清华大学团队模拟日本核污水排海：240天到达我国沿海
2023年8月22日，日本首相岸田文雄宣布，将从24日开始向海洋排放福岛第一核电站核污染水。东京电力公司已公布了向海洋排放的详细步骤。按计划，排放前在处理过的水中加入大量海水，如果确认浓度降低到预想的水平，将在17天内排放第一批共7800吨核污染水。2023年度预计排放约3.12万吨，氚总量为5兆贝克勒尔，约为东电年计划排放量上限的两成。
今天上午，一则“有研究模拟日本核污水排海扩散过程：240天到达中国沿海，1200天后覆盖北太平洋”的消息，引发网友热议。
据了解，该研究来自清华大学的团队。
2021年，清华大学就污水排放做了核废水在太平洋扩散机理的实验。
清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院张建民院士、胡振中副教授团队从宏观和微观两种不同的角度分别建立了海洋尺度下放射性物质的扩散模型，并实现了福岛核废水排放计划的长期模拟。
氚的宏观扩散模拟结果
宏观模拟结果表明，核废水在排放后240天就会到达我国沿岸海域，1200天后将到达北美沿岸并覆盖几乎整个北太平洋。随后，污染物一边在赤道洋流的作用下沿着美洲海岸向南太平洋快速扩散，另一边通过澳大利亚北部海域向印度洋转移。
值得注意的是，尽管污染物的排放位置是在福岛附近，但随着时间的推移，污染物高浓度区域将沿着35°N线附近向东延伸，从开始的东亚附近海域扩散到北美附近海域。在第2400天时，中国东南沿岸海域主要呈现浓度较低的浅粉色，而北美西侧海域已经基本被浓度较高的红色覆盖。
三个沿海城市及它们附近的污染物浓度变化
研究人员进一步选取了日本宫崎、中国上海和美国圣迭戈这三个沿海城市进行对比，从污染物浓度变化曲线图中可以发现，在第4000天时圣迭戈附近的污染物浓度大约为0.01个单位，这一数值已经是宫崎的三倍左右、上海的40倍左右。出现这一现象的原因主要是日本附近强烈的洋流作用，福岛处于日本暖流和千岛寒流交汇的地方，所以大部分污染物不会沿着陆地边缘向南北方向迁移，而是随着北太平洋暖流向东扩散。
这一结果也意味着，在核废水排放的早期，应主要考虑它对亚洲沿岸的影响。但在后期，由于北美沿岸海域的污染物浓度将持续高于大部分东亚沿岸海域，需要重点关注北美沿岸海域的受影响情况。
氚的微观扩散模拟结果
除宏观扩散外，研究人员还从微观角度进行了氚的扩散模拟。
与宏观扩散分析注重污染物的整体分布不同，微观扩散分析更加关注污染物个体的行为，也因此它能够支持污染物的扩散路径分析。
例如，对模拟结果中到达沿岸海域的某三个污染物微粒，以400天为取样间隔，得到它们的运动轨迹。基于这些运动轨迹，可以知道美洲沿岸海域的污染物主要通过横跨太平洋到达。
部分污染微粒的运动轨迹
值得注意的是，根据日本的排放计划，一单位氚污染物的浓度大约对应每立方米0.29贝可，相比于氚在海洋中的背景浓度来说不算大。然而，这项研究对于污染物长期扩散的预测、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。在该研究的基础上，还需要通过进一步试验来探究生态环境对于放射性物质的敏感性，确定放射性物质浓度增加对于海洋生态环境和人类生活环境的影响程度，从而最终判断排放核废水这一行为对于整个海洋和人类的影响。
相关成果以《福岛核事故处理水的排放——宏观与微观模拟》为题发表在《国家科学评论》期刊上。
