2011年5月1日

從三哩島、車諾比到福島核電廠事故

作者/李 敏(任教清大工程與系統科學系)

1979年3 月29 日美國賓州三哩島核能電廠,發生爐心熔毀的嚴重事故。三哩島事故的發生,徹底的改變了核能業界對核電廠安全的看法。過去認為「設計基準事故」已經是電廠可能發生之最嚴重的事故,電廠的安全設備能夠應付設計基準事故,即可以「絕對」的確保電廠不會有放射性物質外釋環境的可能。事實上,美國核能管制委員會於1975 年發表的《反應器安全研究》中,即指出輕水式反應器有可能發生此類型的事故,但只要圍阻體保持完整性,對環境與附近居民健康的影響會是可以接受的,也就是說核電廠的運轉對附近民眾的風險,不會因核電廠的運轉有顯著的改變。《反應器安全研究》採用統計方法與機率理論,利用可靠度評估方法中的事件樹與故障樹分析法,找出會造成爐心熔損的事故序列及該事故發生的頻率;接著分析圍阻體在事故中的反應,以及量化放射性物質外釋的程度;再根據電廠附近的氣候狀態,計算放射性物質在大氣中的擴散,評估電廠附近民眾的劑量,決定電廠運轉對民眾帶來的風險。三哩島事故的肇因為機件故障、人機介面設計不佳、運轉人員訓練不夠。三哩島事故讓核工業界以更謙卑的心看待核能安全,對電廠的硬體設施與軟體措施做了大幅度的檢討與改善;前述風險評估的方法可用來量化各項措施的成效。為了解爐心熔毀後的物理與化學現象,核工業界投入了大量的資源。核電廠嚴重事故研究成果也用於「嚴重事故處理導則」的發展,作為運轉人員採取非常規的方法搶救機組,防止事故惡化的指導原則。雖然三哩島事故僅有微量的放射性物質外釋,但當時賓州州政府為保護民眾,仍然下令進行疏散。三哩島事故讓大家意識到核電廠的緊急應變計畫不能聊備一格。三哩島事故至今已有32 年,全世界300 餘座輕水式反應器並未因相同的肇因,發生爐心熔毀事故;代表核工業界有反省與改善的能力,不讓相同的事故再次發生。

2011 年3 月11 日芮氏地震儀規模9.0 級的強震襲擊日本,造成震央附近四座核電廠11部運轉中的機組跳機,控制棒成功插入爐心,終止核分裂連鎖反應;雖然地震造成外來電源的喪失,但緊急柴油發電機依設計功能啟動,但隨之而來的海嘯,摧毀了東京電力株式會社的福島核能一廠緊急柴油發電機的供油設備,造成電廠喪失所有交流電源,經一段時間後,電廠發生輻射外釋的嚴重事故,引起全世界的關注。受地震波及的電廠包括福島核一廠(3 部運轉, 3 部停機維修)、福島核二廠(3 部機)、女川核電廠(4 部機)、與東海核電廠(1部機)。但僅有福島核一廠的的4部機組發生嚴重事故。這裡就有很多值得學習與討論的地方,可以作為日後電廠改善防震與防海嘯設計的依據。雖然此事故已可斷定是自然災害造成的,但幾乎所有使用核能發電的國家,均要求相關單位鎖緊發條,對核能電廠執行總體檢或所謂的員工與設備的壓力測試。【更詳細的內容,請參閱第497期科學月刊】

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