海洋环流模型模拟福岛核电站处理水氚释放的时空分布及其气候与分辨率影响研究

日本福岛核事故后，ALPS处理水排放计划引发全球关注。研究人员首次利用COCO4.9海洋环流模型，模拟2011年事故泄漏与2023年计划排放的氚（3H）在太平洋的扩散规律，评估气候条件（SSP5-8.5情景）和水平分辨率（0.25° vs 1°）的影响。结果表明，除排放点附近外，氚浓度均低于检测限（0.005 Bq/L），且全球变暖会加速氚向东扩散，但长期安全性不受威胁。该研究为核废水排放评估提供了关键科学依据。

　　

2011年福岛核事故后，东京电力公司（TEPCO）持续积累的核处理水排放问题引发国际争议。这些水中残留的氚（³H）因无法被现有技术完全去除，其海洋排放的长期生态与健康风险成为焦点。尽管国际原子能机构（IAEA）参与评估，但此前模型研究多基于假设排放场景，且缺乏对气候变化和海洋动力学的系统分析。在此背景下，一项由国际团队开展的研究通过高精度海洋环流模型，首次量化了福岛核电站（FDNPP）处理水氚释放的全球影响，相关成果发表于《Marine Pollution Bulletin》。

研究团队采用日本开发的COCO4.9海洋环流模型（OGCM），设置两种水平分辨率（1°非涡旋分辨和0.25°边际涡旋分辨），模拟2011年事故泄漏（179-181 TBq）与2023年ALPS处理水计划排放（480 TBq/27年）的氚扩散。模型输入基于TEPCO公布的“最大氚量”情景（Scenario A），并耦合SSP5-8.5气候情景预测未来海洋变化。通过对比不同实验组（如ALPS_ref_1980-1999与ALPS_SSP5-8.5），分析氚的时空分布特征。

3.1 事故泄漏与计划排放的差异
模拟显示，2011年事故泄漏导致氚峰值浓度达0.02 Bq/L（近FDNPP），而ALPS计划排放的峰值仅0.002 Bq/L。两者在太平洋的扩散路径相似，但计划排放的氚浓度始终低于检测限（图2）。

3.2 气候变暖的加速效应
SSP5-8.5情景下，黑潮延伸体北移7 cm/s，使氚抵达亚洲海岸时间缩短37个月（图5）。但2050年亚洲近海氚浓度仅升高130%（仍<0.005 Bq/L），证实气候变暖不改变安全阈值（图6）。

3.3 分辨率对局部扩散的影响
0.25°分辨率模型捕捉到更强的黑潮涡旋（图8），使近FDNPP网格氚浓度升高至0.06 Bq/L（2029年），但太平洋其他区域仍低于检测限（图9）。

讨论与意义
该研究首次将真实排放计划与气候预测结合，证实ALPS处理水排放的氚对太平洋生态风险可忽略。与Zhao et al. (2021)结果一致，但驳斥了Liu et al. (2025)关于¹³⁷Cs风险的夸大结论——其假设的日输入量（3.06 Bq/m³）比实际（3.42×10^-6 Bq/m³）高百万倍。团队建议未来研究耦合大气模型，追踪氚的全水循环过程。这一成果为国际核安全评估提供了关键数据支撑，也为应对类似环境事件树立了模型研究范式。