⽇本政府计划从2023年开始将福岛核废⽔排放到太平洋中,这⼀决策引发了周边国家乃⾄全球对于损害⼈体健康以及污染⽣态环境等问题的担忧。为了回答福岛核废⽔离我们到底有多远的问题,清华⼤学的研究团队对福岛核废⽔的扩散过程进⾏了模拟,并以动画的形式展现了废⽔中主要放射性物质——氚的扩散过程。
2021年4⽉13⽇,⽇本内阁会议正式通过了将福岛核废⽔排放⼊海的议案。尽管⽇本政府表示,经过处理后的污⽔中基本不存在除氚以外的放射性核素,并且氚的浓度也会降低到相关标准的1/40。但是,核废⽔排放之后怎样扩散,这些放射性物质会去到哪⾥,对周边国家或者整个太平洋⼜有什么影响?这些问题都还没有答案。
模拟结果揭示了福岛核废⽔离我们有多远。以我国为例,放射性物质最早出现在台湾东侧海域,对应的时间点⼤约是核废⽔开始排放后第8个⽉,之后污染物将迅速覆盖我国的东南沿岸海域,并逐渐向东海和渤海扩散。在排放后的第1200天(3.3年),污染物扩散到加拿⼤和美国的⻄侧海域,⽽澳⼤利亚的北部也出现了⼀部分污染物,此时⼏乎整个北太平洋都被污染物覆盖。
为了更清楚的展现对⽐结果,研究⼈员选取了⽇本宫崎、中国上海和美国圣迭⼽3个沿海城市,并绘制了它们附近海域的氚浓度变化曲线。结果显示,尽管圣迭⼽出现污染物的时间是最晚的,但是其稳定浓度甚⾄⽐宫崎还要⾼。在第4000天时,圣迭⼽附近海域的污染物浓度⼤约为0.01个单位,这⼀数值已经超过了东亚的绝⼤部分沿海区域,是宫崎的3倍左右、上海的40倍左右。
为了实现模拟,研究团队⾸先将放射性物质在海洋中的扩散拆解为3个近似独⽴的⼦过程,分别是迁移过程、分散过程以及衰减过程。进⼀步,可以将整个海域划分成⼀系列⽅形⼩区域,然后计算⼀个时间步⻓内每个区域的污染物浓度变化(3个⼦过程叠加),这⼀计算过程不断迭代进⾏,就得到了指定时刻的污染物浓度分布。
根据⽇本的排放计划,1单位氚污染物的浓度⼤约对应0.29Bq/m3,相⽐于氚在海洋中的背景浓度来说不算很⼤。尽管如此,这项研究对于污染物⻓期扩散的预测、核废⽔排放计划的合理应对以及后续放射性物质浓度的监测仍具有重要意义。