福島核能事故分析與安全改進建議

文．江仁台

        2011年3月11日，在日本發生的福島事故已超過一年。一年多後再回顧和分析事故，全貌可能更清晰。希望在分析後，能有些啟發，增進我們對核能科技與核電廠安全度改進的認知。

福島核能事故回顧

日本福島核能事故，由9級大地震和超級海嘯（浪高13-15公尺，而擋水牆僅高5.7公尺）的天災造成。

地震發生後，第1、2、3號機組立刻正常停機，但正常供電遭大地震損壞。然而，電廠6部機組用過核燃料的大量核分裂產物和中子活化產物，仍產生大量的衰變輻射餘熱，須由電馬達轉動的冷卻供水系統不停的將餘熱帶出。正常供電中斷後，電廠的13座緊急柴油發電機立刻起動，向冷卻系統馬達供電，維持用過核燃料的冷卻。但地震發生後約50分鐘，超級海嘯打入並湧進柴油發電機組，將機組損壞，停止供電。隨後，冷卻系統馬達由備用直流蓄電池供電。

8小時後，直流蓄電池備用電用完，冷卻系統馬達停止供應冷卻水，輻射餘熱使用過核燃料的溫度急速升高，致使1、2、3號機組大量燃料金屬包管熔毀，但第二重防線壓力槽仍大致完整。第1、3、4號機組內在高溫下產生大量的氫氣造成爆炸，損壞機組外層廠房，第1、3號機組的氫爆還損壞第2號機組外層廠房。此外，第4號機組內多處起火。好在高地上還有3座備用緊急柴油發電機仍完好，可向第5 、6號機組冷卻系統馬達供電，使第5 、6號機組未受損。

事故發生9日後（3月20日）恢復供電，但第1、2、3、4機組已毀，大量會輻射的核分裂產物已外洩入空氣和排入海水中，造成核災。不幸中的大幸是，無人因此核災死亡。然而超級海嘯卻造成約28,000人喪失生命。

事故分析與改進建議

福島核能事故，既由於擋水牆無法阻擋超級海嘯的高度，大量海水打入、湧進柴油發電機組，將機組損壞，停止供電所造成。第1項改進建議，即是顯而易見，將擋水牆加到足夠高、足夠強，能發揮擋水牆的設計功能。至於加到多高、多強，則須經過詳細的工程分析，加上足夠的安全餘裕，由核能管制單位訂出核准標準，並由核能管制單位按核准標準嚴格審查。審查通過後，才發核准營運執照。

核電廠雖裝有用蒸氣壓力和重力壓推動的、多項不須用電力推動的緊急冷卻水供應系統，但在停電後，若一切按照設計進行，燃料金屬包管約可耐3日，因緊急冷卻水用完、無後續緊急冷卻水補充。3日後，若未恢復用電與供水，大量燃料金屬包管還是將因溫度升得太高而熔毀。福島事故發生9日後才恢復供電，造成嚴重事故，是難以避免。

因此，第2項改進建議是：為避免長期停電，核電廠應增加備用、置於安全高地、移動式柴油發電機組，在固定柴油發電機組故障時，迅速移入使用，以緊急供電。

核電廠目前使用過的大批舊燃料棒束，仍儲存在廠內的用過燃料儲存池中。福島事故發生後，電廠的用過燃料儲存池也因常期缺電供水冷卻，部分燃料金屬包管因溫度升得太高而產生氫爆。

第3項改進建議是，用過燃料儲存池應遠離海岸與核電廠，並應有獨立的供電系統。此外，應盡量採用由空氣冷卻的乾式用過燃料儲存。

福島電廠建在受超級海嘯侵襲威脅的海岸旁，並建有6部機組，此次遭超級海嘯侵襲後，損失慘重。第4項改進建議是，新核電廠應避免建在受超級海嘯侵襲威脅的海岸，不應太靠近海岸，並且不應在一地建太多機組。

結論

為避免類似福島核能事故再次發生，改進建議如下：

˙ 評估、審核，將擋水牆加到足夠高、足夠強。

˙ 核電廠應增加備用、置於安全高地、移動式柴油發電機組，在固定式柴油發電機組故障時，迅速移入使用，緊急供電。

˙ 用過燃料儲存池應遠離海岸與核電廠，應有獨立的供電系統，並應盡量採用由空氣冷卻的乾式用過燃料儲存。

˙ 核電廠應避免建在受超級海嘯侵襲威脅的海岸，不應太靠近海岸，並且不應在一地建太多機組。

（本文作者任職於美華核能協會）

本文出自核能簡訊 137 期 2012.8