福島第一核電廠事故後的污染土從哪來?解密日本如何降低環境輻射污染

馳騁在福島縣大熊町中間貯藏設施境內的卡車,卡車底下即為存放輻射污染土的土丘。 圖/張郁婕攝

日本福島現場採訪、攝影/張郁婕

2011年3月的福島第一核電廠事故使得放射性物質乘著大氣擴散開來,隨後又因為降雨等因素落在地表,附著在樹木、草地、泥土或建物等人造物之上,導致福島境內出現大範圍輻射污染。

福島第一核電廠事故中外洩的放射性核種當中,又以銫(Cs)-137最受矚目:銫-137是福島第一核電廠事故後主要釋出/污染周邊環境的放射性元素;在一般正常情況下,銫-137不存在於自然界,它是人造放射性核種,必須透過核反應才會產生銫-137。所以銫-137會出現在福島第一核電廠外,就是發生輻射外洩最簡單的判斷依據。

銫-137的半衰期約為30年,也就是說,受到福島第一核電廠事故輻射污染的土地至少要過30年,輻射強度才會減至一半。換言之,如果沒有經過額外處理,福島境內受到輻射污染的區域,就會因為這些附著在地表的銫-137持續釋放輻射的關係,導致環境背景輻射值居高不下,至少要等30年輻射值才會減少一半。

不知是幸還是不幸,銫-137還有一個特點是非常容易被土壤吸附著。所以福島第一核電廠事故後逸散的銫-137,如果因為降雨等因素落到地表上,它就會被土壤吸附著,固定在地表、持續釋放輻射。

福島第一核電廠事故後,福島縣內一度隨處可見輻射劑量計,用於判讀當下環境的背景輻射值。目前福島縣境內的輻射劑量計已經減少許多,幾乎只能在車站或是特定的地點(例如:町公所、博物館)才能找到。圖為雙葉車站進出口的輻射劑量計,讀值為每小時0.078微西弗,攝於2021年3月10日。 圖/張郁婕攝

中間貯藏設施境內的輻射劑量計,讀值為每小時1.35微西弗。 圖/張郁婕攝

減少環境輻射值的「除染」方法

正因為銫-137非常容易被土壤吸附著,如果不想靜待銫-137自然衰變、希望透過人為介入的方式加快降低福島縣內的環境背景輻射的話,其中一種作法就是除去地表約1公尺深的表面土壤——因為福島第一核電廠事故釋出的銫-137,幾乎都會附著在地表的土壤上。除此之外,除草、丟棄受到3.11東日本大地震或海嘯毀損的廢棄物也有助於減少環境背景輻射。

如果是建築物這種不能直接丟棄、也不打算直接拆毀的人造物,則可利用高壓水柱沖洗或刷洗表面,再蒐集或清除放射性物質沖刷後會聚集的地點的表面。

日本在福島第一核電廠事故後,福島境內一度隨處可見的黑色垃圾袋,袋子裡裝的就是這些為了降低環境輻射污染,大量清運出來的放射性廢棄物。至於上述這些為了降低核電廠周邊區域的輻射值所做的一切措施(例如:除去表層土壤、清運廢棄物)則稱為「除染」——「除染」是日本在福島第一核電廠事故後才出現的專有名詞,從中文的角度可視為「除輻射污染」的簡稱。

銫-137非常容易被土壤吸附,所以只要清除福島境內的深度約1公尺的表層土壤,就能有效降低環境背景輻射。 圖/張郁婕攝

如果是3.11強震與海嘯過後外觀上並沒有嚴重受損的建築物,則可利用刷洗屋頂瓦片和外牆等方式,降低房子的環境背景輻射值。通常屋簷或雨遮下方,屋頂排水管排放處附近的輻射值也會比較高,因為原本附著在屋頂上的放射性落塵都會被雨水沖刷、聚集於此,所以需要特別清理。 圖/張郁婕攝

福島縣放射性廢棄物的分類

以福島縣為例,在福島第一核電廠事故後福島縣境內產生的放射性廢棄物,可以依據產生原因、地點、適用法規或處理方式分成3大類。

(1)為了降低環境背景輻射、除去表層1公尺深而產生的輻射污染土。日文俗稱「除染土」,「除去土壤」則為環境省使用的正式名稱。

(2)放射性活度達每公斤8000貝克(Bq)的指定廢棄物:多為垃圾焚化後的灰燼、下水道污泥、淨水污泥、稻草、堆肥等容易吸附或濃縮(聚集)放射性物質的廢棄物。

(3)污染廢棄物對策區域內的廢棄物:在避難指示區域範圍內的放射性廢棄物,包括「除染」產生的廢棄物、災害廢棄物、尚未解禁區域居民一時返家產生的日常垃圾、環境整修產生的廢棄物等。目前適用區域為:福島縣楢葉町、富岡町、大熊町、雙葉町、浪江町、葛尾村、飯館村全域,及南相馬市、川俁町、川內村的警戒區域或計畫避難區域。

福島縣內受到輻射污染的廢棄物可以分成「除染」產生的輻射污染土(左上角黃色)、指定廢棄物(左下角橘色)及污染廢棄物對策區域內的大型廢棄物(右側藍色)。 圖/張郁婕攝

在放射性廢棄物的後續處理上,第一類「除染」產生的輻射污染土及放射性活度高於公斤10萬貝克(Bq)的放射性廢棄物,因為輻射強度需要等待時間經過才會有所減少,所以全部進到日本環境省的中間貯藏設施「暫時」存放。

其餘放射性活度在每公斤10萬貝克(Bq)以下的指定廢棄物對策區域內廢棄物及2027年11月前雙葉郡8町村(廣野町、楢葉町、富岡町、川內村、大熊町、雙葉町、浪江町、葛尾村)居民的日常垃圾,則會送至特定廢棄物掩埋設施(特定廃棄物埋立処分施設)進行掩埋。

上圖為特定廢棄物掩埋設施的模型。特定廢棄物掩埋設施位在福島第二核電廠所在的富岡町,在3.11前即為垃圾掩埋場,原稱福島環保科技綠色中心(フクシマエコテッククリーンセンター),2016年起改為國營的垃圾處理場,專門存放福島境內的輻射廢棄物及沿海地區居民的垃圾。 圖/張郁婕攝

特定廢棄物掩埋設施只收放射性活度在每公斤10萬貝克以下的放射性廢棄物,放射性活動高於每公斤10萬貝克的放射性廢棄物則一律送往中間貯藏設施。此外,特定廢棄物掩埋設施自2027年11月起將不再接收生活垃圾,雙葉郡居民的日常垃圾今後將改由大熊町內的雙葉綠色中心(クリーンセンターふたば)處理。 圖/張郁婕攝

以特定廢棄物掩埋設施的處理流程為例:

第一步:「污染廢棄物對策區域內的廢棄物」或是「除染」產生的水道污泥、淨水污泥、稻草、堆肥等可燃物,可以透過燃燒(焚化)處理減少體積。但放射性核種在燃燒的過程中並不會消失,所以燃燒過後垃圾體積變小、放射性核種的密度變高,放射性活度就容易超過每公斤8000貝克,變成「指定廢棄物」。

第二步:此時再依據燃燒過後的灰燼粒徑大小區分,如果燃燒過後變成像是粉塵般的飛灰、遇水容易溶出放射性核種(特別是銫-137),就需要利用水泥進行固化、定型處理。

第三步:這些焚化過的灰燼(垃圾)會裝進大型黑色塑膠袋中,每個黑色塑膠袋上都有一維條碼的編號,可以即時監測、追蹤垃圾流向,最後再運到特定廢棄物掩埋設施進行掩埋。

為了防止垃圾中的放射性物質流入自然界,在進行掩埋處理時還需要多層防護措施,例如鋪上防水墊、不透水土壤層、掩埋場設置排水管線等。 圖/張郁婕攝

燃燒過後的灰燼如果接近粉塵(左)就需要利用水泥固化成上圖右側的樣子,才能防止含有高濃度放射性物質的垃圾在掩埋過程中釋出放射性物質。 圖/張郁婕攝

固形化處理設施是將燃燒過後的粉塵拌入水泥進行定型、固化處理的設備,廠區內多半採取遠距遙控操作,避免讓工作人員接觸、吸入參有放射性物質的粉塵。 圖/張郁婕攝

在特定廢棄物掩埋設施進行掩埋的「黑色塑膠袋」有上圖兩種,左側接近立方體的塑膠袋是存放經水泥固化的粉塵灰燼,右側扁平狀的塑膠袋則是裝入不需要利用水泥固化、粒徑較大的灰燼。 圖/張郁婕攝

黑色塑膠袋上都會有編號及條碼,從採集裝袋、燃燒的那刻就會有編碼,能即時監測這些含有放射性物質的垃圾(灰燼)的所在位置。 圖/張郁婕攝

存放放射性廢棄物的黑色塑膠袋上的一維條碼,用於追蹤放射性廢棄物所在位置與袋中內容物。 圖/張郁婕攝

上圖為載運指定廢棄物的卡車位置即時監測系統的模擬畫面。透過黑色塑膠袋上的編碼及卡車上的GPS衛星定位系統可即時掌握卡車所在位置,卡車經過檢哨站時也可以讀取車上載有的垃圾條碼,確認車上載有的垃圾數量及編號是否一致。 圖/張郁婕攝

前進中間貯藏設施

專門存放輻射污染土(除去土壤)或是放射性活度高於公斤10萬貝克(Bq)大型放射性廢棄物的中間貯藏設施也是類似的流程。這次《轉角國際》特別取得中間貯藏.環境安全事業株式會社(JESCO)許可,得以進入一般民眾無法進入的中間貯藏設施廠區內。不過採訪當天主要設施並未運轉,只能隔著圍籬在車上路過、遠觀。

「現在剛好處理工作到一個段落,多數設備都沒有在運轉,裡面的機具都準備要拆除了。」帶我參觀中間貯藏設施的JESCO地域連攜.廣報課代理課長渥美武俊在車上指著沿途經過的白色建物解釋道。

2019年首度造訪福島時就曾聽說,福島第一核電廠事故後的相關設施很多都是「用完即拆」,總覺得很不環保。但這背後也是有現實考量:這些為了清運輻射污染而建造的設備,一方面是為了應急加快打造而成,「耐不耐用」並非設計考量;另一方面,當這些設備完成階段性任務之後,如果冀望未來某一天還有用到的機會,這些設備都接觸過放射性物質,所以要先除去輻射污染,再找空間存放這些大型機具。即便找到空間存放這些大型機具,也難以預估這些設備之後還有沒有使用到的機會。

在這種情況下,用完即拆可以省去除染的時間和金錢,也不用找空間存放;以後還有需要再建新的,設備本身或是技術上或許也更先進。雖然理智上知道這是相對務實的選擇,每次聽到用完即拆還是覺得很不環保,難道這些設備不能再多放個1、2個月,等確定之後真的不會用到,再來拆除嗎?

這棟白色建物是供載送放射性物質(例如:輻射污染土)的卡車檢測用,畫面中共有4個車道、可以同時檢測4輛卡車。 圖/張郁婕攝

中間貯藏設施境內有數個不等的土丘,這些土丘下方存放著一袋袋的輻射污染土。 圖/張郁婕攝

採訪當天,中間貯藏設施境內多數設備暫停運作,所以入口處並沒有掛出「本日搬入作業」的樓層數。 圖/張郁婕攝

這些土丘下方都是「暫時存放中的」輻射污染土。 圖/張郁婕攝

存放輻射污染土的土丘

進到中間貯藏設施的區域後,小巴士又開了一段時間便停了下來,原已為司機停車是要讓我可以好好拍照,渥美武俊的解說講到一個段落後,接著說道:「可以下車了。」

下車後的景象是一大片平坦的草地,看起來就像日本冬季的公園一樣很適合小朋友玩耍。聽到我說這裡看起來就像公園之後,渥美武俊才和我說:「我們現在就在土壤貯藏設施的上方。」我才驚覺原來小巴士早已開上沿途東一區、西一區的土丘,來到土壤貯藏設施的正上方。換言之,腳下這片草地,埋藏著那些眾人都不想看到、裝在「黑色塑膠袋」裡的輻射污染土。

我忍不住和渥美武俊說:「不說的話,這裡真的很像公園。」我能夠想像家長帶著小孩在這片草地上玩耍的景象,但這是不可能的事情。「這裡就要歸還土地了,」渥美武俊回答道。

中間貯藏設施的土地借期只到2045年,過了2045年後就必須將土地歸還給原本的居民們,歸還時也必須要「原封不動」的歸還。換言之,這片土地的地景必須要變回2011年之前的樣子,沒有中間貯藏設施、沒有輻射污染土,當然也沒有土丘以及土丘上方的這片草地。想到這一片整理得這麼完善的草地勢必要在2045年前拆掉,還是覺得有些可惜。

「約定就是約定,」渥美武俊說。

從土壤貯藏設施正上方看出去的景致,這片草地下方埋有輻射污染土(除去土壤)。 圖/張郁婕攝

當天土壤貯藏設施的表面的輻射劑量值為每小時0.208微西弗,放在草地上和手持的高度,讀值並未出現差異。 圖/張郁婕攝

存放輻射污染土的土丘剖面示意模型,圖中卡其色區域即為輻射污染土(除去土壤),黑色區域為防水墊,防水設施外才會是一般的土壤與草坪。 圖/張郁婕攝

放射性廢棄物的掩埋場或中間貯藏設施在覆土之間的防水層構造。 圖/張郁婕攝

輻射污染土的(暫時)掩埋流程

回到小巴後,司機和渥美武俊接著帶我到離福島第一核電廠最近的中間貯藏設施,從看台就能看到中間貯藏設施的所有要素,還能遠眺福島第一核電廠的所有機組。此處應該也是目前少數能夠一口氣拍到福島第一核電廠6座發電機組的制高處。

以存放輻射污染土為例,中間貯藏設施內的相關設施包含:暫時存放「黑色塑膠袋」的保管場、接著是能將黑色塑膠袋內容物分門別類(分離樹枝等可燃物與土壤)的受入・分別施設、再將土壤送至「處理土壤中繼帳篷」,最後再運至土壤貯藏設施存放。土壤貯藏設施還沒「裝滿」前,會是上頭舖有藍綠色防水塑膠墊的坑洞,裝滿後就會再覆蓋上防水墊、覆土與草坪,變成土丘的最終型態。

至於土壤貯藏設施旁的浸出水處理設施,則是專門處理土壤貯藏設施排水問題的設備。

中間貯藏設施的架構如上圖所示,包括輻射污染土在內的放射性廢棄物會先被卡車載運到上圖手指所指的「保管場」,經分門別類的前置處理過後,接著送到畫面中間白色的「處理土壤中繼帳篷」,最後載運至綠色塑膠布覆蓋的土壤貯藏設施存放。 圖/張郁婕攝

上圖畫面中央比較近的白色建物,即再上一張照片中的「處理土壤中繼帳篷」,右側綠色塑膠布遮蓋處則是還沒有「放滿」的輻射污染土貯藏設施。等到輻射污染土貯藏設施「放滿」之後,就會在上層鋪上防水墊與覆土,變成上圖右下角的土丘。 圖/張郁婕攝

車窗外的鐵灰色長方體為土壤貯藏設施旁的「浸出水處理設施」,負責處理土壤貯藏設施的排水問題。 圖/張郁婕攝

JESCO選在這裡設置解說用的看台,除了可以遠眺福島第一核電廠出事的機組外,還能見證3.11那天地震的威力——看台旁邊的大熊町在宅介護支援中心(老人安養中心)仍停留在2011年3月11日當天所有物品被震得一片混亂的樣貌。當時這座老人安養中心因為位處高地,並沒有遭到海嘯波及,所有成員也都順利獲救。只是隨後發生的福島第一核電廠事故,讓一般人根本無法進入這塊區域,也就因此一直停留在15年前的那一天……

大熊町在宅介護支援中心(老人安養院)被劃分在不得進入的避難困難指示區域,所以仍保留著3.11當時的景象。15年前大熊町在宅介護支援中心的所有住戶及員工都有順利避難,並沒有人死於現場。 圖/張郁婕攝

大熊町在宅介護支援中心位處高地,海嘯並沒有淹到這裡,但鐵捲門仍嚴重變形,即可看出當時地震的威力。至於前面停靠車輛的噴漆,應是有人闖入禁止進入的區域內所為。 圖/張郁婕攝

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