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葉宗洸

National Tsing-Hua University. 日本福島核能事故探究. 葉宗洸. 國立清華大學 核子工程與科學研究所. 於 日本福島第一核能電廠事故研討會 行政院原子能委員會，新北市. June 20 th , 2011. Institute of Nuclear Engineering and Science. National Tsing-Hua University. 內 容 大 綱. 1. 大自然的力量 2. 福島第一核能發電 廠 3. 事故經過 4. 輻射污染問題 5. 未來發展 6. 待澄清事項 7. 各國反應.

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  1. National Tsing-Hua University 日本福島核能事故探究 葉宗洸 國立清華大學 核子工程與科學研究所 於 日本福島第一核能電廠事故研討會 行政院原子能委員會，新北市 June 20th, 2011 Institute of Nuclear Engineering and Science

  2. National Tsing-Hua University 內 容 大 綱 1. 大自然的力量 2. 福島第一核能發電廠 3. 事故經過 4.輻射污染問題 5.未來發展 6. 待澄清事項 7.各國反應 Source: http://www3.nhk.or.jp/nhkworld/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  3. National Tsing-Hua University 1. 大自然的力量（1/2） • 2011年3月11日台北時間下午1時46分，日本東北部地區發生規模9的強烈地震。數十分鐘後，高度超過10公尺的海嘯侵襲了東北幾個主要臨海縣份。 Source: http://www.tepco.co.jp Institute of Nuclear Engineering and Science

  4. National Tsing-Hua University 1. 大自然的力量（2/2） • 共伴的歷史性天然災害使得災區的死亡與失蹤人數超過28,000人（4月19日數據）。 Institute of Nuclear Engineering and Science

  5. National Tsing-Hua University 2. 福島第一核能發電廠（1/4） • 日本福島第一核能發電廠共有6部沸水式反應器機組，屬於東京電力公司所有。 Source: http://www.tepco.co.jp Institute of Nuclear Engineering and Science

  6. National Tsing-Hua University 2. 福島第一核能發電廠（2/4） • 地震當時有三部機組正在運轉，三部機組正在歲修。 Source: http://www.tepco.co.jp Institute of Nuclear Engineering and Science

  7. National Tsing-Hua University 2. 福島第一核能發電廠（3/4） • 福島第一與第二核能發電廠相對於海平面示意圖 Source: http://www.tepco.co.jp Institute of Nuclear Engineering and Science

  8. National Tsing-Hua University 2. 福島第 一核能發電廠（4/4） 3. 事故經過（5/10） 正常停機及緊急停機冷卻系統 高壓注水系統 爐心噴灑系統 爐心隔離冷卻系統 正常冷卻水循環系統 • 約8小時後，倖存的「爐心隔離冷卻系統」亦因。 Institute of Nuclear Engineering and Science

  9. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（1/10） • 地震發生後，控制棒成功插入爐心，核分裂連鎖反應隨即停止，反應器立即進入停機狀態。停機後的爐心仍有餘熱（燃料組件本身的高溫與燃料衰變熱）持續產生，必須加以移除。 地震後建築物與內部反應器結構體依然完整 Source: http://www.nrc.org Source: http://www.tepco.co.jp Institute of Nuclear Engineering and Science

  10. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（2/10） 日本福島第一核能發電廠沸水式反應器設計圖 Source: http://www.nei.org/howitworks/boiling-water-reactor-design/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  11. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（3/10） • 反應器急停後，「緊急爐心冷卻系統（ECCS）」被啟動以進行餘熱移除。不過，地震將輸配電系統震毀，造成廠外電源喪失，ECCS運作時的用電改由緊急柴油發電機提供，緊急柴油發電機運轉不到一小時即因海嘯導致電廠內部淹水而損壞。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  12. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（4/10） • 約8小時後，倖存的「爐心隔離冷卻系統」亦因做為控制電源的直流電耗盡而停止運作，ECCS於此時喪失了所有功能，爐心溫度開始快速上升。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  13. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（5/10） • 持續的高溫使爐水汽化成為水蒸汽，燃料棒裸露且表面溫度迅速竄升，鋯合金材質的燃料棒護套隨即與水蒸汽進行劇烈反應，產生大量氫氣。 • 當壓力槽內的壓力過大時，安全閥被開啟並將水蒸汽、氫氣與伴隨的放射性物質導入一次圍阻體的抑壓池中。 • 在缺乏冷卻的情況下，一次圍阻體也出現溫度與壓力均快速上升的現象，運轉員遂將前述的物質從一次圍阻體釋入二次圍阻體（即反應器廠房）內，結果質量較輕的氫氣蓄積於廠房天花板，隨後再與大氣中的氧氣進行劇烈化學反應而爆炸，這就是福島核電廠1號機與3號機氫氣爆炸的主因。 Institute of Nuclear Engineering and Science

  14. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（6/10） Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  15. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（7/10） • 福島一廠4號機的爆炸原因仍有待確認。一種說法為反應器廠房上方的用過燃料儲存池，因冷卻系統功能喪失，致使池水的溫度逐漸升高，一段時間後發生裸露的情形，並透過前述機制產生大量氫氣進而導致爆炸，造成4號機反應器廠房的毀損。 Source: http://www.tepco.co.jp/ • 另一說法則是氫氣透過3號機與4號機之間連通的電纜線管路，快速地由3號機逸散至4號機廠房，並產生爆炸。 Institute of Nuclear Engineering and Science

  16. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（8/10） • 目前東京電力公司仍努力穩定4部發生事故的機組中。依據東電公司6月4日的報告，1號機燃料可能已熔毀，掉落至壓力槽底部，並導致壓力槽破損。 Source: http://www.jaif.or.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  17. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（9/10） • 福島核能事故已列INES分級之最高級(七級) 。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  18. National Tsing-Hua University 3. 事故經過（10/10） • 此次福島核能事故的嚴重性明顯超過1979年的三浬島核能事故，與車諾比核能事故同等級。不同的是，車諾比電廠圍阻體與壓力槽爆炸後，極大量放射性物質外釋到外界環境；福島事故中反應器之壓力槽則未爆炸(但1號機壓力槽恐已遭熔穿並出現洩漏)，大部分放射性物質仍受到有效圍阻。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  19. National Tsing-Hua University 4. 輻射污染問題（1/4） • 氫氣爆炸後，逸散於廠房中的放射性物質隨之進入大氣環境，其中具揮發特性的碘-131與易溶於水的銫鹽(銫-137) 等放射性同位素最容易進入高空氣流中，並飄散至各地。 Source: http://www.mext.go.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  20. National Tsing-Hua University 4. 輻射污染問題（2/4） • 廠區外環境的所測得的輻射劑量率雖然逐步下降中， 但機組內部劑量率仍然偏高。5月13日機器人在1號機一樓廠房內測得的最大劑量率為2000mSv/h。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  21. National Tsing-Hua University 4. 輻射污染問題（3/4） • 截至6月7日，共有30名東電員工的暴露劑量超過100mSv，其中2人暴露劑量分別高達678 與643 mSv 。 Source: http://www.jaif.or.jp/ • 日本的對於從事核能相關工作人員的法定緊急暴露劑量為250 mSv，我國則為500mSv。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  22. National Tsing-Hua University 4. 輻射污染問題（4/4） • 遠離福島區域的輻射劑量率均已明顯降低，以東京為例，空間劑量率已降至<0.08 mSv/h。 Source: http://www.mext.go.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  23. National Tsing-Hua University 5. 未來發展（1/3） • 東京電力公司4月18日做出如下的聲明: • “We are wrestling with hurdles such as cooling the reactors or reducing the diffusion of radioactive materials in order to resolve the situation as soon as possible. We will commit in full force to resolve this situation along with the close coordination and cooperation with national and local governments.” Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  24. National Tsing-Hua University 5. 未來發展（2/3） • 東京電力公司同時規劃了6至9個月的冷停機時程。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  25. National Tsing-Hua University 5. 未來發展（3/3） • 福島電廠的3部機組已逐漸趨於穩定，但尚未獲得完全的控制。值得注意的是，用以冷卻反應器的生水量龐大(因一次圍阻體可能出現破損)，又受到嚴重輻射污染，除污將是另一項具挑戰性的工作。 Source: http://www.tepco.co.jp/ Institute of Nuclear Engineering and Science

  26. National Tsing-Hua University 6. 待澄清事項（1/1） • 為何進行圍阻體排氣減壓時，氫氣未被直接釋入大氣中？ • 福島1、2、3號機是否均已出現爐心熔毀現象？ • 除了1號機外，其他兩部機組的壓力槽是否也出現破損？ • 三部機組的一次圍阻體受損程度為何？ • 4號機廠房的爆炸的原因究竟為何？ • 為什麼直流備用電源無法即時提供? • 為什麼灌注海水的決定無法及時做出？ Institute of Nuclear Engineering and Science

  27. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（1/10） • 法國 • 法國總統沙柯吉（Nicolas Sarkozy）認為核電仍是法國能源獨立和對抗溫室氣體排放行動中「重要的一環」。法國擁有58座反應爐，供應全國75%的電力，這個比例佔世界各國之首，是僅次於美國的全球第二大核反應器製造國。資料來源：CAN 2011/03/31 • 政府已承諾對目前的58個核反應堆進行安全審查，但政府明確表示：核能將繼續是法國有40年歷史的能源獨立政策的基石，並拒絕對核能進行公民投票的要求。資料來源：科學時報(中國科學院) Institute of Nuclear Engineering and Science

  28. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（2/10） • 英國 • 能源與環境變遷部部長胡尼（Chris Huhne）指出，英國不可能發生類似強震導致核電廠爆炸的意外。已下令核電官員就日本核電廠爆炸可能造成的影響及英國可以學習的教訓，撰寫完整的報告。英國目前在英格蘭、威爾斯、蘇格蘭等地有10座核電廠。資料來源： CAN 2011/03/31 • 能源和氣候變化大臣克裏斯·休恩表示：「我們不要匆忙作出判斷。重要的是我們要擁有可使用的事實。英國目前的政策是：用私人基金建造未來的核電站。資料來源：科學時報(中國科學院) 2011/04/06 Institute of Nuclear Engineering and Science

  29. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（3/10） • 德國 • 德國政府於5月30日正式宣布將於11年後不再使用核能，德國已於今年3月暫停7座核電廠的運轉，第8座核電廠因技術問題停止運轉。其餘9座電廠將於2022年(原訂2036年)前，逐步停止營運。德國境內的電力供給核能佔比為23%，2010年包括風力、水力及太陽能等再生能源的供電佔比為17%。資料來源：Wikipedia網站。 • 瑞士 • 停止三座新核電廠的審批程序，以便對安全標準重新進行審查。瑞士聯邦核安全監察部門(ENSI)將對所有的核電站提前進行安全檢查。資料來源：CAN 2011/03/31 Institute of Nuclear Engineering and Science

  30. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（4/10） • 義大利 • 受蘇聯車諾堡核能災變的影響，義大利在1987年舉行公民投票，結果使該國在1987年和1990年間關閉了4座核電廠。現任政府決定從2013年開始至少建4個新核反應器機組，目標為提供20%電力。福島事故後，義大利暫延簽署核能計畫，並在6月13日經由公投否決了恢復核電的計畫。資料來源：法新社 2011/06/14 • 波蘭 • 波蘭政府堅持認為，核能發電算是相當安全，仍是最佳選擇。資料來源：路透社(中央社翻譯) 2011/03/18 Institute of Nuclear Engineering and Science

  31. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（5/10） • 比利時 • 能源部長保羅•馬格奈特（Paul Magnette）表示，將由獨立專家檢視該國境內的七個核電廠能否因應核事故，測試結果將決定三座最老的核反應器是否進行延役。由於德國宣佈將七座最老的核電站關閉三個月，比利時擔心此舉可能會危及當地的能源供給，因此比利時本土暫時不會考慮停止核能發電。 • 捷克 • 認為看不出須對國內兩間核電廠進行安檢的理由。捷克核能安全署署長卓拉波瓦（Dana Drabova）表示：「當我們幾乎不知福島發生何事就倉促決定，似乎過早。」資料來源：路透社(中央社翻譯) 2011/03/18 Institute of Nuclear Engineering and Science

  32. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（6/10） • 俄羅斯 • 總統麥維德夫（Dmitry Medvedev）在與土耳其總理艾爾段（Tayyip Erdogan）共同舉行的簡報中說，只要核電廠興建地點正確，又有適當的設計和管理，核能即可安全使用。 • 俄羅斯目前有32座運營核電站、11個在建核電站。總理普京目前下令對俄羅斯核電廠進行安全檢查，重新評估國家的核能計畫。 Institute of Nuclear Engineering and Science

  33. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（7/10） • 土耳其 • 俄國計畫為土耳其興建第1座核電廠，該國總理艾爾段曾說，土國在俄國和日本協助下建造2座核電廠的計畫不變。中央社2011/03/17 • 以色列 • 以色列官員表示，在日本發生核電危機後，以色列總理尼坦雅胡（Benjamin Netanyahu）在接受「美國有線電視新聞網」（CNN）的專訪中表示：「我不認為未來幾年內我國將會追求民用核能。」尼坦雅胡也說：「日本核電危機的確讓我重新考慮新建民用核電廠的計畫。」資料來源：路透社(中央社翻譯) 2011/03/18 Institute of Nuclear Engineering and Science

  34. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（8/10） • 中國 • 中國現有13個營運核反應堆，27個在建項目，50個籌建項目。 • 日本核災難後，中國政府宣布暫停新核電項目的評估和審批。 • 政府將對所有核設施進行全面審查、起草核安全規則，調整未來15年核能發展規劃。中國對核能的需求將會持續。 Institute of Nuclear Engineering and Science

  35. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（9/10） • 韓國 • 鑑於日本福島核電廠因強震、海嘯導致輻射外洩，南韓政府表示，今後建造的核電廠耐震標準將上調至芮氏規模7.0。目前南韓核電廠耐震設計為芮氏規模6.5。 • 韓國目前有21個營運核電廠，5個在建核電廠，政府計畫逐步擴增至35座。未來的核能發展計劃還在制定之中。 • 總統李明博已下令對全國核反應堆進行安全評審，並制定應急方案；政府知識經濟部長表示，現在不是評估國家核能政策的時 候。 Institute of Nuclear Engineering and Science

  36. National Tsing-Hua University 7. 各國反應（10/10） • 世界各國於福島事故後對既有核能機組的作為 Institute of Nuclear Engineering and Science

  37. National Tsing-Hua University 8. 結語（1/1） • 「我們總以為我們知道了或預想了所有可能會發生的事，但上天總是在適當的時機提醒人們不可自滿。」 • 石化能源不環保，再生能源不可靠 • 堅持核能 vs. 反核聲浪 • 寶貴教訓：「資訊更透明、反應更積極、運轉更安全」。 謝謝聆聽，敬請指教 Institute of Nuclear Engineering and Science

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