​2011年3月11日地震和海啸后，福岛核电站的6座反应堆中有4座连续发生3次爆炸，导致2个安全壳破损，核燃料因自身放热而熔化。

到2021年3月，核电厂区域共存有125万立方米的核废水。但所有储水设施的总容量约为137万吨，预计到2022年秋季将达到极限。

尽管受到各方反对，日本政府还是决定2023年开始将稀释后的福岛第一核电站的核污水正式排放大海。预计需要用30年排完上百万吨的核废水。

德国海洋科学研究机构指出，福岛沿岸拥有世界上最强的洋流，从排放之日起57天内，放射性物质将扩散至太平洋大半区域；计算机模拟结果显示，核废水一旦排放入海，在海洋运动的作用下，它们只需三年就能扩散至全球海洋的每一个角落。

根据美国伍兹霍尔海洋研究所研究发现，即便经过ALPS的过滤，福岛核废水依然含有氚、碳-14、钴-60、锶-90、钌-106、碘-129等多达63种放射性物质残留，其中碘-129会引发甲状腺癌、锶-90易致白血病。这些放射性物质对人类具有潜在毒性，能在长达几千年的时间维度上，以非常复杂的方式影响海洋环境和人类未来几代人的健康。

回顾历史，核电发生泄漏的次数虽然不多，但每一次发生事故都是一场巨大的灾难。

随着国内新一轮核电站机组建设高峰的来临，我国的核电站数量已有二十多个，机组数目五十多个。国家对核电安全、核污染防护处理、应急处理、环境保护等的要求越来越高，相应的技术需求也越来越迫切。

对放射性高危构件的安全去污处理，是实现核能可持续发展的关键问题。

而保障公众健康安全、缩短场地监护封存期、减少需永久封存的设备材料的体积等关键措施都取决于对放射性物质的清洗程度。我们将从污染源、污染物、清洗方式三个方面阐明核电废料的清理方法。

我国核电站分布

一、 产生的污染物种类

核电站产生的放射性物质主要是堆芯的裂变产物，大部分被元件包壳包封，只有极少量的裂变产物通过破损的包壳泄漏到反应堆冷却剂中。分为气体、液体及固体三种。

气体废物主要来源于核电站一回路冷却剂，分为含氢废气和含氧废气。经过处理后循烟囱向环境释放。

液体废物主要包括一回路冷却剂排水及泄漏水、地板冲洗水、工艺疏排水、去污液和化学实验室排水。根据放射性废液的不同来源，选择使用蒸发、过滤或离子交换等处理方法将废液分离成净化液和浓缩液，从而达到废水净化的目的，再与核电站内循环冷却水混合及稀释，然后直接排放出大海。

废物处理示意

固体核废物完全不向环境排放。其中中低水平的废物占核电站产生的放射性废物体积的97％～99％，如纸张、手套、塑胶容器、带辐射的树脂和化学沉淀物、过滤器等。中低放废物数量大，放射性水平低，所含主要核素半衰期一般小于30年，因此，它们的最终采用近地表处置，将它们埋在深度不超过几十米的近地表。

高放射性废物“乏燃料”会放在燃料厂房内水池中贮存约十年，进行冷却排除余热，以及待其放射性因衰变而随时间减退后，再进行后处理或埋藏于地下深层的高放射性废物贮存库内。

二、产生核污染物的部件

核电站在运行、预防性维修、退役的整个过程中都伴随着放射性去污工作：

核电站在运行过程中，结构材料的腐蚀产物和一回路冷却剂受中子活化形成放射性物质，传送、分配、沉积在系统的管道、阀门和水泵的表面。

随着服役时间增长，这些放射性物质不断积累，导致系统辐射场增强，工作人员受辐射剂量增加。因此，需要定期或不定期进行放射性去污。

在运行结束后：

1 核电厂的放射性物质绝大部分在退役前或退役中会拆下被送到废物库处置；

2 对核设施内的工艺设备清洗去污，降低辐射剂量，之后进行污染场地去污；

3 对拆除的放射性废物进行分类检测并进行整备处理。

整个过程核电站从停止反应堆到彻底完成退役可能长达10-80年。

核电站结构

三、 放射性废物清洗方式

目前通常采用的放射性去污方法基本分为机械-物理法和化学法，前者包括机械擦拭、高压水冲洗等，后者主要以强酸、强碱溶液溶解表层氧化物。

传统方式产生大量核废水

目前来讲，这些方法都有各自的局限与不足：

化学剂的去污效率低，产生大量放射性废液；

电化学去污和超声波清洗可处理材料尺寸有限，难以清洗大体积构件；

干冰清洗法的去污因子较低，密封环境容易使人窒息死亡，携带不便；

高压水枪清洗会产生大量的放射性废水；

PIG去污技术只作用于管线清洗。

这些传统去污方式效果有限，对使用场合和待清洁构件的形状、尺寸也有一定的限制，会产生大量废水废液；在去污对象上存在放射性废物残留，对构件表面产生二次污染，给后续放射性废物处理与处置带来极大困难；此外，这些清洗方式多为人工近距离操作，将给操作人员带来极大的健康威胁。

与此相对的是激光清洗在核电清洗中的优势。

用于核电站放射性污染去污的激光清洁系统，是针对核电站建筑物表面、现场工装及工具、核电站管道、泵、各种水池等易被放射性污染的构件(建筑物)表面实施放射性污染去污，可以快速降低作业对象的放射性水平同时实现作业对象的清洁的新型工业清洗方式。

激光清洗机

激光清洗相比传统清洗有着很多优越性：

1 激光清洗是“干式”清洗，不需要清洗液或化学溶液等耗材，因此在核电站清洗过程中不产生废液，不会有二次环境污染，是一种“绿色”的清洗方式。

2 激光清洗可实现非接触处理，可设置好相应参数程序，加载安装于机器人遥控车等远程控制上，实现全自动化远程清洗。无需操作人员接触放射性废物，从根本上隔绝了操控人员的健康威胁。

3 激光清洗能清洗各种材料表面的不同污染物，且达到最高洁净度（Sa3）的同时不损伤基材，不会对核电站的设备寿命或性能造成影响。被认为是最可靠、最有效的表面清洗方法。

当然激光清洗也有它自身的缺陷所在，那就是它的潜力还远未被开发出来。

作为2018年只有百瓦级别的最新科技来说，激光清洗目前最大的问题就是高功率应用问题。在零部件清洗上激光清洗的优势一览无遗，但在大型机械设备大面积清洗上效率不够让人满意。这是因为国外的高功率脉冲光纤激光器对我们国家进行了技术封锁，虽然我国的相关从业人员夜以继日不懈攻关，但依然无法满足如核电航空、航天船舶等领域的大面积清洗需求。

直到目前为止我国最高脉冲功率的激光清洗应用仍停留1000W级别，个别领头企业凭借工艺技术优势在此基础上做出了突破，如深圳水滴激光就以独有的复合激光清洗技术，实现了用6000W连续+1000W脉冲来达到2000W脉冲级别的清洗效率，做到独步市场.

但我们仍要开发高功率的激光清洗设备，因为功率是效率的基石。

期待未来有一天，绿色、高效、可以远程自动化操作的激光清洗能全面替代传统清洗方式：

一方面能更好地保护我国核电站的操作人员；

一方面也能做到更彻底的清洗，降低核电站的放射性污染物外泄的风险。