2011年4月1日

天崩地裂的考驗—從日本核災看核安危機處理

作者/李 敏(任教清大工程與系統科學系)

2011年3月11日,日本時間下午2點46分,芮氏地震儀規模9.0 級的強震襲擊日本,進而引發東京電力株式會社的福島第一核能電廠發生輻射外釋的嚴重事故,引起全世界的關注。截至目前為止,事故還在持續演變中,以下簡單介紹福島電廠、說明核電廠的安全設計、嘗試交代事情發生的始末、並介紹核電廠嚴重事故的特質。

東北地震及其影響

地震震央位於日本東北區域牡鹿半島東岸130 公里的海上,震源深度為24 公里。地震發生數分鐘後浪高達15 公尺的海嘯衝擊日本海岸,有些地區海嘯影響的範圍深達內陸10 公里。此地震為日本史上最大的地震,為自1900 年有記錄以來,世界排名第五的地震。日本首相菅直人認為這是日本二次大戰後所面對的最大危機。

根據日本警察廳3 月21 日的資料,地震與海嘯造成8649人死亡、2644人受傷、與1萬3262 人失蹤、12 萬5000棟建築受損或全毀,多處地方失火,許多道路與鐵路遭震毀,並造成位於須賀川市的藤沼灌溉水壩崩塌。在許多災難中,最引起世界關注的還是福島一廠核電廠放射線物質外釋的事故。

受地震影響的核電發電廠共有女川電廠(3 部機組, 1 部運轉中)、福島一廠(6 部機組, 3 部運轉中)、福島二廠(4 部機組)、東海電廠(1 部機組)。地震發生後, 9 部運轉中機組全部安全停機,但地震及隨之而來的海嘯對各電廠造成不同的損害,只有福島一廠的事故繼續惡化成輻射外釋的嚴重事故。福島電廠

日本東京電力株式會社是全日本最大,全球第四大的電力公司,擁有福島一廠、福島二廠、與柏崎刈羽電廠3 座核能電廠。福島一、二廠分別擁有6 部與4 部沸水式反應器,總裝置容量為469.6與440萬瓩。福島一廠一號機為沸水式反應器第三型(BWR 3 )、二∼五號機為沸水式反應器第四型(BWR 4)、六號機為沸水式反應器第五型(BWR 5);福島二廠4部機組全為沸水式反應器第五型。基本上,這三型沸水式反應器的設計非常類似,而第四型與第五型可以視為標準化的機組。台灣核能一廠所採用的機型亦為沸水式反應器第四型,商轉時間亦與福島一廠的三∼五號機非常接近。

電廠安全設計

核電廠的安全顧慮來自會釋出輻射線的放射性物質。安全設計上採用多重的屏障將放射性物質層層包覆,這些屏障包括燃料丸、燃料棒護套、封閉的冷卻水系統(壓力槽與管線)、與圍阻體。事故中,只要一層屏障能夠發揮功能,放射性物質就不會大量釋放到外界環境,造成對民眾與環境的傷害。美國三哩島事故中,反應器爐心已經熔毀,也就是前三項屏障均已喪失功能,但圍阻體保持完整,成功地防止了放射性物質的外釋。圍阻體的設計與事故中完整性的確保,是核電營運的重大議題。福島一廠一∼五號機的圍阻體為所謂的馬克一型 (Mark I)設計,六號機採用馬克二型(Mark II)。台電的核一廠的圍阻體亦為馬克一型;美國也有23 個機組採用此類型之圍阻體。 【更詳細的內容,請參閱第496期科學月刊】

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