是「事故」不是「核災」:回到2011/3/11那一天,福島第一核電廠到底出了什麼事?

福島第一核電廠共有 ❶❷❸❹❺❻共 6個機組。❶❷、❸❹、❺❻號機組兩兩一對,共用一個控制中心與排氣塔,部分管線也可互通。

2011/3/11那一天,福島第一核電廠只有 ❶❷❸號機組運轉中,❹❺❻號機組都在定期檢修期間,沒有運轉,原子爐內也沒有放置燃料棒。但在接下來五天內,❶❷❸❹號機組接連發生事故,明明海嘯發生當下沒有運轉的 ❹號機組也會發生氫氣爆炸,原因就在於 ❸號機組和 ❹號機組之間,有部分管線是相通的。

2016年,當時我曾經在部落格上分享NHK特別節目整理的福島第一核電廠事故 88小時內的時間軸。本文脈絡和舊文(舊文連結由此去)雷同,可擇一閱讀。

圖為福島第一核電廠 ❶❷❸號機組(由左而右)目前的外觀。圖片出處:東京電力公司網站

2011/3/11(Day 1)

14:46 發生東日本大地震,當時運轉中的 ❶❷❸號機組因為地震發生,將燃料插入控制棒,鈾-235核分裂連鎖反應終止。

當時三座機組都有成功停止原子爐運轉,然而,雖然三座機組都有成功停止鈾-235的核分裂連鎖反應,但 ❶號機組內部的餘熱沒有獲得控制,原子爐內部溫度過高,造成燃料中的反應物持續釋放α和β射線(α射線就是氦的原子核,β射線就是電子)反應生成新的生成物並持續產生熱能。

另一方面,14:46當下緊急停止原子爐運轉,造成原子爐內部的水蒸氣沒有地方可以跑,全部困在壓力容器內部的結果,造成壓力容器內部的溫度和壓力都飆高。

14:52 ❶號機啟動緊急冷卻水系統(非常用復水器,IC),讓水蒸氣可以自動導入冷卻系統冷卻。除了 ❶號機之外,其他的機組也靠著自動或手動的方式,啟動緊急冷卻水系統。

15:27 第一波海嘯抵達福島第一核電廠,靠近海岸海拔高度只有 4公尺左右的地區遭到淹沒。

15:35 第二波海嘯抵達福島第一核電廠,海拔高度約 10公尺左右的地區遭淹沒,海拔高度只有 10公尺的 ❶❷❸❹機組廠房內部水淹到 5公尺高。至於位處海拔高度約 13公尺的 ❺❻號機組,也發生廠房浸水的情況。

15:37 ❶號機組因為海嘯的關係,發生全交流電源喪失(Station Black Out, SBO),連直流電都無法使用。

❶號機組的緊急冷卻水系統因為海嘯來臨的關係,失去電源造成整個系統喪失功能。在斷電之前,暫時關閉的配管安全閥(SR弁),也因為斷電的關係失去功能,造成 ❶號機組的壓力容器內部再度因為水蒸氣的關係,溫度和壓力都上升。但少了緊急冷卻水系統,還是有一個辦法可以冷卻壓力容器內部的水蒸氣:原子爐的壓力抑制室還有液態水,當壓力容器內的水蒸氣經由管線接觸到壓力抑制室的液態水時,就能稍微冷卻。此外,原子爐內部的主蒸汽配管還有一個彈簧式的安全閥,當壓力容器內部的壓力超過預設值,就會自動打開洩壓。

然而,因為水蒸氣從壓力容器被送到壓力抑制室冷卻降溫,造成壓力容器內水量不足,壓力容器內部的液態水急速減少,到了 17:45左右,壓力容器內部的水位已經低於燃料棒最高點(部分燃料棒露出水面以上),露出水面的燃料棒無法調節溫度,持續發熱並造成燃料棒損傷。

15:38 ❸號機組發生SBO全交流電源喪失,但可使用直流電。

15:38 ❹號機組發生SBO全交流電源喪失,連直流電都無法使用(福島第一核電廠事故當天,❹號機組並沒有運轉)。

15:40 ❺號機組發生SBO全交流電源喪失,但可使用直流電(福島第一核電廠事故當天,❺號機組並沒有運轉)。

15:41 ❷號機組發生SBO全交流電源喪失,連直流電都無法使用。

18:56 ❶號機組內部露出水面的燃料棒無法調節溫度,燃料護套的鋯合金和水蒸氣發生反應產生氫氣。

19:23 ❶號機組內部所有的燃料棒都露出水面以上。

20:50 福島縣發布距離福島第一核電廠半徑 2公里區域的住戶避難指示。

21:23 中央的內閣總理大臣發布,距離福島第一核電廠半徑 3公里區域的住戶避難指示,半徑 3–10公里區域內的住戶在屋內避難,不要外出。

22:00 左右,❶號機組內部的燃料棒開始出現「爐心熔毀」(meltdown),燃料棒中心溫度達 2200°C以上。

隨著「爐心熔毀」(meltdown)的範圍越來越大,因高溫熔融成為液態的燃料棒流到壓力容器(爐心)底部。

22:11 ❶號機組內部呈現熔融態的燃料棒因為高溫熔破了壓力容器(爐心)底部,熔融態的燃料棒往下流至一次圍阻體(格納容器)底部。❸號機組到3/13早上 10:00左右,❷機組到 3/14晚間 20:00左右,也發生了同樣情況。

這些流到一次圍阻體(格納容器)底部的熔融態的燃料棒,溫度極高又沒有任何物質可以冷卻它們,反而是這些熔融態燃料棒的高溫加熱起一次圍阻體(格納容器)內部剩餘的水,一次圍阻體(格納容器)充滿了水蒸氣還有因燃料護套的鋯合金和水蒸氣發生反應產生的氫氣。這些水蒸氣和氫氣先是一次圍阻體(格納容器)內,接著往上逸散到 ❶號機組廠房最高處。

2011/3/12(Day 2)

05:44 內閣總理大臣發布,距離福島第一核電廠半徑 10公里區域的住戶避難指示。

15:36 累積在 ❶號機組頂樓的水蒸氣和氫氣,因不明原因引火,發生「氫氣爆炸」。

18:25 內閣總理大臣發布,距離福島第一核電廠半徑 20公里區域的住戶避難指示。

2011/3/13(Day 3)

10:00 ❸機組到內部呈現熔融態的燃料棒因為高溫熔破了壓力容器(爐心)底部,熔融態的燃料棒往下流至一次圍阻體(格納容器)底部。

2011/3/14(Day 4)

11:01 累積在 ❸號機組頂樓的水蒸氣和氫氣,因不明原因引火,發生「氫氣爆炸」。

20:00 ❷機組到內部呈現熔融態的燃料棒因為高溫熔破了壓力容器(爐心)底部,熔融態的燃料棒往下流至一次圍阻體(格納容器)底部。

2011/3/15(Day 5)

06:10 左右,觀測到巨大聲響及振動。原因是 ❸機組內部的氫氣,透過 ❸機組和 ❹號機組共通的管線,流到 ❹號機組內部。然後 ❹號機組內部因不明原因起火,發生「氫氣爆炸」。

11:00 內閣總理大臣發布指示,要求距離福島第一核電廠半徑 20–30公里區域的住戶在屋內避難,不要外出。


總結來說,福島第一核電廠事故就是海嘯引發核電廠內部電源喪失,失去冷卻功能,造成燃料棒溫度過高,燃料棒熔融,燃料棒的鋯合金護套和水反應產生氫氣,最後引發「氫氣爆炸」,導致放射性物質外洩到廠房外。

所以福島第一核電廠事故就是「事故」,不是什麼「核災」。日文也都是用「事故」來描述福島第一核電廠事故。如果真的要說「核災」的話,也許車諾比事故會比較接近「核災」,但歷史上從來沒有任何一個核電廠是因為核反應而發生爆炸的案例,也就沒有什麼「核災」。

福島第一核電廠事故就是「事故」,而這個事故的原因就是因為發生海嘯,發生了一個福島第一核電廠在設計上,無法抵抗的海嘯,導致核電廠內部全電源喪失。但事實上,這其實是可以避免的事故 — — 福島第一核電廠沒有做好海嘯應對措施,也沒有充足的備用電力或緊急爐心冷卻系統(台灣是第一個設計出緊急爐心冷卻系統的國家)。

福島第一核電廠沒有考慮到海嘯問題,可以算是應注意能注意而未注意的人為疏失,但考慮到附近的女川電廠或福島第二核電廠都能挺住海嘯的攻擊,福島第一核電廠事故,真的就是一起事故,而不是什麼「核災」。

所以拜託華文界不要再用什麼「核災」來稱呼福島第一核電廠事故,

福島第一核電廠事故,就是一個因為海嘯而引發的「事故」。

https://www.youtube.com/watch?v=0zqFub5BBVs

參考資料

  • 「検証 福島原発 1000日ドキュメント」、『ニュートン別冊』、ニュートンプレス、2014年5月。
  • 石川迪夫(2014)『考証 福島原子力事故:炉心溶融・水素爆発はどう起こったか』、日本電気協会新聞部。
  • 原子力資料情報室編(2016)『検証:福島第一原発事故』、七つ森書館。