原子力核電站的教訓(xùn)(植田 漢語全文)教材

1、福島核事故應(yīng)對對策與經(jīng)驗(yàn)總福島核事故應(yīng)對對策與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)結(jié)技術(shù)篇技術(shù)篇年月日財(cái)團(tuán)法人電力中央研究所植田伸幸演講概要 從技術(shù)角度分析福島核電事故的教訓(xùn)。 從教訓(xùn)中探討下一步發(fā)展的提案。 按照詳細(xì)的邏輯推理與意外事故詳細(xì)的解析方法的話，報(bào)告將會變得太長。以基本原理和基本知識為基礎(chǔ)，對此次事故做技術(shù)分析。2地震中心與核電站示意圖女川號機(jī) 524MW, 1984號機(jī) 825MW, 1995號機(jī) 825MW, 2002福島號機(jī) 460MW, 1971第一號機(jī) 784MW, 1974號機(jī) 784MW, 1976號機(jī) 784MW, 1978號機(jī) 784MW, 1978號機(jī) 1,100MW, 1979福島號機(jī)

2、1,100MW, 1982第二號機(jī) 1,100MW, 1984號機(jī) 1,100MW, 1985號機(jī) 1,100MW, 1987東海第二 1,100MW, 1978東通 1,100MW, 2005Google map3Google mapM9.03/11 14:463地震觀測記錄與基準(zhǔn)地震動（Ss）的比較示意圖比0.00.81.01.21.4東通1號機(jī)2號機(jī)3號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)號機(jī)東海第二南北東西上下福島第一福島第二女川（注：注：記錄到中途，并不是完整記錄）（方向不明）據(jù)估計(jì)，重要儀器沒有受到損害。今后將逐一詳細(xì)評估。觀測記錄：基礎(chǔ)地面上的最大加速度4輕水

3、反應(yīng)堆設(shè)施內(nèi)安全性能的重要度比較圖設(shè)備設(shè)備區(qū)分區(qū)分(1)設(shè)備區(qū)分設(shè)備區(qū)分(2)機(jī)器機(jī)器名稱名稱機(jī)器種機(jī)器種類類安全重要度安全重要度級別級別抗震抗震重要度重要度應(yīng)急發(fā)電裝置應(yīng)急內(nèi)燃發(fā)電機(jī)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)應(yīng)急內(nèi)燃發(fā)電機(jī)1級As增壓機(jī)supercharger 應(yīng)急內(nèi)燃發(fā)電機(jī)1級As冷卻水設(shè)備應(yīng)急內(nèi)燃發(fā)電機(jī)1級As反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)余熱除去系統(tǒng)（海水）海水余熱去除泵立形1級As反應(yīng)堆冷卻輔助系統(tǒng)反應(yīng)堆冷卻水泵電動機(jī)3級B電氣設(shè)備核電站主線輸電斷路器 ，啟動主線輸電斷路器 ， 負(fù)載用斷路器，安全元器件（配電盤 ）控制盤電源盤1級As常用元器件（配電盤 ）控制盤電源盤3級C內(nèi)燃發(fā)動機(jī)斷路器過流繼電器繼電器1級As其

4、他設(shè)備蓄電池及充電器直流蓄電池蓄電池1級As5地震后主要變化：福島第一核電站(1)年月日時分、發(fā)生地震運(yùn)行中的號機(jī)組由于地震加速度自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)核電站基地外的輸電塔因?yàn)榈顾?，使核電站失去了外部電源?應(yīng)急DG自動啟動主蒸汽隔離閥（MSIV）自動關(guān)閉號機(jī)組IC（應(yīng)急冷凝器）自動啟動、號機(jī)組RCIC（堆芯隔離冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng) ）手動啟動在此之后，隨著反應(yīng)堆壓力的變化采取手動控制。時分、海嘯襲來，失去全部的交流電源（6號機(jī)組的DG除外）問題：應(yīng)急為何沒有正常啟動。6應(yīng)急交流電源斷電的原因 應(yīng)急內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)（DG）：系統(tǒng) 機(jī)械損傷 海水灌水導(dǎo)致短路 冷去系統(tǒng)無法正常工作（冷卻系統(tǒng)泵的動力來源是DG）

5、缺少燃料（管道破裂，儲存罐損毀等） 應(yīng)急高壓主線：系統(tǒng) 機(jī)械損傷 海水灌水導(dǎo)致短路7冗長性（多重性）與多樣性同樣的裝置設(shè)置數(shù)臺及時1臺損壞或者操作失誤，也可以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行電源具有2套系統(tǒng)泵具有2套系統(tǒng)并列或前后設(shè)置裝備同一性能卻不同作業(yè)原理的機(jī)器設(shè)備防止由于一種原因?qū)е滤性O(shè)備失靈 2種類吸收中子的方案。 1.控制棒（固體）2.硼酸水（液體）冗冗長長性（多重性）性（多重性）（ （redundancy） ）多多樣樣性性（ （diversity） ）8多重性與共通原因故障航空機(jī)的例（液壓控制系統(tǒng)）機(jī)身斷面DC-10客艙與貨艙的分界線處的地板斷裂。將導(dǎo)致全系統(tǒng)失靈客艙貨艙客艙貨艙B-747即使客

6、艙與貨艙的分界線處的地板斷裂 、頂部的1系統(tǒng)還可以正常運(yùn)行壓力機(jī)艙破損，則導(dǎo)致全系統(tǒng)失靈共通原因故障共通原因故障Common cause failure由于共通的原因?qū)е露嘀叵到y(tǒng)同時失靈采用工作原理相異的系統(tǒng)加以組合。多多樣樣性性9各地海嘯高度0246810121416東通女川福島第一(14)福島第一(5,6)福島第二東海第二想定敷地高女川福島第一福島第二東海第二14號5,6號海嘯高度（1號南邊)東通（2.6m以下）10核電站防震設(shè)計(jì)審查方針 （中略） 對地震對核電設(shè)施的影響有明確介紹 防震預(yù)測有改進(jìn)的余地 沒有充分考慮到海嘯的影響對“殘余風(fēng)險(xiǎn)”要正面面對在方針中予以明確http:/www.n

7、sc.go.jp/shinsashishin/pdf/1/si004.pdf比如：（摘選）2006年9月19日日本原子力安全委員會11海嘯的教訓(xùn)和今后采取的對策12防震設(shè)計(jì)中沒有充分考慮到海嘯的規(guī)模沒有采取措施，應(yīng)對海水侵蝕導(dǎo)致安全設(shè)備的失靈，從而擴(kuò)大的事故的規(guī)模。為防止安全方面重要機(jī)器的損傷，應(yīng)在配置主要儀器的建筑物周圍加固防止進(jìn)水措施。 中期）根據(jù)此次教訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)入海嘯風(fēng)險(xiǎn)評估手法，將海嘯影響進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范統(tǒng)一。 在電站周圍建立防潮堤建筑物內(nèi)部的防水性能要加大。電線等主要部件要建立防水路線。 充分考慮到海嘯將設(shè)備及建筑物整體沖走的風(fēng)險(xiǎn)。并考慮對廠房的沖擊。 重新設(shè)置排水泵 將各類機(jī)器的備

8、用品，放置于海嘯影響不到的位置。建議（短期）（中期）日本原子力學(xué)會風(fēng)險(xiǎn)評估委員會已經(jīng)正式成立海嘯PSA分科會（5月6日）補(bǔ)充：完整的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究13內(nèi)部原因外部原因級別1 堆芯損傷級別放射性物質(zhì)釋放級別3 環(huán)境影響事故原因原子爐安全殼公眾危害地震火災(zāi)海嘯進(jìn)水火山外部電源喪失冷卻材料喪失冷卻材料泄漏功率異常冷卻材料減少地震*已經(jīng)建立起事故防止標(biāo)準(zhǔn) (*級別1的前提下）評估范圍事故進(jìn)展事故原因分析另外，停堆時PSA、PSA的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)建立地震后主要變化：福島第一核電站 (2) （，號機(jī)組）時分、失去所有的交流電源。根據(jù)日本原子力災(zāi)害特別措施法第10條第規(guī)定，經(jīng)判斷發(fā)生特別故障。 （，號機(jī)組）時

9、分開始、無法確認(rèn)應(yīng)急堆芯冷卻裝置（ECCS）的流水量。為什么會喪失冷卻功能呢？14輕水反應(yīng)堆核電站安全設(shè)計(jì)指南152001年3月29日日本原子力安全委員會http:/www.nsc.go.jp/shinsashishin/pdf/1/si002.pdf（抜粋）30分鐘內(nèi)汽輪驅(qū)動進(jìn)行冷卻冷卻系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)控制棒泵安全殼壓力容器燃料棒熱交換器海水泵電電氣氣溫度、圧力、水位等電電氣氣電電氣氣開關(guān)汽輪機(jī)泵大容量動力計(jì)量 控制1617福島第一核電站 1號機(jī)、BWR/3 、ECCS（應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)） 應(yīng)急冷凝器（IC）：號機(jī)1819福島第一核電站 2-5號機(jī)、BWR/4 、ECCS（應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)）堆

10、芯損傷的主要進(jìn)程 反應(yīng)堆停止失敗 余熱去除功能喪失（包括散熱器功能喪失） 外部電源喪失后直流電源也喪失 造成堆芯注水失敗，減壓失敗 計(jì)量及控制系統(tǒng)功能喪失 外部電源喪失后交流電源也隨之喪失 LOCA 無法向堆芯注水 廠房損壞20福島第一核電站的海嘯21海水泵因進(jìn)水導(dǎo)致失效冷卻功能喪失交流電全部喪失泵、計(jì)量儀器、開關(guān)等停止運(yùn)作http:/www.meti.go.jp/press/2011/04/20110413006/20110413006.pdf外部電源由于地震導(dǎo)致喪失汽輪機(jī)廠房內(nèi)應(yīng)急內(nèi)燃發(fā)電機(jī)進(jìn)水導(dǎo)致無法運(yùn)轉(zhuǎn)電源失效的教訓(xùn)22沒有進(jìn)行徹底的安全檢查電源喪失長期化，沒有阻止事態(tài)進(jìn)一步蔓延無法掌

11、握反應(yīng)堆內(nèi)的狀況(1) 確保電源車、小型發(fā)電機(jī)等多種電源(2) 設(shè)定交流電源完全失去場面，確保重要機(jī)器及堆芯監(jiān)視系統(tǒng)的電力供給。(3) 設(shè)置多臺發(fā)電機(jī)的情況下，事先鏈接電線。(4) 修改安全審查指針(5) 配置蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)等多種發(fā)電機(jī)。另外還要考慮到防震地面的建設(shè)。(6) 不僅依靠海水冷卻，還要準(zhǔn)備空氣冷卻式發(fā)電機(jī)。(7) 配置備用配電盤。(8) 與其他發(fā)電站（例如水力發(fā)電）實(shí)現(xiàn)電源共享(9) 在蒸氣汽輪機(jī)驅(qū)動堆芯注水泵上配置小型發(fā)電機(jī)，對控制用的電池進(jìn)行充電。建議（短期）建議（中期）冷卻系統(tǒng)全部喪失的教訓(xùn) 23海水冷卻對于海嘯來說是脆弱的只要有電源，導(dǎo)致堆芯損傷之前是有一定的時間間隔的(1

12、) 利用消防車對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行注水訓(xùn)練及配置相關(guān)硬件設(shè)施。(2) 將海水泵發(fā)動機(jī)等備用物品放到海嘯影響較小的地方。(3) 對海水泵進(jìn)行防水設(shè)施配置（例如防水墻和專用廠房的設(shè)置）。(4) 準(zhǔn)備出海水冷卻以外的冷卻系統(tǒng)。例如放置可以余熱清除的空氣冷卻機(jī)。(5) 考慮無需動力的自然循環(huán)。(6) 水源的多樣化（河川，水庫和防火水等）。必要的情況下，實(shí)現(xiàn)多重送電方式。建議（短期）建議（中期）為何要增加加固管道24安全殼壓力容器加固管道水消防車燃料棒冷凝蒸汽蒸気水放入水，可以冷卻燃料。將蒸汽（熱）帶入外部。余熱的發(fā)熱量并不是很大。（1天后0.5%左右）可以通過參照壓力和水位及其他參數(shù)，控制開關(guān)。防止圧力容器

13、和安全殼的壓力過高破損。25安全殼壓力容器燃料棒海水消防車氫氣爆炸不明方向H2：氫氣H2H2RRRRH2反應(yīng)堆廠房RR對環(huán)境氫氣結(jié)合器R：放射性物質(zhì)H2電氣氫氣爆炸的情況核電意外事故控制的教訓(xùn)26沒有充分考慮所有電源喪失的情況、沒有大面積的防止事故惡化。堆芯損傷及放射性物質(zhì)外泄以后，也沒有徹底討論事故控制的方法。(1) 作為可造作的事故控制對策，配備可以使用數(shù)日的備用電源。為保證空氣閥門的正常使用，常備氮素容器。i)重新配置堆芯重要數(shù)據(jù)測量儀器及排氣塔放射物質(zhì)監(jiān)視器測量儀器的電源。ii)配置氫氣結(jié)合器及應(yīng)急氣體處理電源系統(tǒng)。建議（短期）重新審視導(dǎo)致全電源喪失的原因，設(shè)置必要的設(shè)備。吸取教訓(xùn)，應(yīng)用到今后的事故控制中去。(3) 同一設(shè)施內(nèi)有幾臺核電站同時運(yùn)行時的事故應(yīng)急處理機(jī)制。建議（中期）氫氣爆炸的教訓(xùn)27氫氣爆炸導(dǎo)致廠房損壞沒有考慮到安全殼以外的爆炸。安全殼外的氫氣泄漏路徑不明確安全殼內(nèi)測量儀器及氫氣結(jié)合器等配置備用電源。對各種測量儀器進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)測。(2) 加