譯 朱鐵吉
2011年3月11日日本大地震的震源，是在宮城縣牡鹿半島東南東120公里丶深24公里的海底，接近震源的太平洋海岸部分地盤均往下沉，牡鹿半島因地震而下沉1.2公尺。地震發生時，座落在牡鹿半島上丶東北電力公司的女川核電廠3部反應爐正在運轉。芮氏9級的地震，導致女川電廠有威地震約為6級。反應爐基地下2樓的地震加速度為567.5gal，比2005年8月的地震加速度251.2gal，高達2倍以上。女川電廠建廠時預估地震開始0.5秒後，最大值為580gal，此次的地震幾乎已達到預估的地震基準最高值。
圖1滿目瘡痍的女川町(2011.10.28攝) 
14 時 46 分地震發生時3部反應爐立刻全部自動停機。1 號機 (54 萬 4,000 瓩)，3號機 (82 萬 5,000 瓩）地震發生時均正常運轉發電中，自動停機後，反應爐也正常進行冷卻降溫 ， 1 號機於 2 月12 日 0 點 12 分， 2 號機於 12 日 1 時 17 分均降溫至 100°c以下，即「冷溫停止狀態」。 而 2 號機 (82 萬 5,000 瓩） 則是在地震發生前 46 分，即 11 日 14 時0 分，控制棒才一根一根抽出，開始進行臨界運轉，地震後立刻停止臨界運轉，此時反應爐尚處在冷溫停止狀態，所以一旦停止運轉就不必做降溫的操作。
地震後的女川核電廠，由於地震太大導 致外部電源的5組饋線中有4組斷電，其他 1組可正常供電。有31組饋線的供電已足夠供給核電廠所有操作所需的電力 3 月17 日至 26 日間，其他 4組饋線的供電也陸續恢復正常。
女川電廠的緊急用電源不受地震影響， 均能正常供電，但 2 號機的 B 系統柴油發電機以及高壓爐心的噴淋系統的柴油發電機丶冷卻水系統熱交換器因 海嘯浸入海水而無法使用。但是，同樣的2號機A系統的柴油發電機還能夠使用。由於其他的柴泊發電機輸出的電力互相可以融通使用，因此廠內的電源能夠十分的確保。1-3號機的情形分別為 「停止運轉」 丶 「冷卻」和「關閉 」，均能依原來的設定正常操作。
海嘯不只破壞生活環境，福島電廠釋出的放射性物質對環境造成很大的傷害。由於女川電廠基地的海拔比海嘯的高度更高·所以沒有被海嘯侵襲，此為 不幸中的大幸。這一次的海嘯對福島和女川電廠的影響作比較的話，東北電力公司在女川電廠建造之初，即考慮到西元 869 年的「貞觀海嘯」丶 1611 年的 「慶長三陸地震海嘯」丶1896 年的「明治三陸地震海嘯」 以及 1933年「昭和三陸地震海嘯」 等歷史紀錄，做了詳細而深入的調査，綜合判斷後決定女川電廠建造在海拔 14.8 公尺的基地上。
圖2受災嚴重的女川町 圖3女川核電廠
核電廠的堅固與防禦海嘯之道
地震的震動對女川電廠的細部影響，3號機反應爐內經確切檢查結果，認定大致沒有問題；地震時才開始啟動運轉的2號機也確定和3號機一樣沒有什麼問題。至於渦輪發電機，正在運轉的3號機渦輪機，地震時為 1 分鐘 1500 回轉數在運轉中，地震的搖晃使葉片與周邊的裝置產生摩擦；2號機因為才要啟動速轉尚未達到臨界，蒸汽尚未到達渦輪機，因此 渦輪機並未運轉；1號機的反應爐經詳細檢查，發現高墨電源盤的遮斷器因地震的搖晃導致產生火花，電源盤被燒壞。
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圖4海嘯之力使重油槽傾倒 |
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圖5熱交換器一半浸泡在海水中 |
其他設備如貯存固體廢棄物的貯存桶，在貯存庫房中東倒西歪；建築物的天花板脫落掉入用過燃料貯存池；廠內道路沉陷丶輕微的破壞計有61件。完全未被破壞的是所有機組的用過燃料貯存池僅僅晃動而已，其中少量的水濺出飛散至主建築物內。
福島核－廠最大的事故是強烈海嘯的侵襲，女川電廠也是自芮氏9級大地震發生後43分鐘，即15點29分受到13公尺高的大海嘯侵襲。由圖1、圖2可看出海嘯的破壞威力。由於女川電廠區落在14.8公尺的地盤上，雖然因大地震地盤全部下沉約1公尺，但也有13.8公尺高，因此未被巨大海嘯 吞沒，而逃過一劫(圖3)。但是，港灣的設施、冷卻水的取水設備等則被海嘯破壞。核電廠的港灣地震前高於海面3.8公尺，地震後下陷至2.5公尺，在港灣設置供1號機使 用的重油槽（容量96萬公升），朝向海的方向傾倒。由於海嘯來臨時重油槽被浮在海水 上，海嘯退回後重油槽因而傾倒如圖4，重油 槽周圍設置的防油堤已被沖毀看不到蹤跡。海嘯來臨時重油槽存放有60萬公升重油，倒壞時有30萬公升流失掉，港灣內已設置圍欄防止重油擴散，將海水污染範圍降至最小。
強化核電廠受到浸水的對策
雖然未受到海嘯直接影響，核電廠附屬建築物唯一浸水的是2號機反應爐的附屬建築如圖50這是反應爐冷卻用海水的取 水塔，其中設有固定的潮位計，海嘯經取水 路徑（約有10噸的水壓）沖走了潮位計。海水經由配管流入反應爐輔助冷卻系統的熱交換室，流入的海水在熱交換室積水達2.5公尺高，熱交換器的下半部全部積水，導致無法運轉，由圖6可看到在牆壁上的鐘因浸水停擺的時間。
圖6停止的鐘指出海水浸入的時間
女川電廠的8台幫浦立刻將海水抽出去，被海水浸泡的幫浦和熱交換器清潔之後．熱交換器很快地即可正常運轉。由於福島核一廠遷海水直接灌入建築物內，女川核電廠根據此次經驗，已進行緊急時能封閉建築的防水工程。女川電厰未被海嘯直接破壞，外部電源及緊急用柴油發電機都沒有受到影囓而正常運作。以防禦地震的觀點來說，芮氏9級的大地震直襲核電廠，原先的設計基準能否抵抗這種震動，從女川電廠此次受地震影響尚能屹立不搖可做見證，核電廠的建設已通過考驗，是十分的堅固。有人說：「大地震來臨時逃到核電廠較安全。」以女川電廠的情況來說此言不差。
圖7廣大的體育館變身為避難所
核電廠是居民避難處
地震發生後．女川電廠迅速在本館（海拔13.8公尺）內成立 「緊急應變對策本部」。首先確認所有突發的狀況，之後，發出大海嘯將來襲的警報，和緊急疏散與運轉無關的作業員及職員，疏散至海拔61公尺高的「保修中心」 避難。當時與仙台東北電力總部的聯絡電話或手機均已不通，只有東北電力公司獨自設罩的保安電話及衛星電話尚可暢通。
因地震而使電廠附近的道路柔腸寸斷，電廠與周邊無法聯繫形成孤立狀況。電廠附近女川町和石卷市的居民都跑到電廠的展覽館避難（該地海拔甚高），由於展覽館內沒水沒食物，所以請居民移到核電廠的辦公室內避難。原本核電廠內平常有使用放射性物質，依防護的觀點核電厰不是避難場所，但是在「人命優先 」 的狀況下只好採取這種措施。
之後，由於居民前來避難的人數一再增加，電廠內的體育館遂改為避難場所如圖7，該館的牆壁設置有嵌入式電暖器，由於天花板高而暖氮並不十分充足，但已不感到寒冷，另設置睡床讓居民藍時安居。地震發生 3 天後，共有 364 人來避難，滯留期間為3 月 11 日至 6 月 6日。
震災之初道路柔腸寸斷，食物及水無法以陸路供應 0 東北電力公司租用直升機運補，但因直升機無法大量載運物資43本自衛隊亦派直升機支援運輸物資02011 年 3月 12 日20 點 20 分大海嘯的警報解除後，3月15日深夜部分道路搶通，物資的補給較為容易。電力公司的職員及承包工程的員工都能返家，回家後才知他們的家族中亦有人因海嘯而遇難。
核電廠未受破壞，但至今尚不能運轉
電廠受到地震及海嘯破壞，並不是只有核電廠。單以東北電力公司被破壞的火力電厰有八戶丶仙台丶新仙台以及原町 4 個發電厰（合計 364 萬 6,000 瓩），水力發電廠有29 個電廠（加上 2011 年 7 月新潟丶福島豪雨影響，總計約有 100 萬瓩）丶46 座鐵塔丶 72 個變電所丶 90 台變壓器丶177 台遮斷器丶 403 台的斷路器，配電設備中高壓電線斷線處有 92,370 處，很多配電設備被破壞。地震後東北電力公司發生史無前例的大停電，停電的範圍廣達青森縣丶岩手縣丶秋田縣丶宮城縣丶山形縣全部地匿，福島縣則有部分。
地震 3 天後復舊工程約恢復80%，8天後約 94%，至 3 月底約達成 96%，至 6 月 18 日全面完成送電。這次懷舊工程，各電力公司的員工全部動員，發電丶送電丶配電以及政府不介入的自發性行動，在這種大停電的狀況下能夠迅速恢壤供電是大家當初想像不到的事。
東北電力公司恢復供電的作法，是火力和水力發電優先01 個月內供電能力恢復到 1,342 萬瓩。其中包括支援東京電力公司的電力。
東北電力公司的東通核電廠(100 萬瓩，青森縣東通村)，3月11日地震時，正好處在停機定期檢查中，其電廠因地震的搖晃， 觀測到加速度17gal，沒有受到地震及海嘯的破壞，隨時可以開始運轉發電，但是常時日本首相菅直人下令核電廠導入壓力測試，尚未重啟運轉。
高水準的緊急電源可確保安全
東日本大震災後，核電防災對策最受注目的是如何確保緊急用電源。2011 年 3 月30 日日本經濟產業部要求東北電力公司盡快提出報告。東北電力公司擬訂緊急時安全對策，5月11日公開實施訓練，5月18日提出報告書，6月14日提出嚴重偶發事故的對應報告書。
圖8施工中的大型緊急用柴油發電機 圖9最好別用上的緊急救援器具
其內容之一，女川電廠再配備4部新的專用高壓電源車，就是考慮所有的狀況，充分準備電源，以防萬一。圖10為汽車型的高壓電源車，東北電力公司的輸配電線若因線路故障而停電時，這種電源車可作緊急應變的用途，每一部電源車可發電400kVA，約可供應200個家庭的用電。全國的電力公司若都備有這種發電車，亦可隨時當作核電廠的緊急電源之一。
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| 圖10新型電源車 |
為應付外部電源的突然中斷，電廠本來就備有緊急用的柴油發電機。不管會不會受到海嘯侵襲，應該在高海拔地區備有柴油發電機，這種安全對策，迄今官方的安全指引書內並未有如此的指示，這是安全專家不可思議的疏失。這次福島事故所欠缺的安全措施，制定法規的當局對海嘯強度的認識可說是太鬆散了些43本的核電廠已將採取最新的對策。
目前女川電厰考慮在地勢較高的地區再設置3部大容量的氣冷式電源裝置。目前建築物內設罩的緊急發電機，在較高的地點亦備有同樣的電源設備。建築物外儲備柴油發電機用燃料9萬公升，為了預防地震，燃油槽則設置在地下。2012年這種發電機將測試運轉。
其他的防災對策一13.8公尺高的海岸邊，再構築3公尺高丶全長600公尺的防波堤，土壤中混含水泥作成堅固的土牆，2012年4月底前可完成。另一方面，如果17公尺以上的海嘯侵襲防波堤，則會滿溢過來，因此重要的機器另設置2公尺高的防波提防水，這項工程亦在2012年4月完成。
福島事故時，消防車不只是滅火，尚須充當反應爐與用過燃料池的注水之用，所以在最惡劣的情況下應準備消防車可用作供水用途。用過燃料貯存池均處在很高的位置，事先應準備並有效的聯繫，緊急時即可注水。
為維護所有機能的正常狀況，緊急對策室應維持正常的運作。2007年7月日本新潟縣中越沖的池震，日本柏崎核電廠辦公室建築的外壁曾經做了補強工程，建造新的避震構造，其他部分也都做了補強工程。
大海嘯帶來的教訓
觀察女川電廠，受到芮氏9級的地震尚能十分堅固的屹立不搖，可以證明構造的堅固，這是建造核電厰本來就要有的作法。福島核一廠遇到地震並沒有充分的應變，大海嘯來襲的預防準備不夠，這和美國三哩島事故與蘇聯車諾比事故不同，福島核災可說是海嘯造成的，核電廠對這種嚴酷的自然災害應採取防範措施。
海嘯因地震而引起，過去發生的地震和海嘯的大小，以及地震和海嘯分別的影響，其災害也有所差異。因此，在考慮採取各種不同程度的緊急對策時，應考慮世界各國遭受地震和海嘯的經驗，以最嚴重影響事件作為核電廠的基礎設計、安全基準，依這種經驗擬定十二萬分的安全對策是最重要的課題。
對於地震，各電廠是以地震震動加速度來要求耐震構造，具體的擬定對應策略。但是，對於海嘯，日本核能安全委員會於 2006年9月19日所決定核反應爐耐震設計審查指針(1981年7月20 日的改定版)的最後兩項「設施之供用期間，設想以外發生可能發生的海嘯，設施的安全機能以不受影響為原則」這是不太明確的指引。
日本是以技術和貿易立國，第二次世界大戰廣島和長崎受到核彈的洗禮，日後超越核子武器而改為和平應用核能；60年來核能發電歷經美國三哩島丶蘇聯車諾比以及福島事故的教訓，核能安全的問題應深深以此為鑒。
由此教訓，日本處在世界上地震丶海 嘯丶洪水等眾多災害的地區，未來核電廠的 設計要確立更高標準的安全基準。女川電廠的基地比13公尺的海嘯更高，建廠時的慎重考慮的確是未雨綢繆的遠見。在十幾公尺高的岩盤上建廠，雖然在抽取冷卻用海水時會大量消耗電能，是一項負面的因素，東北電力公司經過多方面考量下，作出先知一般的決定，真是明智之舉，也獲得了各界高度的評價。
來源： “Onagawa Nuclear Power Station Stands Robust-Wise Decisions of the Past Save It -, " Winter 2012 No.76, Plutonium
本文出自核能簡訊136期2012.6
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