ปัญหาน้ำเสียกัมมันตภาพรังสีของฟุกุชิมะ

จะทำอย่างไรกับน้ำที่ปนเปื้อนหลายแสนตัน?

คำว่า “ฟุกุชิมะ” กลายเป็นที่รู้จักไปทั่วโลกในฐานะชวเลขสำหรับภัยพิบัตินิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะไดอิจิบนชายฝั่งของญี่ปุ่นในเดือนมีนาคม 2554 ภัยพิบัติที่โรงงาน – ขับรถไปทางเหนือของโตเกียวประมาณสามชั่วโมง ของมหาสมุทรแปซิฟิก—เริ่มด้วยแผ่นดินไหวขนาด 9.0 และสึนามิที่ท่วมอุปกรณ์ควบคุมวิกฤตและก่อให้เกิดการล่มสลาย เป็นเวลาเกือบทศวรรษแล้วที่คนงานในโรงงานได้ระบายความร้อนให้กับซากปรักหักพังด้วยน้ำ ขณะนี้บริษัทไฟฟ้าแห่งโตเกียว (TEPCO) ซึ่งเป็นเจ้าของโรงไฟฟ้ากำลังประสบปัญหาใหม่: จะทำอย่างไรกับน้ำกัมมันตภาพรังสีที่สะสมที่ไซต์งาน

เครื่องปฏิกรณ์แต่ละเครื่องล้อมรอบแท่งเม็ดยูเรเนียม ยูเรเนียมมีกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติและผ่านกระบวนการที่เรียกว่าฟิชชัน ซึ่งอะตอมของยูเรเนียมสลายตัวหรือแตกตัวในอัตราที่คาดการณ์ได้ โดยจะปล่อยนิวตรอนและความร้อนออกมา ในเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ ความสามารถตามธรรมชาตินี้ถูกควบคุม—นิวตรอนชนกับอะตอมยูเรเนียมอื่นๆ และแยกพวกมันออกจากกันในปฏิกิริยาลูกโซ่ ความร้อนที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปต้มน้ำ ซึ่งขับเคลื่อนกังหันไอน้ำและผลิตกระแสไฟฟ้า เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ควบคุมอัตราการแตกตัวโดยล้อมรอบแท่งเชื้อเพลิงด้วย “แท่งควบคุม” ที่ดูดซับนิวตรอนส่วนเกิน เพื่อให้น้ำมันเชื้อเพลิงเย็นตัวและหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและการหลอมละลาย ให้จุ่มน้ำมันลงในน้ำ ก่อนเกิดแผ่นดินไหว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามเครื่องจากหกเครื่องของฟุกุชิมะได้ใช้งานและทำงานอย่างราบรื่นเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

แล้วเกิดแผ่นดินไหว เครื่องปฏิกรณ์ของโรงงานทนต่อความเสียหายแต่สูญเสียพลังงาน สึนามิที่ตามมาได้ท่วมอุปกรณ์ปฏิบัติการที่สำคัญ และระบบทำความเย็นหยุดทำงาน ทำให้เกิดการล่มสลาย ในที่สุดคนงานก็สามารถควบคุมการล่มสลายได้ แต่พวกเขาต้องรักษาพื้นที่ที่ระอุอยู่เกือบ 10 ปี สูบน้ำเข้าไปในอาคารที่พังยับเยิน ตอนนี้โรงงานมีน้ำกัมมันตภาพรังสีที่ใช้แล้วปริมาณมาก และไม่มีที่ไหนให้ใส่

เราได้ไขปริศนาเกี่ยวกับชายฝั่งนี้ด้วยความช่วยเหลือของนักเคมีทางทะเลและนักสมุทรศาสตร์ Jay Cullen ที่มหาวิทยาลัยวิกตอเรีย บริติชโคลัมเบีย

ทำไมน้ำถึงสะสมที่ฟุกุชิมะ?

เมื่อเครื่องปฏิกรณ์เสียหาย ระบบปิดอัตโนมัติและระบบป้องกันล้มเหลว และระบบทำความเย็นก็เช่นกัน ฟิชชันเร่งความเร็วจนอุณหภูมิของเชื้อเพลิงร้อนพอที่จะทำให้เป็นของเหลว และแท่งเหล็กเริ่มละลายลงอย่างแท้จริง คนงานสูบฉีดน้ำทะเลใส่เครื่องปฏิกรณ์ที่หักและเชื้อเพลิงอย่างบ้าคลั่ง ปล่อยให้น้ำที่มีกัมมันตภาพรังสีสูงสะสมอยู่ในอาคารและซึมลงสู่น้ำใต้ดินรอบโรงงาน “กระบวนการนั้นดำเนินต่อไปตั้งแต่ปี 2011” คัลเลนแห่งการสูบน้ำกล่าว “น้ำมันยังอุ่นอยู่และยังต้องเย็นลง”

ในขณะที่น้ำบางส่วนสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในการทำให้เครื่องปฏิกรณ์ร้อนเย็นลงได้ แต่บางส่วนจะต้องถูกกักเก็บและเก็บไว้หลังจากสัมผัสกับเครื่องปฏิกรณ์ “เทปโก้ … ใช้พื้นที่โรงงานส่วนใหญ่เป็นพื้นที่จัดเก็บ [และได้] สร้างแท็งก์เพื่อกักเก็บน้ำ เพราะจริงๆ แล้ว … ไม่มีทางเลือกอื่น” คัลเลนกล่าว มีน้ำมากกว่าหนึ่งล้านตันในถังในปี 2020 TEPCO ประมาณการว่าพื้นที่ก่อสร้างจะไม่มีที่ว่างสำหรับถังใหม่ภายในปี 2022 และน้ำที่ปนเปื้อนก็สะสมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ

เรารู้อะไรเกี่ยวกับรังสีในน้ำที่สะสมไว้?

“เมื่อเชื้อเพลิงเผาไหม้” คัลเลนอธิบาย “มันผลิตธาตุกัมมันตภาพรังสีในลักษณะที่คาดเดาได้ ดังนั้น [TEPCO มี] ภาพที่ค่อนข้างชัดเจนว่ามีธาตุใดบ้าง” บริษัทกล่าวว่าในน้ำเสียอาจมีธาตุกัมมันตภาพรังสีที่แตกต่างกันถึง 62 ชนิด แต่มีเพียงไม่กี่ชื่อเท่านั้น รวมถึงสารก่อมะเร็งซีเซียม-137 และสตรอนเทียม-90 TEPCO กล่าวในปี 2018 ว่าระดับของไอโซโทปเหล่านี้ในถังยังคงเกินขีดจำกัดความปลอดภัย แม้จะผ่านขั้นตอน “การทำความสะอาด” หลายครั้งแล้ว และเพื่อให้การวิเคราะห์ความเสี่ยงยากขึ้น TEPCO ได้คลุมเครือเกี่ยวกับรายการธาตุกัมมันตภาพรังสีทั้งหมดที่ยังคงอยู่ในน้ำ

น้ำเสียสามารถบำบัดหรือทำความสะอาดได้อย่างไร?

น้ำเสียที่เก็บรวบรวมจะถูกกรองผ่านเม็ดบีดเรซินซึ่งมีประจุไฟฟ้าที่ดึงดูดไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี รวมทั้งซีเซียมและสตรอนเทียม จากนั้นลูกปัดจะถูกเก็บไว้เป็นกากกัมมันตภาพรังสีมาตรฐาน

น้ำส่วนใหญ่ยังผ่านกระบวนการผลิตต่อไป ซึ่งรวมถึงระบบแปรรูปของเหลวขั้นสูง (ALPS) ที่ดึงอนุภาคที่มีประจุออกจากน้ำ ALPS ไม่ได้ลบทุกอย่าง มันทิ้งไอโซโทปของไฮโดรเจนที่เรียกว่าทริเทียมในน้ำ ทริเทียมไม่เป็นที่ทราบกันดีว่าเป็นอันตรายต่อชีวิต แม้ว่าผลของยาขนาดใหญ่จะยังไม่ผ่านการทดสอบก็ตาม

ทางเลือกในการกำจัดน้ำเสียนี้มีอะไรบ้าง และทำไมญี่ปุ่นถึงพิจารณาเรื่องมหาสมุทร

ตัวเลือกการกำจัดมีจำกัดมาก เนื่องจากปริมาณการใช้เป็นตัวกำหนดความเป็นพิษ โครงการใดๆ จะต้องเจือจางน้ำกัมมันตภาพรังสีให้มากที่สุด คณะผู้เชี่ยวชาญรวมตัวกันเพื่อค้นหาวิธีแก้ปัญหาโดยเน้นไปที่สองทางเลือกที่เป็นไปได้: การทำให้น้ำระเหยและกระจายไปในบรรยากาศจากกองที่สูงมาก หรือการทิ้งลงในมหาสมุทร

คณะผู้เชี่ยวชาญแนะนำรัฐบาลญี่ปุ่นในปี 2020 ว่าควรทิ้งขยะในมหาสมุทร สำนักงานพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ องค์กรสหประชาชาติที่รับผิดชอบในการตรวจสอบนิวเคลียร์ เห็นด้วยว่าเป็นไปได้ TEPCO กล่าวว่าหากได้รับการอนุมัติ น้ำในถังจะถูกปล่อยลงสู่ทะเลนอกชายฝั่งฟุกุชิมะอย่างช้าๆ เป็นเวลาหลายทศวรรษ คัลเลนตั้งข้อสังเกตว่ามีความเสี่ยงที่จะไม่ทิ้งน้ำ “โดยการจัดเก็บบนเว็บไซต์” เขากล่าว “คุณเสี่ยงต่อการปล่อยที่ไม่สามารถควบคุมได้เนื่องจากภัยธรรมชาติอื่นหรือความผิดพลาดของมนุษย์”

ใครจะดูแลและติดตามการปล่อยตัวใด ๆ

องค์การการเดินเรือระหว่างประเทศแห่งสหประชาชาติดูแลพิธีสารลอนดอน ซึ่งเป็นข้อตกลงปี 2549 ว่าด้วยเรื่องขยะในมหาสมุทร ซึ่งญี่ปุ่นเป็นผู้ลงนาม โปรโตคอลนี้ห้ามการทิ้งกากนิวเคลียร์ทั้งหมด ดังนั้นคัลเลนจึงกล่าวว่ายังไม่ชัดเจนว่าทางเลือกทางกฎหมายใดที่จะอนุญาตให้ทิ้งได้ แต่การตรวจสอบก่อน ระหว่าง และหลังการปล่อยที่วางแผนไว้จะมีความสำคัญ

หากน้ำถูกทิ้งลงในมหาสมุทร จะมีผลกระทบต่อชีวิตมนุษย์หรือสัตว์น้ำหรือไม่?

ไม่มีทางที่จะทดสอบผลกระทบของการทิ้งขยะในมหาสมุทรได้ล่วงหน้า วิธีเดียวที่จะคาดการณ์ผลกระทบคือศึกษาจากการศึกษาการปลดปล่อยสารกัมมันตรังสีครั้งก่อนๆ ออกสู่มหาสมุทร ตลอดจนการศึกษาผลกระทบของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่มีต่อร่างกาย

ไอโซโทปซีเซียม-137 และสตรอนเทียม-90 อาจเป็นอันตรายได้เพราะพวกมันเข้าสู่เซลล์ด้วยวิถีทางเดียวกับสารอาหารโพแทสเซียมและแคลเซียม สิ่งมีชีวิตสามารถรวมกัมมันตภาพรังสีซีเซียมหรือสตรอนเทียมเข้าสู่ร่างกายได้อย่างง่ายดาย ราวกับว่ามันเป็นสารอาหาร ไอโซโทปเหล่านี้เพียงอย่างเดียวไม่เป็นพิษ แต่การสลายตัวของมันคือ “เมื่อมันสลายตัว มันจะสร้างอนุมูลอิสระ” คัลเลนกล่าว โดยอ้างถึงรูปแบบที่เป็นอันตรายของออกซิเจน “และสิ่งเหล่านี้สามารถโจมตีโมเลกุลที่สำคัญ เช่น DNA ภายในเซลล์ของคุณ และทำให้เกิดปัญหาในการจำลองแบบ และทำให้เกิดความเจ็บป่วยเช่นมะเร็ง”

ซีเซียมยังสามารถขยายทางชีวภาพ—เพิ่มความเข้มข้นในขณะที่มันเคลื่อนผ่านห่วงโซ่อาหาร—เพื่อสร้างขึ้นในตัวผู้ล่าชั้นยอด ตัวอย่างเช่น การศึกษาได้เชื่อมโยงไอโซโทปคาร์บอนในแมวน้ำนอกชายฝั่งสกอตแลนด์ กับวัสดุที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำจัดกากนิวเคลียร์ที่เซลลาฟิลด์ ประเทศอังกฤษ การวัดนอกชายฝั่งของญี่ปุ่นในปี 2011 ระบุกัมมันตภาพรังสีซีเซียมจากเหตุการณ์ฟุกุชิมะทั่วทั้งเว็บอาหาร โดยมีระดับที่สูงขึ้นในสิ่งมีชีวิตที่อยู่ใกล้ชายฝั่ง ตั้งแต่ไตรมาสที่สองของปี 2015 ระดับซีเซียมในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดต่ำกว่าขีดจำกัดด้านความปลอดภัยของญี่ปุ่นสำหรับการบริโภคของมนุษย์ แต่ไอโซโทปยังคงมีอยู่

ผลกระทบจากการทิ้งน้ำยังไม่ทราบ “การกำหนดความเสี่ยงที่จะเกิดกับสาธารณะและต่อสิ่งแวดล้อม” คัลเลนกล่าว “จะทำได้ก็ต่อเมื่อเรารู้แน่ชัดว่ามีอะไรอยู่ในถัง และ ณ จุดนี้เราไม่ทำ”

ประชาชนและประเทศอื่นๆ มีปฏิกิริยาอย่างไร?

ประเทศเพื่อนบ้านแสดงความกังวล เกาหลีใต้ห้ามนำเข้าอาหารทะเลจากฟุกุชิมะ

กลุ่มสำคัญกลุ่มหนึ่งที่ต่อต้านการทิ้งขยะในมหาสมุทรคือชาวประมงท้องถิ่นของฟุกุชิมะ “อุตสาหกรรมและการดำรงชีวิตของพวกเขาถูกทำลายโดยพื้นฐานจากภัยพิบัติ” คัลเลนกล่าว หลังจากการล่มสลายของนิวเคลียร์ การส่งออกอาหารทะเลทั้งหมดจากพื้นที่ถูกระงับ ตั้งแต่นั้นมา ชาวประมงก็ได้สร้างอุตสาหกรรมขึ้นมาใหม่อย่างช้าๆ โดยมีระดับของธาตุกัมมันตภาพรังสีต่ำกว่าระดับการบริโภคที่ปลอดภัย การทิ้งน้ำเสียในบริเวณใกล้เคียงอาจทำลายความก้าวหน้าที่เกิดขึ้นใหม่นี้ได้

ญี่ปุ่นได้จัดการเจรจาและประเมินทางเลือกต่างๆ ตลอดปี 2020 และจะต้องประกาศการตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับชะตากรรมของน้ำเสียในไม่ช้า ทุกทางเลือกมีความเสี่ยง สิ่งที่ชัดเจนคือชาวประมง ประเทศเพื่อนบ้าน และผู้มีส่วนได้ส่วนเสียอื่นๆ สามารถชั่งน้ำหนักความเสี่ยงเหล่านี้ได้ก็ต่อเมื่อพวกเขารู้ว่าในน้ำมีอนุภาคกัมมันตภาพรังสีจำนวนเท่าใดและประเภทใด

หน้าแรก