,此问题已可终结。
最开始诱惑我问这个问题的是这张图[1]:
当时看到这张图就很震撼啊,日本那边污水处理技术已经这么牛了吗,已经能靠添加黏附材料解决62种放射性核素了吗!出于对这种技术的好奇去查了查,结果不论是东电还是IAEA比较容易查到的公开资料都更关注处理前后污水的浓度,而鲜少提及具体技术。于是当时就提了这个问题。
后来在另一个回答下:“我喝大亚湾核冷却水,你喝福岛带毒核污染水”的赌约会以怎样的结局告终?, @morning网友提供了一份来自东电的资料[2],比较详细的介绍了ALPS的具体技术细节。
当然,依然声明,我本人不是污水处理的专业学生/工作人员,对该领域认识比较局限(主要来自这份文献资料),但我会结合自己理解尽量用不超出初中范围的知识介绍一下大致的原理。
本资料是东京电力公司2018年的文件,可能年代较早,有些信息可能已经过时,不过大体思路应该不会变:
地下水、雨水等会进入反应堆室内(2020年的science论文[3]说当时日本已通过冰坝、地下水分流等讲每日流入量控制到了200m^3/日以下),同时从室内被抽出的水经过吸附净化、淡水化等还会流回室内继续起到降温的作用(当然,随着2018年以来多根燃料棒、控制棒等放射源被取出,对冷却水的需求应该也会降低)。
而淡化后的另一部分水则进入锶处理槽,并在通过多核处理装置后进入最终储水槽。
ALPS(多核种除去设施)具体情况
前处理设备主要依赖于铁共沉处理(絮凝沉降)解决一些难溶物,随后利用碳酸盐沉淀处理(化学沉降)解决一些碳酸盐难溶的离子。
随后是多核种去除装置,主要还是依赖活性炭等各种吸着材料进行吸附,属于相当传统稳妥的污水处理手段。
吸着塔的建设。下面图的大意是让老化最严重的吸着材料放在前面。这样只要在终端设置一个放射性检测器就可以监控三块吸着材料的老化情况。
吸着塔处理后的浓度数据,可以看到出口的浓度除了氚之外都已低于告示浓度。
对全β谱的测定显示实测β值低于理论计算值,验证了理论计算的可靠性。
ALPS处理水终端浓度变化的原因1:处理前水的放射性浓度变化,可能的原因包括地下水位变动、下雨、循环水循环率等。
ALPS处理水终端浓度变化的原因2:吸着材料性能变化。替换材料即可解决。
ALPS处理水终端浓度变化的原因3:设备性能不足。增设吸着塔即可解决。
最终的评估结果:可以通过增设吸着塔、提高吸着材料更换频率的方式控制最终的排放浓度在公示浓度以下。
为了进一步使最后排出水浓度小于告示值还需进行二次处理,当时研究的主要是再跑一次ALPS或者直接反渗透膜。
以及这个报告还提供了一张福岛核电站周围储水箱的地图,让我瞬间看懂了很多之前查的资料里”X-X Group“的意思。
时至今日,东电最新的数据表明[4],得益于多套ALPS系统的建设,目前最严重污染水(直接接触堆芯那部分)已经在以每天100m^3的速度减少。
IAEA的报告里也有对ALPS紧急停止装置等核安全结构的介绍,详情请参考文献[5]。
(顺便吐槽一下,东电运营这套设施的时候真的发生了好多起事故啊……比如冰坝异常升温破裂导致受污染水流出、碳酸盐去除设施发生管线错误导致高污染水流出等等……喂喂你们能不能用点心,这可是核污水处理……)
