2011年3月11日發生的大地震和海嘯摧毀了日本東北部地區，造成18000多人喪生，大量人口流離失所，基礎設施受損，環境污染，被列為世界歷史上代價最高的自然災害(約3000億美元)。沿海基礎設施破壞巨大，造成的影響包括供電損失、更換和修復由此產生的污染的費用——包括70多座污水處理廠被毀和超過3300個處理石油和石化工業潛在有毒物質的設施的損壞。然而，在國際上，這些并不為人所知，因為大眾都把焦點集中在其中一起事故上——福島第一核電站反應堆堆芯熔毀。

地震和海嘯的共同作用“上演”了一場“完美風暴”，導致三座反應堆(1-3號機組)的堆芯熔毀，以及隨后由水-包殼-燃料相互作用產生的氫氣爆炸(包括當時已卸下燃料但相連的4號機組)，導致揮發性放射性核素的釋放，這些放射性核素隨后沉積在陸地和海洋上。

區域修復

在短壽命的碘同位素衰變后，區域污染主要是銫放射性同位素Cs-134和Cs-137，其半衰期分別為2年和30年，隨著時間的推移，后者變得愈加重要。自事故發生以來，為了增進對相關生態系統中銫(Cs)的環境行為的了解，凈化行動一直在持續進行。許多組織部門的整治計劃和研究開展，得益于先進的知識管理和通訊工具，它們是由日本原子能機構開發的(用于深部地質處置)，并迅速適應了這種應用。

整治的結果卻產生了大量受污染的廢料(約14Mm3)，其中大部分是不穩定的(例如，受生物降解影響的植被和土壤)。整個地區內設立的許多臨時廢料儲存場，是基于在三年內可提供更好的集中式臨時儲存設施(ISF)的假設。由于技術和政治上的延誤，這些臨時設施僅在2017年底才投入使用，導致與從舊臨時儲存場中回收廢料相關的許多問題。ISF包括焚化和土壤分類設施，并包括在一項計劃中，以盡可能地回收廢料，并最終在福島縣以外的一處未確定地點處理剩余的廢料。事后分析，廢料管理一直是整治措施中最不具有成本效益，且仍受到政治原因和相關許可問題的特別限制。

加上自然劑量的減少過程(例如含銫土壤顆粒的遷移和擴散)(所謂的“自清潔”)，整治措施已使平均劑量的減少量比單獨的放射性衰變減少了兩倍左右(圖1)。

 

自然放射性銫衰變與許多環境系統中實際放射性銫測量值的比較

確實，城市地區的劑量減少率較高，除了靠近福島第一核電站的地區外，目前最高劑量的地區是無法進行去污的森林地區，預計將持續相當長一段時間。

對于福島第一核電站(1F)周圍地區，隨著整治工作的進行，人們返回受污染較少的地區工作取得了重大進展。當然，這得益于這些領域的新就業機會，例如非現場修復工作和相關的研發，以及輻射監測，凈化行動和退役。該區域的其他工作包括1F本身(穩定和清理行動)和其他相關設施(例如，ISF –臨時存儲設施–圖2)。

圖2:1F場地周圍沿海地區JAEA研發設施示意圖。臨時儲存設施位于1F地區周圍的深色陰影區域。

現場修復

盡管電視上出現了戲劇性的畫面，但大多數放射性物質——以及幾乎所有毒性更大的放射性核素——都包含在反應堆建筑內。這使得非現場恢復變得更簡單，但也確實使現場修復變得特別具有挑戰性。

在事故發生后，最初的首要問題是消除三個緊急停堆反應堆的衰變熱，之后穩定受損的反應堆建筑物是最重要的任務。根據美國的設計，燃料存儲池位于主安全殼的上方，這意味著它們特別容易受到余震或地震等進一步干擾的影響。此外，為方便進出并減少工人的受輻射劑量，必須清除散布在現場各處的受污染的碎片，然后才能進行穩定工作。

由于決策者的優柔寡斷，反應堆直到堆芯開始熔化后才被海水淹沒–這是由反應堆操作員做出的勇敢決定。從那以后，冷卻水被泵送入主安全殼，導致從受損燃料中不斷浸出放射性物質。(下圖 現場邊界內的儲水罐)

雖然采用冷卻水循環的凈化系統(ALPS)是成功的，但限制進水的嘗試卻帶來了嚴重的問題。所選擇的主要解決方案是在反應堆周圍建造地下“冰墻”(制冷劑通過鋼管向下流經至30米深)，這是一種未經驗證的，非常昂貴的高科技選擇，施工難度大，危險程度高，需要持續維護并且未達到承諾的性能水平。

與此形成對比的是在實施前對場外方案進行了測試和嚴格評估：冰墻的選擇過程是不透明的，基于行業游說，并沒有對許多技術專家提出的嚴重關切作出回應。即使是現在，冰墻的作用也只是減少而不是阻止地下水的流入，但人們并沒有公開承認其局限性，也沒有做出多少努力來考慮其替代方案，評估如何從擾動中恢復，或討論這將如何影響最終的現場退役。

穩定受損的反應堆建筑物，尤其是從儲存池中清除燃料的工作取得了有效進展，即使由于現場工作的限制而進展緩慢。對于1F核電站來說，問題最嚴重的是4號機組的反應堆池，其中包含發生事故時一個完整的堆芯負荷。此后，第4號機組的燃料池已清除所有儲存的燃料(2014年12月完成)，最近于2019年4月開始從第3號機組燃料池中清除燃料，目標是到2021年3月完成。1號和2號機組的燃料棒拆除工作將于2023年開始。此外，廣泛的技術開發還帶來了更強大的遠程操作或自主機器人系統，這些系統可用于描述乏燃料池和反應堆主安全殼內的高劑量率區域，特別強調對燃料的定位和描述，最初的總計800噸的燃料通過反應堆壓力容器融化(通常稱為corium，但在日本的報告中與其他受損的燃料和反應堆內部構件一起稱為“燃料碎片”)。每個受損反應堆堆芯的最終信息可以使用虛擬現實系統以3D方式捕獲，這有助于規劃未來的退役行動(圖4)。

JAEA遠程技術開發中心的虛擬現實系統

目前，政府的目標是在2021年開始清除燃料碎片，這是一項雄心勃勃的任務，也是一項艱巨的任務：提前制定反應堆退役和相關廢物管理的明確計劃(預計2031年)。

放寬通道和降低現場劑量率導致了大量被污染的廢物，估計總量約為770 000m3，其中包括活躍廢物類別中的約150000 m3碎石和約90 000m3的砍伐樹木。此外，還有7000個“高完整性容器”，其中含有來自冷卻水凈化裝置的更多有毒二次廢物(泥漿、離子交換器、過濾器等)。

盡管尚未進行詳細評估，但參考退役計劃要求福島第一核電站在事故發生后40年內被清理到綠地的水平——這是一個極其雄心勃勃的目標，沒有任何國際先例。進一步假設廢物將被回收利用或在異地處置-產生的廢物管理費用相當于估計預算的80%以上(約900億美元)。除了所有表面污染外，還需要處理因漏水而引起的不確定范圍的地下水污染。確實，從純技術的角度來看，如果最終場地的最終狀態棕色地帶，并且廢物盡可能就地處理，則在降低成本，對工人的風險和環境影響方面具有巨大的潛力。事實上，如果最終狀態被定義為國家廢物管理設施，特別是考慮到日本最終需要退役的核電站數量，當地社區的利益可能會受到影響(圖5和其他退役廢物的當前和潛在未來處置方案示意圖)。

但是，此概念在政治上極為敏感，需要與當地社區進行適當的溝通才能獲得認可。