張郁婕(Chang, Yu-Chieh)
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福島第一核電廠①號機組在3.11海嘯來臨的當下直流電和交流電全部失效的原因是門沒關?

記者奧山俊宏上週發表在日本《週刊經濟學人》的獨家調查報導指出,3.11東日本大地震那一天,福島第一核電廠1號機組的門沒關,讓海嘯直接灌進建物讓直流電系統全毀,電力公司在2016年發現此事後,還是很少談論這件事⋯⋯

上週看到記者奧山俊宏發表在日本《週刊經濟學人》(週刊エコノミスト)的 獨家調查報導,內心充滿了各種憤怒與懊惱,這是本站開站以來,或者說是版主這 12 年來,對東京電力公司的「隱瞞」最為不滿的一次。這一星期在查找資料的過程中經歷很多心情上的波折,還是決定寫下這則貼文。

這是奧山俊宏發表在《週刊經濟學人》的報導文首截圖,全文是付費會員限定內容,所以截圖畫面將部份內文經遮蔽處理。

這次調查報導的核心問題只有一個:2011.3.11 東日本大地震那一天,福島第一核電廠 ① 號機組的門沒關,讓海嘯直接灌進渦輪建物讓直流電系統全毀,① 號機組成了最早出事的機組,而東京電力公司在 2016 年發現這件事情之後,卻還是很少對外公開這件事。

在進一步解釋這件事情為什麼問題這麼嚴重之前,請容我再花一點時間解釋福島第一核電廠當時發生了什麼事。


2011.3.11 - 3.15 出了哪些事?

福島第一核電廠共有 1-6 號機組,3.11 那一天只有 ①②③ 號機組運轉中,④⑤⑥ 號機組都是定期檢查的停機狀態。但因為 ①②③④ 號機組的位置就在一起,再加上 ③ 和 ④ 號機組又相通,實際上「出事」的有 ①②③④ 號機組。
3.11 當天,日本當地時間 14:46 發生地震,在地震發生當下,福島第一核電廠(以及其他附近的核電廠)便緊急停機。在地震發生後就有海嘯警報,海嘯大約在 15:37 抵達福島第一核電廠。

福島第一核電廠(以及其他附近的核電廠)雖然都在第一時間將控制棒插入核反應爐內「緊急停機」,但核能發電廠有一個特性是,將控制棒插入核反應爐後雖然可以立刻暫停連鎖反應進行,但核反應爐裡面會有餘熱,核反應爐的溫度不會這麼快降下來,所以仍需要持續注水,讓反應爐降溫下來。

以下只講 ①②③④ 號機組,略過 ⑤⑥ 號機組

在海嘯襲擊福島第一核電廠後,①②③④ 號機組的交流電源都沒了(這個現象稱作 SBO,全交流電源喪失或電廠全黑),接著 ①②③④ 的直流電也失去作用,沒有電就沒有辦法遠距操控機組、確認電廠內部狀況,冷卻水也會出問題。

最後的結果就是:核反應爐沒有辦法有效冷卻反應爐出現爐心熔毀(meltdown)的現象,燃料護套的鋯合金和水反應產生氫氣 → 大量氫氣累積在廠房內部,在高溫高壓的狀態下氣爆

大方向是這樣,細節一點來說只有 ① 和 ③ 號機組符合上述的敘述:② 號機組在最後階段因為有將反應爐內的物質釋出,避免掉最後「累計過多氫氣導致爆炸」的結局;當時反應爐內根本沒有燃料棒的 ④ 號機組,沒有爐心熔毀的問題(因為反應爐裡根本沒有燃料棒),卻因為 ③ 和 ④ 號機組的管線相連,所以 ③ 號機組內部產生的氫氣跑到 ④ 號機組,最後引發氫氣爆炸。

①②③ 號機組失去直流電的時間差

以上這些都是事發後沒多久,就已經釐清的狀況。那最新的資訊是什麼?

福島第一核電廠在海嘯來臨後就陷入 SBO,這當然是很嚴重的問題,但如果當時緊急電源或是直流電多少還能運作的話,也許事情就不會走到最後這步。如果仔細分析 ①②③ 號機組失去直流電的時間,就會發現事情並不單純。

以下省略 ④ 號機組,因為 ④ 號機組爆炸的根本性原因就是和 ③ 號機組共用管線,和機組斷電沒有直接關係

③ 號機組的電池沒遭水淹

①②③ 號機組,最早失去所有電力來源的是 ① 號機組,而且幾乎是海嘯一來、所有的電力系統全毀。② 號機組緊接在後,但和 ① 號機組失去直流電的時間有一小段時間差(理由後述)。③ 號機組的直流電池是可以運作的,③ 號機組的電池一直撐到 3/13 電池電力用盡為止,失去電力的 ③ 號機組接著就因為無法持續冷卻反應爐,出現爐心熔毀的問題。

明明 ①②③ 號機組平行海岸並排排列,機組就在旁邊,怎麼會海嘯一來,① 和 ② 號機組的電池報銷,③ 號機組的電池還能用?原因出在廠房設計:福島第一核電廠把電源設備放在地面下,一旦海嘯來臨、海水直接灌進或是逐漸滲進廠房底下,這些電力設備一泡水就毀了。① 和 ② 號機組的電池就放在最底層的地面上,所以水一進到廠房裡面,電池就報銷了。但 ③ 號機組的電池有架高,所以才能倖免於難。

海嘯來臨時 ① 號機組的門沒關

解開了 ③ 號機組在海嘯來臨之後,電力還可以撐一段時間的原因。那為什麼 ① 號機組會在海嘯一來之後,所有的電力系統都毀了?





這裡的門,不是工作人員進出的門,而是福島第一核電廠專門搬運大型機具進出的「大物搬入口」,寬 7 公尺、高 12 公尺的大門,還是直接面向海側的門。① 號機組在海嘯來臨前沒有把這個門關起來,所以海嘯來臨時,海水就這樣直接衝進建物內,而且一過了這個門後馬上就是配電箱,① 號機組的電力設備被海嘯「直接衝撞」,當然立刻陷入 SBO 狀態。直流電源雖然在距離「大物搬入口」110 公尺深的位置(要下一層樓梯),但這之間並沒有任何可以阻擋海嘯攻勢的門或牆壁,海水就直攻最底層的直流電源設備,讓 ① 號機組成為唯一一個,幾乎和海嘯來臨在同一時間就失去所有電源的機組。

假如 ① 號機組當時有把「大物搬入口」的門關起來,雖然這個門並不能完全防止海嘯入侵,但它可以延長海水淹過 ① 號機組電力設備的時間,至少像 ② 號機組一樣,距離海側越遠、有越多牆阻隔的電力設備,越晚才被水淹而斷電。① 號機組也不會損失這麼慘重,成為最先爐心熔毀甚至爆炸的機組。

這是 2019/9/4 參訪福島第一核電廠時拍下的照片。如果我的記憶沒有錯,畫面中的這個開口不是面海的那一側,但一樣是大型機具的進出口。當時拍下這個畫面是要看 3.11 當時海嘯淹沒的高度。側邊的這個大型機具進出口已經有架高了,當時海嘯高度幾乎和門的最底邊一樣高,這個門也沒有經過特別的防水處理,海水依舊會滲進廠房內部。

這是 2019/9/4 參訪福島第一核電廠時拍下的照片。如果我的記憶沒有錯,畫面中的這個開口不是面海的那一側,但一樣是大型機具的進出口。當時拍下這個畫面是要看 3.11 當時海嘯淹沒的高度。側邊的這個大型機具進出口已經有架高了,當時海嘯高度幾乎和門的最底邊一樣高,這個門也沒有經過特別的防水處理,海水依舊會滲進廠房內部。

① 號機組當時真的來不及關門嗎?

3.11 東日本大地震發生時間是 14:46,海嘯抵達福島第一核電廠的時間是 15:37 ,這中間有 50 分鐘的反應時間,應該不至於「來不及關門」。

這就會接到兩個問題:那天為什麼 ① 號機組會「大門敞開」?海嘯來臨前沒有檢查相關措施嗎?

前者的答案情有可原:福島第一核電廠 ① 號機組當天正在進行「大物搬入口」電動化工程,表定要進行到下午,所以在工程進行期間門是開的。在地震發生後,在附近的工作人員立刻跑去避難,所以就維持「大門敞開」的狀態。

在地震發生後,東京電力公司收到海嘯警報,福島第一核電廠當下真的來不及檢查海嘯措施有沒有確實嗎?東京電力公司告訴記者奧山俊宏:3.11 當時,東京電力公司並沒有海嘯來臨前必須要把門關好的規定或要求。根據奧山俊宏的採訪調查,東京電力公司在 3.11 之前沒有「海嘯來臨前要把門關好」的規定,但其他電力公司有。

日本原子力發電(簡稱是「原電」)在太平洋海側有東海第二核電廠,東海第二核電廠在 2011 年就有規定,如果要打開「大物搬入口」,現場一定要有一個負責開、關門的作業人員,一旦發布海嘯警報,就要立刻關門。關西電力公司也是如此,關電在 1993 年 12 月便規定,核電廠所在地一旦發布海嘯警報,就要立刻確認所有的門是不是都有關好。

由此可見,福島第一核電廠的門沒關,完全是東京電力公司長期疏忽海嘯對策,發布海嘯警報後不會想到要去確認門有沒有關。連門沒關的這件事情,還要等到 2016 年新潟縣要求東京電力公司確認核電廠斷電和地震有沒有關係,東京電力公司才向新潟縣報告門沒關的「事實」。


寫在最後

我的想法和奧山俊宏類似,假若福島第一核電廠當天 ① 號機組的門有記得關,福島第一核電廠受到海嘯衝擊,還是有可能發生電力系統失效的狀況,只是也許不會像福島第一核電廠當天那樣,海嘯一來臨,所有交流電都失效,變成 SBO 的狀態。

實際上就在福島第一核電廠不遠處的福島第二核電廠,雖然也因為海嘯來臨導致斷電,但福島第二核電廠並沒有失去所有電力,還有一組外部電源與部份備用電源可以使用。如此一來就可以手動操控冷卻系統,福島第二核電廠也有在第一時間釋放反應爐內部壓力,所以當時運轉中的 1-4 號機組都能在 3 天內冷卻成功。

假若福島第一核電廠當天 ① 號機組的門有記得關,① 號機組不至於在海嘯來臨的第一時間,交流電和直流電通通都泡水失效,① 號機組應該會和 ② 號機組一樣,有一小段緩衝時間可以阻止悲劇發生,甚至,假若 ① 號機組沒有這麼快出事,①②③ 號機組都有更多時間可以處理當下狀況,不至於陷入同時要照顧這麼多機組緊急狀況的混亂局面,也許 ①②③ 號機組都有救。

也許②號機組的電力設備還有救

假若福島第一核電廠當天 ① 號機組的門有記得關,① 號機組不至於交流電和直流電都失效,① 號機組不至於發生氫氣爆炸,炸毀就在隔壁的 ② 號機組電力系統,導致 ② 號機在這之後就不能利用外部電源車供電(這是確定的事情)。

① 號機組和 ② 號機組之間雖然有牆擋著,但這個牆並不完全防水,再加上 ② 號機組內部地勢比 ① 號機組低,假若福島第一核電廠當天 ① 號機組的門有記得關,海嘯不至於直接灌進 ① 號機組渦輪建物內部,① 號機組內部的海水如果量沒有這麼大,也許這道不完全防水的牆還是能多少擋住一些海水,不至於讓海水滲進 ② 號機組的電力系統區。

這裡的推測依據是從直流電斷電時間還看的:① 號機組在當天 15:37 就失去直流電源,② 號機組要等到 15:50 後才失去直流電,① 號機組在海嘯來臨的 1-3 小時後曾短暫恢復直流電,但 ② 號機組一失去直流電後就不曾救回,這很可能是海水灌到 ① 號機組後,在海水退去的同時也有部分原本積在 ① 號機組的海水往地勢更低的 ② 號機組流,所以 ① 號機組在海水水位下降到不會淹沒直流電系統時,直流電系統乾了之後曾一度短暫供電,但 ② 號機組的直流電系統一直都是被水淹的狀態,所以在 ① 號機組爆炸毀掉 ② 號機組電力系統前,② 號機組的直流電都沒有回來過。

欠檢討的東京電力公司

當然,上述這些都是後話,當天實際的狀況就是 ① 號機組的門沒關,假若 ① 號機組當天門有關,可以避免事情發展到哪一個階段,仍是未知數。但問題是,東京電力公司至少在 2016 年就掌握到「門沒關」的事實,卻沒有積極對外公布此事。在掌握到「門沒關」的事實後又過了 7 年,卻還是很少將「門沒關」的事實加入「3.11 當天核電廠出了什麼事情」的討論中,「門沒關」的事會對當時的事態發展會造成哪些難以挽回的局面,並沒有出現在後續檢討中。

3.11 當天的海嘯高度超乎預期是沒錯,但也許只要做到「順手關門」的這個小動作,就能防止福島第一核電廠事故走向最嚴重的劇本。寫成「順手關門」還有點太輕忽了,今天這個門不是一般住家的小門「地震來臨時要記得開門」,而是核電廠的門,核電廠的建物本身(包括門的部分)就是核反應爐的二次圍阻體,是核能安全輻射防護很重要的一環,知道海嘯要來卻沒有關門?就是一件很值得被檢討的事情。

到底當天的「大物搬入口電動化工程」是什麼樣的工程?是要把門整個拆掉換新的門的工程,所以在工程還沒完工之前沒有辦法把門關上?這部分東電應該要出面說明。即便是要把門拆掉換新的門的工程,難道在規劃施工方式時,沒有預料到在施工期間萬一遇到需要立即把門關上的事件時該如何應對?這也很值得被檢討,而不是回應說「當時公司並沒有海嘯來臨前必須要把門關好的規定或要求」。

以上這些因素,都是我在看完奧山俊宏報導及查閱東電近年釋出的相關分析報告後,第一次在福島第一核電廠事故後對東京電力公司如此不滿的原因。東電對於「門沒關」的態度至今都還是「沒有積極談論」,說白一點就是以「你們沒有來問我,所以我沒有說」的態度想隱瞞「當時 ① 號機組大門敞開迎接海嘯撞擊」的事實。

也在此向奧山俊宏致上最高敬意。看了奧山俊宏的簡介發現,他是東大工學部原子力工學科畢業,進到《朝日新聞》後遇到福島第一核電廠事故,所以發表了不少和福島第一核電廠事故的文章及書籍。現在在上智大學當新聞系教授,也是經歷很有趣的人。


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