※ [本文转录自 Ecophilia 看板 #1DWFEWBU ] 作者: Waitingchen (Rejoyce ) 看板: Ecophilia 标题: [转录][论卦]日本福岛核电厂事故说明与评析(一) 时间: Thu Mar 17 01:30:06 2011 ※ [本文转录自 Gossiping 看板 #1DW72wA0 ] 作者: CMoya (修行中~ 请勿拍喂食) 看板: Gossiping 标题: [论卦]日本福岛核电厂事故说明与评析(一) 时间: Wed Mar 16 16:11:30 2011 以下文章已获清大工程与系统科学系 李敏教授 授权发表，希望以专业的角度有助於大家对此次核能事件的了解。 李敏教授毕业於麻省理工学院核子工程博士 研究专长: 炉心热流、核能系统、可靠度评估、双相流、电脑模拟计算 标题:日本福岛核电厂事故说明与评析 清大工程与系统科学系 李 敏 2011/3/14 内文如下: 3 月 11 日芮氏地震仪规模 9.0 级的强震袭击日本，造成东京电力株式会社 的福岛核能电厂发生辐射外释的严重事故，引起全世界的关注。截至目前为止， 事故还在持续演变中，以下简单介绍福岛电厂、说明核电厂的安全设计、尝试 交代事情发生的始末、并谈谈该事件对台湾未来能源政策的影响。 福岛电厂 日本东京电力株式会社是全日本最大，全球第四大的电力公司，拥有福岛一厂、 福岛二厂、与柏崎刈羽电厂三座核能电厂。福岛一、二厂分别拥有六部与四 部沸水式反应器，总装置容量为 469.6 与 440 万瓩。福岛一厂一号机为沸水式 反应器第三型 (BWR 3)、二~五号机为沸水式反应器第四型(BWR 4)、六号机为沸 水式反应器第五型 (BWR 5)；福岛二厂四部机组全为沸水式反应器第五型。基 本上，这三型沸水式反应器的设计非常类似，而第四型与第五型可以视为标准化 的机组。台湾核能一厂所采用的机型亦为沸水式反应器第四型，商转时间亦与福 岛一厂的三~五号机非常接近。 核电厂安全设计 核电厂的安全顾虑来自会释出辐射线的放射性物质。安全设计上采用多重的屏障 将放射性物质层层包覆，这些屏障包括燃料丸、燃料棒护套、封闭的冷却水系统 (压力槽与管线)、与围阻体。事故中，只要一层屏障能够发挥功能，放射性物质 就不会大量释放到外界环境，造成对民众与环境的伤害。三哩岛事故中，反应器 炉心已经熔毁，也就是前三项屏障均已丧失功能，但围阻体保持完整，成功的防 止了放射性物质的外释。围阻体的设计与事故中完整性的确保，是核电营运的重 大议题。福岛一厂一~ 五号机的围阻体设计为所谓的马克一型 (Mark I)，与 台电的核一厂类似。六号机的围阻体为马克二型 (Mark II)。 放射性物质会持续释出辐射，而辐射为能量的一种形式，核电厂安全最大的 挑战为，必须持续不断的将燃料丸中放射性物质释出之衰变热移除。事故发生後 ，正常系统无法使用时，须使用多重与多样之备用安全系统将冷却水注入压力槽 ，把热自系统移除。由於目前的核反应器的备用安全系统大都需要交流电为动力 ，故交流电源的可靠度为重要的考量，一般核电厂交流电的来源包括厂外电源、 每机组两台紧急柴油发电机，台湾核电厂尚有两机组共用之第五台柴油发电机与 气涡轮发电机 (Gas Turbine)。 沸水式反应器设有一套由蒸汽驱动的安全系统-炉心隔离冷却系统 (Reactor Core Isolation Cooling System, RCIC)，可由 Refueling Water Storage Tank (或称为 Condensate Water Storage Tank) 或 抑压池取水注入炉心，RCIC 的 动力来自压力槽的蒸汽，驱动汽机，带动泵，故不需要交流电，唯须要直流电才能 运转。蒸汽经汽机後，进入位於围阻体湿井的抑压池，抑压池再透过余热移除系统 (Residue Heat Removal System, RHR) 的抑压池冷却运转模式 (Suppression Pool Cooling Mode)，将能量透过热交换器，交给厂用海水系统 (此系统名称待确认！)。RCIC 运转只能将衰变热自压力槽移出至围阻体，若 RHR 故障或丧失交流电源，热无法自围阻体移除，(此类型事故称为 Loss of Long Term Heat Removal) 围阻体压力会持续上升。 反应器正常运转所使用的系统、备用的安全系统与电力系统的耐震能力需要 超过『安全停机设计基准地震』，核电厂设计基准地震的大小与电厂的位置与地 质结构有关，是以重力加速度来表示；在一定范围内若是有活动断层，是不准建 核电厂的；此外仍需调查在较大范围内活动断层的活动记录，再依理论计算该厂 址的设计基准地震值的大小。2007 年日本新泻地震超过东电柏崎刈羽核电厂的 设计基准地震，故电厂七部机组全部停止商转，加强设备的耐震能力，目前已有 四部机组回复运转。 为确保运转人员在事故发生时，能够采取正确的措施，核电厂有运转员必须 严格遵循的『紧急操作程序书 (Emergency Operating Procedure, EOP) 』， 逐步将机组带回稳定状态；若事故的演变超过设计基准，运转员要在应变组织的 协助下，依『严重事故处理导则 (Severe Accident Management Guidance, SAMG)』 ，采取非传统的措施，确保燃料被冷却水覆盖、维持围阻体的功能；以上非传统措 施包括引进海水进行冷却，而如何引进海水与引进的时机在『严重事故处理导则』 均有描述。『紧急操作程序书』与『严重事故处理导则』的遵循与了解，为电厂 运转人员与应变组织成员的训练重点。 若电厂的应变组织依程序书判定事故会持续恶化，围阻体有丧失功能的可 能，或者电厂已有放射性物质外释，就会通知地方与中央政府，依规定与规划进 行厂外的紧急应变。以上所述为所有使用核能的国家的标准做法，为核电厂安全 的一部分。 福岛电厂事故 根据美洲核能学会所提供的简单说明，事故(应该是一厂一号机的)发生的大 概情形为： 地震发生後，控制棒成功插入炉心，核分裂连锁反应停止；海啸将输配电系统冲 毁，造成厂外电源丧失(Loss of Offsite Power) (也许强震时即已丧失)；紧急 柴油发电机成功启动供电，紧急安全系统开始运作；柴油发电机供电一小时後停 止运转(Station Blackout)，原因为海啸造成柴油发电机燃料供应系统的故障， 紧急安全系统因没有交流电而无法运作；反应器可能发生小破口冷却水流失事故 (Small Break Loss of Coolant Accident)，造成冷却水的流失；此时仍可利用 汽机带动(不需交流电力即可运转)的『炉心隔离冷却系统』 ，将热导入围阻体 ；约8小时後，直流电耗尽後，控制阀无法动作，『炉心隔离冷却系统』 丧失功 能；在无法补水的状况下，炉心水位降低，造成炉心裸露，燃料棒护套温度上升， 锆合金材质的护套迅速氧化 (Metal Water Reaction)，产生大量氢气，燃料棒 内挥发性较高之分裂产物(碘、铯与惰性气体)自破裂的燃料棒释出，进入围阻体； 为防止氢气爆炸的发生，正常运转时，马克一号(Mark I)围阻体会充氮，故围阻 体内无氢爆的可能；但围阻体持续接受衰变热，温度与压力持续上升，达到设定 值时，运转员依『严重事故处理导则』进行围阻体排放措施 (Containment Venting)，透过间歇式的排放泄压，避免围阻体因过压而完全丧失功能，围阻体 排放造成氢气与放射性质进入反应器厂房，沸水式反应器的围阻体位於反应器厂 房内，电厂运转时厂房维持负压；氢气进入围阻体厂房後，与氧气接触，产生氢爆 ；反应器厂房设计时，故意将上层结构减弱，若发生厂房内部爆炸，会造成厂房的 上部解体，但不会伤到围阻体，这是为什麽网路照片显示，建筑物上半部於爆炸後 消失，只剩下钢筋，但下半部仍然完好；反应器厂房上部解体，经由围阻体排汽释 入反应器厂房的少量辐射物质已进入外界环境；但围阻体的功能未丧失，可以防止 放射性物质持续而大量的外释。 福岛电厂的人员应该还在持续努力将燃料维持在可冷却的状态，截至目前为 止，尚未到有围阻体丧失功能的报导。 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 61.58.174.56 --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 71.84.245.189 -- 男なら　谁かのために强くなれ 只要是男子汉　都会为某人而变坚强 齿を食いしばって　思いっきり守りぬけ 咬紧牙关　下定决心守护到底 转んでもいいよ　また立ち上がればいい 跌倒也无所谓　再站起来就好 ただそれだけ　できれば 只要做得到这个 英雄さ All Right！ 你就是个英雄了！（All right!） -- DOA 英雄 -- --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 111.80.186.210