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福島第一核電廠事故

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福島第一核電廠事故是2011年3月11日在日本福島第一核電廠發生的核事故,由日本東北地方太平洋近海地震和伴隨而來的海嘯所引發。這起事故在國際核事件分級表 (INES) 中被分類為最嚴重的7(特大事故)。2015年3月調查發現,爐心內所有核燃料都已熔毀[1]。這起事故是東日本大震災的次生災害之一[2]。截至2019年3月,這起事故造成的受災區域面積幾乎與名古屋市相同(337km2[3]

福島第一核電廠事故
Fukushima I by Digital Globe.jpg
攝於2011年3月16日
從左到右分別為4、3、2、1號機
日期2011年3月11日 (2011-03-11)
時間14時46分 (日本標準時間)
地點福島縣雙葉郡大熊町大字夫沢字北原22號
坐標37°25′17″N 141°1′57″E / 37.42139°N 141.03250°E / 37.42139; 141.03250
結果國際核事件分級表(INES)7[注 1][4]
死亡地震、洪水導致的死亡人數 2人(4號機汽輪機廠房內)[5]
其他原因死亡人數 2人[5][6]
此次事故導致的間接死亡人數 1,600人[7]
受傷地震受傷者 6人[5]
1、3號機氫氣爆炸受傷者 15人[5]
可能受到核放射線[5]
員工30人(放射線劑量超過100 mSv的人數)
居民 88人(參加清理核污染的人數)
其他原因受傷者 19人[5]
財產損失21.5兆日元[注 2]
福島第一核電廠事故在日本的位置
福島第一核電廠事故
東京電力
東京電力
福島縣政府
福島縣政府
福島第一核電廠

概要[編輯]

東北地方太平洋地震於2011年3月11日發生時,福島第一核電廠的1-3號機正在運行,4-6號機停機處於定期安全檢查狀態。地震後,1-3號機的所有反應爐自動停止了。地震引發了電源故障,導致機組失去了外部供電[8] ,但還是成功啟動了應急柴油發電機。

地震發生約50分鐘之後,最高高度約為14~15米(電腦分析後得出的高度為13.1米)[9]海嘯襲擊了核電廠,設置在地下室的應急柴油發電機淹沒在水中而停止運行。此外,電器、水泵、燃料罐、緊急電池等大部分設備受損或被水沖走[10],核電廠陷入了全廠停電(Station Blackout,縮寫:SBO)。因此,水泵無法運行,不能繼續向爐心和用過燃料池注入冷卻水,也就不能帶走核燃料的熱量。由於核燃料在停堆後仍然會產生巨大的衰變熱,如果不繼續注水,爐心內就會開始空燒。最終,核燃料會因自身放熱而熔化。

在1-3號機中,由於燃料組件的包殼熔化,包殼中的燃料顆粒落到反應爐壓力槽底部,形成了爐心熔毀。熔化的燃料組件溫度極高,熔穿了壓力槽底部,並熔化了控制棒插入孔和密封處,一部分燃料從開孔處落入反應爐安全殼。此外,由於燃料本身的高溫以及安全殼中產生的水蒸氣和氫氣引起的壓力急劇升高,安全殼受到了部分損壞[11][12],1號機組的管道部分也已損壞[13]

另外,1-3號機熔毀的爐心向反應爐、汽輪機廠房內釋放了大量氫氣,導致1、3、4號機發生了氫氣爆炸,廠房和周圍的設施被嚴重損壞(雖然在事故發生時4號機處於停機狀態,但是氫氣很可能從3號機通過兩個機組共用的排氣管進入4號機,因為該管道在停電時是打開的[14][15][16]

事故中的一系列事件在周圍環境中泄漏了大量放射性物質,包括排氣泄壓操作、氫氣爆炸、安全殼破損、管道蒸汽泄漏、冷卻水泄露等。1-3號機相繼發生爐心熔毀,1、3、4號機發生氫氣爆炸,使得這起事故成為了前所未有的特大核事故[17][18]

事故中向大氣中泄漏的放射性物質量有多種說法。根據東京電力的推算,共泄露了大約90萬兆Bq的鈾元素,大約相當於車諾比事故520萬兆Bq的六分之一[19][20]。截至2011年8月,平均每半月泄露2億Bq(0.0002TBq)的鈾元素。[21]。放射線量在每年5西弗(mSv)以上的地區大約有1800km2,其中每年20mSv以上的則有500km2[20]

2012年,日本政府將福島第一核電廠周圍20km圈內的地區作為警戒區域,圈外放射線量高的地區作為「計劃中的避難區域」,共計約10萬居民撤離。2012年4月,根據地區的放射線量重新指定了準備解除避難指示區域、限制居住區域、返回困難區域。原則上不允許進入返回困難區域。2014年4月,一些地區逐漸解除了避難指示。2020年3月,全部準備解除避難指示區域及限制居住區域都已解除避難指示,但返回困難區域除了一部分以外仍然保持避難指示。

事故內容[編輯]

事故經過[編輯]

各反應爐的配置圖
(基於日本國土交通省國土畫像情報(彩色航拍)製作。攝於1975年,當時3-6號機在建設中)
6號機在靠近相馬市的一邊
4號機在靠近磐城市的一邊

地震與海嘯造成的電源喪失[編輯]

日本近海的牡鹿半島2011年3月11日14時46分發生了東北地方太平洋地震。福島第一核電廠所在的大熊町震度為6,記錄到的最大加速度為550,是福島第一核電廠最大加速度設計基準的126%[22][23][24]。超設計基準的地震導致設施內外出現了多處破損。作為參考,與其他地震相比,阪神大地震中測得的最大加速度為818伽[25]。截至事故發生為止,世界最大加速度的地震是載入金氏世界紀錄[26]2008年6月14日岩手宮城內陸地震(4022伽)[27]

地震時正在運行的1-3號機在自動插入控制棒後已緊急停堆英語Scram。核電廠供電系統的六個輸電塔中有一個[注 3]在地震中倒塌[28],致使5-6號機失去外部電源。隨後,1-4號機由於斷線、短路以及設備故障等原因同樣失去了外部電源[29]。停電的廠房內又有的地方大量積水[30],工作人員只得緊急撤離。

失去了外部電源後,一段時間內成功啟動了緊急電源柴油發電機。但是地震發生後41分鐘的15時27分,從太平洋打來了第一波巨大的海浪[31],之後又數次襲擊核電廠。海嘯越過防波堤,嚴重損壞核電廠內的設施,並淹沒了地下室、豎井。設置在地下室的1-6號機的緊急電源遭到淹沒[32]。海水循環冷卻泵及燃料箱也被沖走了。

結果,1、2、4號機失去了所有電源,3、5號機失去了交流電源,導致爐心應急冷卻系統(ECCS)和冷卻水循環泵無法運行。此外,海嘯還破壞了海水冷卻系統(RHR)[33]。爐心停堆後,核燃料在很長一段時間內仍會繼續產生衰變熱。因此,如果長時間缺乏冷卻,就會發生過熱,從而導致嚴重事故。

如果無法冷卻燃料棒,爐心溫度就會持續升高。爐心內的冷卻水汽化後,水位會持續下降,同時蒸汽會導致壓力槽和安全殼中的壓力升高。最終,燃料顆粒包殼管(鋯合金材料)熔化,與水發生化學反應而產生大量氫氣。除非採取有效措施,否則可能在數十小時內爆炸。

為了防止這種情況,需要通過使安全殼內的蒸氣向外部釋放(排氣泄壓)來降低安全殼內的壓力。但是,排氣也會釋放放射性物質,所以這是作為避免最壞情況的最終手段。通常的泄壓方式稱為濕式排氣(也被稱為PCV排氣),其中安全殼中的蒸汽排出前會經過壓力抑制室中儲存的水,以除去大部分放射性物質,然後才釋放到外部。而乾式排氣則將蒸汽直接釋放到外部,因此會比濕式排氣釋放更多的放射性物質。

由於停電,不僅失去了反應爐的冷卻功能,而且指示反應爐狀態的各種儀表也不工作,再加上停電的核電廠內缺少照明和通訊功能,使得處理事故極為困難。遭到海嘯襲擊的核電廠現場還有大量磚瓦碎片、雜亂的車輛和油罐等,阻礙了救災物資和車輛的運輸。持續的海嘯警報和反覆發生的餘震也經常迫使現場人員中斷工作。

1號機最早停止注水,事故發生第二天即爐心熔毀、氫氣爆炸。2號機蒸汽渦輪驅動的爐心隔離冷卻系統則奇蹟般地連續向爐心中注水3天。還殘有直流電源的3號機組也繼續注水了2天。這是因為這兩個機組雖然失去了交流電源,但爐心隔離冷卻系統(RCIC)、高壓注水系統(HPCI)及其蒸汽渦輪驅動的注水裝置還能運行。

但是,隨後的停電時間超過了核電廠設計時假設的最長停電時間8小時,緊急電池也耗盡了。地震和海嘯造成的交通擁堵導致電源車延誤,再加上抵達現場的62輛電源車中只有一輛與反應爐電壓相匹配,使得電源車的輸出不足;由於唯一的受電設施被淹沒,地震發生後第二天搭建了臨時電纜,但打開僅6分鐘後就在1號機的氫氣爆炸中炸毀;日本自衛隊駐日美軍的發電車由於重量過大而無法通過直升機空運;在一系列因素的影響下停電時間被大大延長了[34][35][36]

1號機事故後續發展[編輯]

1號機(位於37°25′22.7″N 141°1′58.7″E / 37.422972°N 141.032972°E / 37.422972; 141.032972 (福島第一核電廠「一號機組」)[37]在3月11日14時46分地震發生後,在14時52分自動啟動了用於冷卻爐心的隔離冷凝器[38]。但是,隔離冷凝器隨後被切換到了手動操作,並反覆啟動和停止。現場人員稱這是為了避免壓力下降過快導致爐心破損[39]海嘯於15時半左右襲擊了核電廠,並在15時50分淹沒了緊急電池,使隔離冷凝器無法工作。儀表、電動閥門也同時失去了電源。東京電力在17時出動了電源車,但由於地震和海嘯造成堵車而在路上無法前進,18時20分向東北電力請求幫助後,電源車到達時已是22時[40]。這時又遇到了海嘯襲擊和電源電壓不一致的問題,結果到了第二天的3月12日15時為止也沒有連接上。

另一方面,11日19時30分1號機的燃料棒由於冷卻水蒸發引起的水位下降而完全暴露在空氣中,並開始了爐心熔毀。20時50分啟動的柴油驅動泵也在第二天的12日1時48分停止運行[41]。所有燃料被認為在第二天12日6時左右時融毀。[42]綜上所述,1號機被認為在地震發生後5小時內燃料暴露,15小時內爐心熔毀

11日從傍晚至夜間,隔離冷凝器一直處於停止工作的狀態,但東京電力誤以為隔離冷凝器還在繼續注水。(參見後文)11時23分左右檢測到1號機爐心壓力異常上升,安全殼的壓力達到了設計強度的1.5倍。因此,3月12日0時6分左右,廠長吉田昌郎日語吉田昌郎下達了準備實施排氣泄壓的指示。[43]

3月12日,經濟產業大臣海江田萬里在知道有各種風險,如放射性物質向大氣中大量泄漏,或者用於防止氫氣爆炸的氮氣泄漏的情況下,仍然下達了實施排氣泄壓的命令。[44][45]內閣總理大臣菅直人也在視察核電廠時指示儘快進行排氣泄壓工作。但是,由於操作手冊的缺陷,以及現場的強放射線等原因,泄壓操作十分艱難。終於,在14時30分確認泄壓成功了[46][47][48]

1小時後的3月12日15時36分,1號機組反應爐廠房發生氫氣爆炸而嚴重受損[49]。爆炸的瞬間被福岡中繼局日語富岡中継局(位於37°17′14.7″N 140°57′4.9″E / 37.287417°N 140.951361°E / 37.287417; 140.951361 (福島中央電視台福岡中繼局))的公共攝像機所捕捉,該攝像機自2000年被福島中央電視台設置在核電廠旁約17公里處[50][51][52]。視頻中的1號機爆炸發生時沒有可見的火焰,爆炸後有白煙在地面上擴散開來。氫氣爆炸的原因有多種說法,如破損的爐心向反應爐廠房內充滿氫氣;或進行泄壓操作時含有大量氫氣的蒸汽流入反應爐廠房的操作室[53]

3月12日15時40分,福島中央電視台拍攝的視頻僅在福島縣當地播出[50]。1小時10分鐘後的16時50分於日本新聞網在全國網絡播出[50]。總理官邸通過這個視頻了解了實時情況。儘管這個視頻目前已在全球傳開,但發生當日在日本國內播出的電視台只有日本新聞網。

氫氣爆炸中飛出的碎片不僅造成了人員受傷,而且還使得2號機水泵電纜鋪設作業功歸一匱[54]。另外,爆炸時噴出的氣體使2號機的脫落板脫落,反應爐廠房內部暴露在外[54]

3號機事故後續發展[編輯]

日本自衛隊向3號機注水

3月12日11時36分,3號機的緊急電池仍有電,但是爐心隔離冷卻系統(RCIC)的注水異常停止了。一小時之後的12時36分,高壓注水系統(HPCI)檢測到RCIC異常停止而接替RCIC,並持續工作約14小時。但是高壓注水不能一直持續下去,於是RCIC於13日2月42分被手動停止。如果要切換到柴油驅動的消防泵,就必須打開主蒸汽泄壓安全閥(SR閥)以降低爐心壓力。但是,SR閥又無法打開,注水因此中斷了大約7小時[55]

因此,在3月12日4時15分,爐心開始暴露在空氣中[56]。8時41分成功進行了排氣泄壓操作,1小時後,由消防車提供水源,成功通過柴油驅動的消防泵進行了注水。但是,水源於12時20分用盡。[56]13時12分換用海水繼續注水,但由於水位不足,頂部的燃料棒仍然暴露在空氣中。2014年8月6日東京電力發表的重新分析結果中稱,3號機的爐心熔毀從3月13日上午5時半左右開始。3月14日7時左右,大部分燃料已穿過壓力槽底部而落入安全殼[57][58][59]

3月14日11時1分,反應爐廠房的操作台上方,發生了與1號機組一樣的氫氣爆炸。用過燃料池附近立刻燃起了大火,黑煙滾滾上升。大量的磚瓦被拋向數百米高空,造成7人受傷,搶險作業也遭中斷。其後數日裡,3號機組廠房上經常能看到黑煙。儲存廢棄核燃料的用過燃料池被推測已經沸騰,因此自3月17日開始,自衛隊的直升機和消防車開始向燃料池注水。

2號機事故後續發展[編輯]

停電前2分鐘的11日15時39分,爐心隔離冷卻系統(RCIC)被手動啟動,並繼續維持了3天。啟動RCIC時必須要有直流電源,如果在停電前未能成功啟動RCIC,極有可能導致爐心失去其全部冷卻能力,並立刻造成爐心損壞[60]

RCIC注水於14日13時25分停止[54]。19時過後,安全殼乾井壓力開始上升,21時左右發現壓力槽和安全殼的壓力基本相同,由此可以推斷壓力槽已經破損[61]。雖然考慮了2號機也會產生氫氣的情況,但實際上由於1號機爆炸中2號機的脫落板脫落,氫氣從開口釋放到外部,最終沒有發生氫氣爆炸。東京電力無論是濕式排氣還是乾式排氣的嘗試全都失敗了,這樣繼續下去的話壓力槽的破壞可能要比之前的大出幾個數量級,現場立刻被緊張的氣氛包圍。東京電力向政府申請從核電廠撤退以確保工作人員的安全,但被認為該申請具有「全面撤退」的意味而遭到拒絕。(詳請參照後文) 。安全殼的壓力在600-700kPa的高壓下(約設計強度的1.5倍)保持了至少7小時[61]

15日6時14分左右,突然傳來了巨大的爆炸聲,同時壓力抑制室的壓力計示數為0[62]。考慮到壓力抑制室可能已經破損,工作人員從核電廠撤離,現場只留下了最少數量的必要人員。但是,最後發現其實只是壓力計的故障[63]。爆炸聲後來發現是同時間段的4號機氫氣爆炸[64],根據東京電力對地震儀解析得出的結論,爆炸聲發生的正確時間是6時12分,位置來自4號機,而這一時間段發生的爆炸聲只有這一個[65]。但也有人認為此時2號機壓力抑制室實際上已經損壞[61]

15日7時25分,檢查員發現安全殼內仍然保持在730kPa的高壓,但11時25分檢查員返回核電廠後再次確認發現壓力低至155kPa,由此推斷安全殼破損發生於這段時間[66][67]。15日從2號機泄露的放射性物質是整起事故中最多的。1號和3號機都成功進行了排氣泄壓,但只有2號機泄壓失敗,放射性物質直接從安全殼泄露[68]。但是,還沒有達到吉田所長所擔心的「決定性的破壞」,迴避了最嚴重的情況 (詳請參照後文)。這一天泄露的大量放射性物質最初被南風吹向關東地方,後來風向變為西北,傍晚隨雨落入土壤,形成了沿核電廠西北方向延伸的帶狀高濃度污染區域。

4號機組氫氣爆炸[編輯]

15日6時14分左右,突然傳來一聲巨大的爆炸聲,並伴有強烈的震動,緊接著發現4號機反應爐廠房出現了破損[69]。雖然可以推測4號機反應爐廠房也發生了氫氣爆炸,但卻不像1號與3號機一樣留下了爆炸時的影像。4號機處於定期檢查中,因此爐心沒有裝載核燃料[70],但由於3號機與4號機共用一個排氣筒,因此推測3號機泄露的氫氣通過連接排氣筒的管道進入4號機,從而發生了爆炸[71]。由於當時廠房失去了電源,切換閥門的動作停止,氫氣才得以從3號機泄露入4號機。像1、2、3、4號機這樣相鄰的反應爐廠房之間共用排氣筒的設計也被指出存在問題。氫氣爆炸導致4號機的用過燃料池暴露在外,人們擔心用過燃料失去冷卻水而過熱,但實際上冷卻水還剩餘很多,核燃料仍淹沒在水下。15日9時38分確認廠房內發生了火災,不過11時火勢已自然熄滅[69]。16日5時45分左右再次出現火情,6時15分又發現現場沒有火。由於旁邊的3號機附近放射線量極高,前往現場進行確認變得十分困難。

5-6號機[編輯]

5-6號機所處的位置比1-4號機高,因此海嘯造成的影響更小。只有一台設置在6號機高處的柴油發電機海嘯中沒有損壞而正常工作,這台發電機在後來被兩個機組輪流使用,避免了全廠停電,從而保證了核燃料的冷卻[72](請參考#地震と津波による電源喪失と原子爐の破損の進行)。1-4號機所處的位置原是海拔35米的丘陵,後來在修建核電廠時被剷平為接近基岩的海拔10米(→福島第一原子力発電所#各原子爐の建設),因此緊急電源也設置在地下一層。5-6號機的海拔高度為13米,而福島第二核電廠的海拔高度為12米。海拔高度的差異與海嘯損害的程度直接相關。在現場,從比較高的5號機附近的場地拍攝了核電廠周圍逐漸被海浪覆蓋的樣子[73]

善後工作[編輯]

善後工作的目的是將反應爐保持在低溫停止狀態,具體措施是通過水泵車或架設臨時水泵,將冷卻水注入爐心與用過燃料池後再進行排水。初期水源直接使用海水,後來改用福島県雙葉郡大熊町水壩貯藏的淡水。7月上旬,雖然該工作尚未完成,但已從一直以來的注水完全轉為了使用阿海琺Kurion日語キュリオン除污設備進行的冷卻水循環。8月,東芝等公司開發的SARRY日語サリー (機械)更進一步加強了處理能力。此後一直在進行使事態結束的努力。

現場的工作人員和技術人員在苛刻的條件下進行著事故善後工作。他們由於最初的人數而被讚譽為「福島50死士[74]

修理汽輪機廠房前必須排出污染水,因此爐心注水工作、汽輪機排水工作與機器人的調查工作同時進行[75][76][74]。反應爐廠房內有極高的放射線,使得現場人員無法進入,管道故障狀況的調查與故障的維修變得難以進行。並且由於很多儀表及電氣系統都發生了故障,現場人員無法把握反應爐的詳細信息。為了幫助現場人員分析情況,使用了「核災害用機器人日語レスキューロボット」進行調查與信息收集工作。

4月17日,東京電力發布了從2011年10月開始到2012年1月為止的善後工程表,將爐心低溫停止分為了2個步驟[77]。進行的順序主要是:

  1. 使用遙控設備嚴格監控工作人員的放射線劑量和健康狀況,預防放射綜合症等疾病。
  2. 為了讓工作人員可以進入廠房,並且防止污染向周圍環境中泄漏,確保將廠房內含有放射性物質的水轉移到可以安全保管的地方。日後再進行淨化。
  3. 為了讓工作人員可以進入廠房,過濾廠房中的空氣以降低放射線量。
  4. 工作人員進入廠房後先修理水位計和壓力計,以更準確地掌握情況。然後,根據掌握的情況選擇對應合適的冷卻方式。在這過程中,為了避免壓力降低空氣流入而發生氫氣爆炸,需要繼續注入氮氣。
  5. 加固4號機用過燃料池底部,以防損壞。
  6. 儘快建立基於空氣冷卻的冷卻水循環系統,達到低溫停止狀態。

為了減少妨礙工作的放射線,同時減少空氣污染,進行了以下措施:[78]

  1. 在現場噴灑飛散防止劑(樹脂乳液)。
  2. 用遙控工程車移除被污染的磚瓦碎片。
  3. 用特殊覆蓋物覆蓋住反應爐廠房。

2011年12月16日,日本政府稱反應爐已達到了低溫停止狀態,宣布「核電廠的事故已經結束了」。福島縣知事則反駁稱事故還尚未結束。

2013年3月18日,1、3、4號與共用用過燃料池停電,暫時失去了冷卻循環能力,但20日清晨修復了配電箱並恢復了冷卻能力[79]

ALPS運轉情況[編輯]

2012年10月,東芝完成出了能從污染水中除去以外62個核素的「多核素除去裝置」ALPS的開發工作(英文:Advanced Liquid Processing System,日文簡稱:アルプス,與日語「阿爾卑斯」諧音)[80][81]。2013年3月25日,原子力規制委員會日語原子力規制委員会 (日本)根據運行實驗的評價[82]批准了對原子爐施設保安規定的修改以進行試運行,並發表文章稱東電的試運行(熱實驗)將在月內開始。ALPS擁有3個系統,每天能處理250噸污染水。其中1個系統在3月下旬開始進行運行實驗。4月開始試運行的A系統,在6月15日由於儲水罐被腐蝕而發生了漏水的問題。7月25日,東電明確了問題所在:儲水罐厚約7毫米的焊接部分,在被污染水所含的氯離子和次氯酸腐蝕後,出現了細微的裂痕。因此,東電決定在罐子內放入橡膠,對於已經開始試運行的B系統,也在8月初停止運行並對儲水罐進行修補。還沒有開始試運行的C系統同樣採取此修補措施。至此,全部系統都已停止。9月中旬計劃重新啟動1個系統。預計在年內開始正式運行[83]。由於氚無法去除,有計劃將摻有氚的污染水進行稀釋後排放到海洋中,但有很多漁民對此持反對意見,而且難以確定排放的具體時期。在這一點上,東電方面堅稱氚是安全的[84],但對此有很大爭議[85][86]

事故後各反應爐狀態[編輯]

2015年,使用緲子對反應爐內部進行透視,結果發現1號機的核燃料全部融毀並落入了壓力槽底部,同時也有一部分從壓力槽底部漏到安全殼底部[87]。2號機的燃料中有七成以上融化後落入容器底部,2016年7月調查發現落下的核燃料大都在壓力槽的底部[88][89][90]。另根據2014年東電的分析,3號機大部分的核燃料都穿過了壓力槽的底部而落入安全殼[57]

2011年5月24日,東京電力發文稱,根據測得的壓力數據,在1號機安全殼發現有直徑7厘米的孔,2號機的安全殼則有兩個直徑10厘米的孔[91]。這說明事故可能不僅是爐心熔毀,還可能進一步造成了爐心熔穿。

5月26日,東京電力發文稱,5月20日測量顯示1-3號機每個機組都產生1000kW-2000kW的衰變熱,地震之後半年內一直保持在1000kW左右[92]。鈾燃料熔化了包殼,仍在繼續從壓力槽、安全殼以及管道的破洞、2號機壓力抑制水池的破洞中向外部環境中泄露放射性物質。3號機爐心使用的燃料是混合氧化物日語プルサーマル製成的MOX燃料,除了以外還含有[93],因此其對大氣、海水和地下水的泄露被尤為關注。

2019年2月13日,東京電力使用機器人進行了一次調查,以確認2號機中沉積物的硬度,這些沉積物被認為是熔毀的核燃料。這次調查是對爐心熔毀的1-3號機進行的首次接觸調查。根據策略,調查結果將用於幫助確定核燃料取出的計劃。計劃中,取樣調查將在2020年下半年進行。核燃料的取出預計將於2022年正式開始[94][95]

污染水泄露[編輯]

2013年7月22日,在事故發生之後兩年又幾個月,東電表示核電廠內的放射性污水正洩漏流入太平洋,當地漁民與核子監督機構的專家早就懷疑會發生這問題。[96]而東電先前堅決否認這問題的存在。因此,日本首相安倍晉三命令政府介入處理這緊急問題。[97]8月20日,核電廠又發生一起事件,多達300噸的高放射線濃度污水從污水儲存槽外洩。這污水足以危害附近工作員工的健康。這次污水外洩事故被評為國際核事件分級表中的第三級。[98][99]8月24日,東電表示,導致福島第一核電廠蓄水罐大量洩漏放射性污水的原因是由於蓄水罐變形。此前東電曾經用橡膠圈對蓄水罐進行了密封,防止蓄水罐變形,但是,近日橡膠圈可能已經因老化而喪失功能。[100]8月26日,日本政府採取緊急措施,直接出面解決外洩問題,避免這問題變得更嚴重,這動作顯示出政府對東電缺乏信心。[101]9月3日,日本政府準備投入470億日元經費阻止汙水外洩,並且建設凍土牆與除汙裝置。[102]9月19日,日本首相安倍晉三親自視察核電廠並且作出指示,除了先前除役的四個反應爐以外,完好但停機的第五、六號反應爐也應報廢,專心處理汙水問題。安倍說:「此行目的正是要親自見證。」[103]

指控[編輯]

2019年9月19日,東京地方裁判所對東京電力公司3名前高管福島核事故責任案做出最終判決,認定東京電力公司前會長勝俁恆久日語勝俣恒久等3人無罪。檢方先前認為東京電力公司預測了發生巨大海嘯的可能性,但沒有採取應有對策,要求判處東京電力公司3名高管5年有期徒刑。被告辯護律師則稱,被告無法預料到巨大海嘯,即使採取對策也無法防止事故發生。無罪判決宣布後,原告支持者在東京地方裁判所外進行了抗議[104]

放射線影響[編輯]

核電廠周圍放射線汙染區域圖(3月30日-4月3日)。
3月份福島縣的放射線水平
沿海岸線海水的銫-137汙染狀況,從3月21日至5月5日。

事故中發生的氫氣爆炸事件令日本政府不得不下令使用海水來冷卻反應爐[105]。事故發生後,東京電力公司為了促使核子反應爐降低氣壓而將堆內氣體排放到大氣層,為了冷卻核子反應爐而向堆內注入大量冷卻水,之後又排放入大海。這些危機處理措施以及其它的意外與失控事件使得福島核子反應爐內的放射性物質持續大規模泄漏。[106]3月12日,日本內閣官房長官枝野幸男發布緊急避難指示,要求福島核電廠周邊10公里內的居民立刻疏散,以免遭受核放射線的影響,在第一次轉移約45000人以後,枝野幸男又宣布避難半徑擴大為20公里。[107][108]英、法等國顧慮到放射線性汙染的危險擴散,也分別通知國民快速考慮離開東京。[106]福島核事故更導致在全世界都測量到微量放射線性物質,包括碘-131銫-137(半衰期為30年)在內。大量放射性同位素因此核事故釋入太平洋。[109][110]

全面禁止核試驗條約組織籌備委員會(Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization,CTBTO)所主管的一套專門偵測核子爆炸的監測系統,能夠全球追蹤從損毀核子反應爐釋出的放射性物質擴散狀況。超過40所CTBTO放射性核素監測站都已偵測到從福島核子反應爐釋出的放射性同位素。CTBTO的183個會員國都可得到這監測數據與分析結果。大約1,200個科學與學術機構現正共享這服務。[111]

3月12日,遠在福島核電廠200 km以外的高崎市的CTBTO監測站最先偵測到放射性物質。3月14日,放射性物質已散布到俄國東部,兩天之後,更飛越太平洋抵達美國西海岸。到第十五日,整個北半球都可偵測到微量放射性物質。4月13日,位於南半球的CTBTO監測站,例如,澳洲、斐濟、馬來西亞、巴布亞紐幾內亞,也偵測到放射性物質。[112]

根據專家透露,此核事故釋出的放射性物質大約是車諾比核事故的十分之一。[113]文部科學省於2012年3月發布的一份報告表示,福島核電廠釋出的放射性塵埃已瀰散大約車諾比核電場事故的十分之一距離。[114][115]根據挪威空氣研究學院(Norwegian Institute for Air Research)完成的一項研究,對人體健康影響甚大的銫-137在這次事故總共釋出劑量大約是車諾比核事故的40%。[116][117]

2011年3月,日本政府官員宣布,在東京與其它5個縣府境內的18所淨水廠偵測到碘-131超過嬰孩安全限度。[118]2011年7月,日本政府尚無法控制防止放射性物質進入國家食糧,在200 英里範圍內,包括波菜、茶葉、牛奶、漁蝦、牛肉在內,很多食物都偵測到放射性汙染。[119]2012年情況有所改善,包心菜、稻米、牛肉,沒有檢驗發現顯著放射性。東京的消費者安全認證並接收了一批福島生產的稻米。[120]

2011年8月24日,日本原子力安全委員會(Nuclear Safety Commission,NSC)公布因福島事故而排氣釋出的放射性物質總量重新計算結果。從3月11日至4月5日,總量降低為130 PBq (拍貝克勒)碘-131,11 PBq銫-137,大約是車諾比總量的11%。早先估計分別為150 PBq、12 PBq。[121]

2011年9月8日,日本原子力研究開發機構(Japan Atomic Energy Agency)、京都大學與其它學院的日本科學家工作團隊發表排入大海的放射性物質總量重新計算結果。從3月後期至4月,總量是15 PBq碘-131與銫-137,是東電估計數量4.72 PBq的三倍。東電只計算了4月、5月排入大海的總量。由於大量飛浮空中的放射性物質會以雨水形式進入大海,必須重新計算。[122]

根據東電,2011年9月前半月,從核電廠釋出的放射性物質估計為200 MBq(百萬貝克勒)每小時, 大約是三月事故發生初期放射線水平的四百萬分之一。[123]

根據法國放射線防護與核安全研究所(Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire)於2011年10月發表的報告,從3月21日至7月中期,大約有27 PBq銫-137釋入大海,大多數(82%)是在4月8日前釋入大海。這是有史以來,觀察到的最大量人造放射性物質釋入大海。福島海岸附近湧流著全世界最強勁的海流,傳輸汙水遠布太平洋,造成放射性物質大量瀰散。從分析海水與海岸沉積物的測量數據,科學家認為,至2011年底為止,核事故造成的後果並不嚴重,海水放射性濃度很低微,沉積物放射性累積有限。但從另一方面來看,在核電廠附近,沿著海岸,顯著的海水汙染可能會繼續一段時間,因為表面水會流過汙染表土,將放射性物質傳輸進入大海。有些海岸區域可能會擁有比較不良的稀釋特性或沉積特性。最後,還有一些可能存在的放射性物質,例如鍶-90,尚未被仔細觀察研究。近期觀察顯示出,在福島海岸區域捕獲的一些海產物種(大多數是魚)持續被汙染。經過一段時間後,對於銫汙染最為敏感的生物應屬濾水生物和食物鏈上端的魚類,因此,持續監督在福島海岸外捕獲的海產是明智之舉。[124]

2012年5月24日,東電公布福島核事故所釋出的放射線量。從2011年3月12日至31日估計總共有5×1017 Bq碘-131、1×1016 Bq銫-134與1×1016 Bq銫-137釋入大氣層。從4月到年底所釋出的放射線劑量是3月份的1%,可以視為微不足道。從2011年3月26日至9月30日,共有18×1015 Bq釋入大海。共有1.1×1016 Bq碘-131、3.5×1015 Bq銫-134、3.6×1015 Bq銫-137釋入大海。[125]

2012年5月,東電報告,2011年三月至少900 PBq釋入大氣層。[126]2012年8月,研究員報告,住在核電廠附近的一萬居民受到少於1毫西弗很多的放射線,超小於車諾比居民。1毫西弗放射線劑量被視為在安全限度內。[127]

2012年10月,科學家分析日本農林水產省數據後總結,核電廠仍舊洩漏放射性物質進入大海。在那附近不應從事漁業,在捕獲的魚類體內量度到的放射性銫元素放射線水平仍舊相當高,不比在事故發生後那幾個月內的放射線水平低。[128]2012年10月26日,東電承認,雖然由於反應爐地下室都積滿了冷卻水,放射線水平已趨穩定,但仍不能排除放射線洩露進入大海的可能性。東電正在建造一道2,400英尺長、100英尺深的鋼鐵與混凝土圍牆,在反應爐與大海之間,預期可在2014年中完工。2012年8月,在福島海岸附近捕獲的兩條六線魚被測量到含有25,000 Bq銫-137每公斤魚重,這是自從事故發生以來,量度到最高銫劑量的一次,是政府安全限度的250倍。[129][130]

2013年2月,世界衛生組織發表報告,總人口癌症發病率預期不會出現顯而易見的增加,但是某些特定族群如嬰兒可能會出現較高癌症發病率。例如,居住在浪江町飯館村的嬰兒在核事故發生後第一年大約受到12至25毫西弗有效劑量。因此,女嬰估計會得到乳癌甲狀腺癌(thyroid cancer)的機率分別會增加6%、7%,男嬰估計會得到白血病的機率會增加7%。這是相對發病率,不是絕對發病率。例如,由於甲狀腺癌的基礎發病率很低(~0.75%),雖然發病率增加很多,這是相對值,表徵的只是極少量絕對發病率的增加(~0.5%)。另外,參與核事故救難的緊急員工中,可能三分之一的員工罹患癌症的機率會極微幅地增加。[131][132]

設計問題[編輯]

1至5號機使用的典型沸水反應爐與馬克1型圍阻體截面圖。
‧橘色曲線勾勒出一次圍阻體的輪廓。
‧壓力抑制槽在底座周圍形成一個環形槽。
1:爐心、燃料棒,2:混凝土屏蔽塞,可開啟更換燃料5:用過燃料池,8:壓力槽,10:混凝土屏蔽牆,11:不鏽鋼乾井,13:埋置的混凝土,18:水(濕井),19:外殼被埋置部分,20:底座,21:反應爐建築,22:燃料更換平台,24:壓力抑制槽,25:排氣口,26:起重機,用來搬運燃料棒及替換組件,27:用過燃料,28:冷凝液管,29:從渦輪發電機組來的冷水管,30:往渦輪發電機組去的蒸氣管,31:反應控制棒驅動,可調整反應控制棒插入深度以調節反應,39:反應控制棒。

在1960年代,奇異(GE)開始生產的加壓沸水反應爐採用了馬克1型圍阻體,並使用了建造容易,較小、較廉價的設計結構。[133]這種反應爐稱為「馬克1型反應爐」。福島第一核電廠的6座反應爐之中,有5座是馬克1型反應爐。在大地震與大海嘯之後,由於冷卻系統故障,有幾座馬克1型反應爐遭遇了爐心熔毀的命運。[134]

1980年後期,奇異自1975年以來的內部文件曝光,內容指稱馬克1型反應爐未經足夠測試、存有影響安全的設計瑕疵,導致數家公用事業公司、發電廠經營者曾打算對奇異提告。期間,美國核電廠已針對所有馬克1型反應爐進行改造,增加了排氣系統,以便在過熱的狀況下尚能降壓。在諸多瑕疵當中,馬克1型圍阻體的低圍阻容量設計最為人詬病,就像福島第1核電廠現正經歷的狀況,這種設計經不起爆炸,以及氫氣膨脹的衝擊。[133]

前奇異工程師戴爾·布瑞丹鮑(Dale Bridenbaugh)提到,「馬克1型反應爐的設計尚未能承受重大意外中可能面臨的負擔」,35年前他因擔心核子反應爐的安全設計問題而提出辭呈。布瑞丹鮑表示:「當時,我不認為各家電力公司審慎重視這個問題。我覺得,在完成分析之前,有一部分核電廠應該關閉,但奇異和各家電力公司都不想這麼做,我只好離開」[135]

奇異說法[編輯]

奇異水電部門發言人麥可·特圖原(Michael Tetuan)說:「馬克1型反應爐是該行業之內的主力,擁有40多年的安全可靠記錄,從來沒有哪一個馬克1型圍阻系統出現過缺口」[133]。3月14日,另位發言人詹姆斯·希利(James Healy)表示,該公司在北卡羅萊納州威爾明頓的一個指揮中心,已經有工程師待命,隨時準備為福島第一核電廠提供援助,一起努力控制住事故。[136]

奇異日立核能(GE Hitachi Nuclear Energy)工程師詹姆斯·克拉珀(James Klapproth)表示,福島核電廠已經設有排氣系統協助釋放壓力[133]奇異並未說明馬克1型反應爐的設計是否足以承受福島第一核電廠所遭遇到的一連串事故,包括規模9.0大地震、伴隨的大海嘯和造成的一系列設備損毀。[134]

其他觀點[編輯]

官方[編輯]

1972年,美國原子能委員會安全檢查官史蒂芬·韓納爾(Stephen Hanauer)認為,馬克1型反應爐所引起的安全疑慮難以接受,並建議停止生產更多這類型反應爐。稍後同年,美國核能管理委員會(前身是原子能委員會)的未來首長約瑟·亨德利(Jeseph Hendrie)表示,值得考慮禁止馬克1型反應爐,但由於當時這型反應爐頗受核能發電產業和監管官員的關愛,如果此時下達禁止令,核能發電的時代可能會跟著告一段落。[133]

1980年代中期,核子管理委員會官員哈若德·滇頓(Harold Denton)曾斷言,一旦發生事故造成燃料棒過熱與熔毀後,馬克1型反應爐爆炸的機率高達90%。[133]

學者[編輯]

倫敦帝國學院核子工程中心主任羅賓·葛林姆斯(Robin Grimes)表示:「40年前就是為了方便才如此做,當時的設計準則強調方便性比安全問題更重要」、「就我所知,馬克1型反應爐是唯一以那種方式建造的反應爐。這是很糟的決定,我們正在承受這個糟糕決定造成的後果。這真的是非常奇怪的設計」。[134]

關於福島第一核電廠在震災發生後的一連串事件,麻省理工學院的約瑟夫·歐何曼博士(Dr. Josef Oehmen)寫了一篇文章《為什麼我不擔憂日本的核子反應爐》,全文源於他寫給住在日本親戚的一封電郵。後被轉貼在部落格,並引起了極大的迴響。[137]

根據加州大學戴維斯分校教授亞歷山大·納弗洛斯基(Alexandra Navrotsky)分析,在這次核事故中,核電廠被迫使用海水作冷卻劑,可是海水會腐蝕核燃料棒,形成帶有鈾元素的原子簇,一旦這原子簇被傳輸至大海,可以長時間存留於附近海域,令核污染問題變得更加嚴峻。[138]

專家[編輯]

布瑞丹鮑表示:「我為正在那裡(福島第一核電廠)設法處理問題的人感到同情。另一方面,福島核電廠目前情況不能說是馬克1型圍阻體所直接造成,而是來自地震、海嘯,以及馬克1型圍阻體的容錯性比某些其他類型反應爐低的直接影響結果」,並認為日本這一次所遭受到的超級災難,遠超過工程師所預期的風險[134]

國際反應[編輯]

福島第一核電廠事故對幾年來正在復興的核能造成了很大的衝擊。這種復興部分是由於石油價格攀升刺激的,部分是由於更安全的反應爐設計,部分是由於全球暖化迫使各國尋求化石燃料的替代方案[139]

這個衝擊在已開發國家最為強烈。幾個國家對日本的這起事故的反應是放棄重新啟動烏克蘭車諾比核事故之後就暫停的核計劃的方案。開發中國家的反應更多樣化。諸如馬來西亞和泰國等國家放棄了它們的核計劃,但是大多數仍然在尋求核選項。儘管一些國家已經宣布它們的計劃正在進行重新評估,它們幾乎沒有表現出打算改變道路的跡象[139]

然而,福島核事故已經帶來了新的懷疑,出現了一些重要的教訓,包括從需要確保充分考慮到自然災害,到培養公眾對負責核安全的組織(以及個人)的能力的信任的重要性。此外,福島核事故刺激了對可再生能源的熱情[139]

  • 因福島一號核電廠事故等核安危機,外交部於3月11日將日本青森縣、岩手縣、宮城縣及福島縣列入紅色旅遊警示燈號範圍內[140]。3月12日,外交部又增添北海道東部與南部沿海區域為紅色警示區,暫時不宜前往旅遊。[141]。3月15日再將關東地方(含東京都)列入黃色旅遊警示燈號。同日晚間更將東北地方關東地方北海道東部與南部沿岸全列入紅色旅遊警示,並將日本全國(除沖繩縣)全納入灰色旅遊警示範圍。[142]
  • 行政院原子能委員會並於松山桃園小港等機場檢測入境國民和國外旅客之放射線劑量[143]行政院各部會亦加強檢測日本進口各項商品,監測全國各地環境放射線值、公共給水、農糧產品,監控漁船作業海域並定期檢測漁撈漁獲放射線值。[144]
  •  中華人民共和國:3月15日,因應福島核電廠事故的嚴重性和不確定性,中國駐日本大使館及駐新潟總領館,立即採取一切可能的手段與措施,安排尚在重災區的中國公民有序撤離,並安排大巴車前往宮城縣、福島縣、茨城縣、岩手縣的指定地點接出中方公民,分別送到成田機場新潟機場,並聯繫航班協助返回中國[145]。3月中旬,因謠言「碘鹽能夠防放射線」的影響,中國部分地區出現了公眾搶購碘鹽的情況[146]。而包括福建、廣東等等地區,由於部分群眾擔心福島核危機會影響食鹽供應,於3月17日早上也出現搶購食鹽潮。3月18日,應東京電力公司請求,中國三一集團免費提供一套價值100萬美元的臂架的泵車[147]。3月19日從長沙啟程經上海運往大阪,於3月24日上午抵達日本,前往福島第一核電廠於4月1日參加放水任務[148]
  •  香港特別行政區:香港特別行政區政府於3月15日晚上7時正對宮城縣福島縣茨城縣岩手縣發出黑色外遊警示。就日本福島核電廠事故事態嚴重,呼籲香港市民切勿前往宮城縣、福島縣、茨城縣和岩手縣等地;而身在當地的香港人則應密切留意當地政府的報導及相關資訊,盡量保障個人安全[149]。3月17日許多地區食鹽被搶購一空,香港食物及衞生局局長周一嶽認為有投機者散播謠言,強調服用食鹽過量會影響健康,呼籲毋須就核放射線杞人憂天。
  •  法國法國原子能安全委員會於3月15日將福島核電廠的災情,列為國際標準的第六級,僅次於最高的第七級。法國於3月17日證實,其救援隊因核放射線洩漏嚴重,已放棄在宮城縣的救援工作[150]
  •  美國:將駐日外交官及其眷屬撤往首爾台北;為接應駐日外交官其眷屬,美國在台協會於3月17日當日停辦簽證業務[151]。美國西海岸各州居民在12日後出現搶購碘片、蓋格計數器風潮,因為服用碘片(碘化鉀)可以幫助人體不吸入放射性碘,而蓋格計數器可以用來量度放射性物質。[152]
  •  俄羅斯:將撤離南千島群島駐軍[153]。俄羅斯總統梅德韋傑夫、總理普京對上周五在日本東北海域發生的9地震引發海嘯並造成核電廠爆炸的遭遇非常關注。普京表示說,日本是俄羅斯的友好鄰邦,現在要擱置一切問題,盡力向日本提供幫助。 俄羅斯遠東地區也出現搶碘酒現象。[154]
  •  德國德國外交部於3月16日建議旅日德僑遠離首都圈[155]。3月18日至4月29日之間,東京德國駐日大使館將全體館員和使館業務暫時移至大阪的德國駐阪神總領事館[156][157]
  • 部份國家暫將位於可能核災區內的駐日大使館遷往大阪[158]

批評[編輯]

由於與民眾聯絡溝通不良,並且未能有效地管理緊急事故,日本政府與東京電力公司飽受外國輿論界批評。[159][160]而在事故多年後,日本政府卻已催促災民們盡快返鄉並逐一停止對災民的補助。日本人民對災民們的關心亦逐漸淡化,甚至部分災民遭受歧視,如同當年廣島和長崎的被爆者那樣[161][162]。同時部分災民一直尋求對東京電力公司高管追究刑事責任[104]。 2019年9月10日,日本環境大臣原田義昭表示,福島核電廠的數萬噸污染水可能不得不釋放到太平洋。2011年地震和海嘯造成工廠損壞後,用於冷卻受損燃料核心的水被儲存在現場的巨型水箱中。但負責運營核電廠的東京電力公司表示,它將在2022年耗盡水的存儲空間。自福島三座反應爐熔毀以來的八年間,每天都有大約200噸的放射性水從受損建築物中抽出。原田義昭說,他的「簡單意見」中唯一的選擇是將水排入海中並稀釋它。日本龐大的漁業以及鄰國南韓強烈反對將受污染的水傾倒入海洋的想法。[163]不久安倍內閣改組,繼任環境大臣小泉進次郎福島縣訪視時表示,核電廠污水排入太平洋只是原田義昭個人感想,但已造成福島縣漁民不安,身為繼任者要向大家致歉[164]

注釋[編輯]

  1. ^ 截至4月12日由原子力安全保安院評級
  2. ^ 截至2016年12月,由經濟產業省計算賠償金7.9兆日元、污染水儲存設施費用1.6兆日元、清理核污染4兆日元、反應爐拆除和處理污染水8兆日元,朝日新聞2016年12月21日早報。
  3. ^ 倒塌的輸電塔為福島第一核電廠山旁,夜之森日語夜ノ森線的第27號輸電塔。


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參見[編輯]

外部連結[編輯]

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