福島核事故應對對策與經(jīng)驗總結(jié)(植田-漢語全文)課件

福島核事故應對對策與經(jīng)驗總結(jié)—技術(shù)篇２０１１年６月２７日財團法人電力中央研究所植田伸幸福島核事故應對對策與經(jīng)驗總結(jié)—技術(shù)篇２０１１年６月２７日演講概要從技術(shù)角度分析福島核電事故的教訓。從教訓中探討下一步發(fā)展的提案。按照詳細的邏輯推理與意外事故詳細的解析方法的話，報告將會變得太長。以基本原理和基本知識為基礎，對此次事故做技術(shù)分析。2演講概要從技術(shù)角度分析福島核電事故的教訓。2地震中心與核電站示意圖女川１號機524MW,1984２號機825MW,1995３號機825MW,2002福島１號機460MW,1971第一２號機784MW,1974３號機784MW,1976４號機784MW,1978５號機784MW,1978６號機1,100MW,1979福島１號機1,100MW,1982第二２號機1,100MW,1984３號機1,100MW,1985４號機1,100MW,1987東海第二1,100MW,1978東通1,100MW,2005Googlemap3GooglemapM9.03/1114:463地震中心與核電站示意圖女川１號機524MW,19地震觀測記錄與基準地震動（Ss）的比較示意圖の比福島第一福島第二女川（注：記錄到中途，并不是完整記錄）（方向不明）據(jù)估計，重要儀器沒有受到損害。今后將逐一詳細評估。觀測記錄：基礎地面上的最大加速度4地震觀測記錄與基準地震動（Ss）的比較示意圖の比福島第一福島輕水反應堆設施內(nèi)安全性能的重要度比較圖設備區(qū)分(1)設備區(qū)分(2)機器名稱機器種類安全重要度級別抗震重要度應急發(fā)電裝置應急內(nèi)燃發(fā)電機內(nèi)燃發(fā)動機應急內(nèi)燃發(fā)電機1級As增壓機supercharger

應急內(nèi)燃發(fā)電機1級As冷卻水設備應急內(nèi)燃發(fā)電機1級As反應堆冷卻系統(tǒng)余熱除去系統(tǒng)（海水）海水余熱去除泵立形ポンプ1級As反應堆冷卻輔助系統(tǒng)反應堆冷卻水泵電動機3級B電氣設備核電站主線輸電斷路器，啟動主線輸電斷路器，負載用斷路器，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)動機斷路器過流繼電器繼電器1級As其他設備蓄電池及充電器直流蓄電池蓄電池1級As5輕水反應堆設施內(nèi)安全性能的重要度比較圖設備區(qū)分(1)設備區(qū)分地震后主要變化：福島第一核電站(1)２０１１年３月１１日１４時４６分、發(fā)生地震運行中的１～３號機組由于地震加速度自動停止運轉(zhuǎn)核電站基地外的輸電塔因為倒塌，使核電站失去了外部電源。應急DG自動啟動主蒸汽隔離閥（MSIV）自動關(guān)閉１號機組IC（應急冷凝器）自動啟動、２、３號機組RCIC（堆芯隔離冷卻系統(tǒng)

）手動啟動在此之后，隨著反應堆壓力的變化采取手動控制。１５時３７分、海嘯襲來，失去全部的交流電源（6號機組的DG１除外）問題：應急為何沒有正常啟動。6地震后主要變化：福島第一核電站(1)２０１１年３月１１日１４應急交流電源斷電的原因應急內(nèi)燃機發(fā)電系統(tǒng)（DG）：２系統(tǒng)機械損傷海水灌水導致短路冷去系統(tǒng)無法正常工作（冷卻系統(tǒng)泵的動力來源是DG）缺少燃料（管道破裂，儲存罐損毀等）應急高壓主線：２系統(tǒng)機械損傷海水灌水導致短路7應急交流電源斷電的原因應急內(nèi)燃機發(fā)電系統(tǒng)（DG）：２系統(tǒng)7冗長性（多重性）與多樣性同樣的裝置設置數(shù)臺及時1臺損壞或者操作失誤，也可以保證系統(tǒng)正常運行電源具有2套系統(tǒng)泵具有2套系統(tǒng)并列或前后設置裝備同一性能卻不同作業(yè)原理的機器設備防止由于一種原因?qū)е滤性O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）冗長性（多重性）（redundancy）多樣性（diversity）8冗長性（多重性）與多樣性同樣的裝置設置數(shù)臺裝備同一性能卻不同多重性與共通原因故障航空機的例（液壓控制系統(tǒng)）機身斷面DC-10客艙與貨艙的分界線處的地板斷裂。將導致全系統(tǒng)失靈客艙貨艙客艙貨艙B-747即使客艙與貨艙的分界線處的地板斷裂

、頂部的1系統(tǒng)還可以正常運行→壓力機艙破損，則導致全系統(tǒng)失靈共通原因故障Commoncausefailure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。多樣性9多重性與共通原因故障航空機的例機身斷面DC-10客艙貨艙客艙各地海嘯高度女川福島第一福島第二東海第二1～4號5,6號海嘯高度（1號南邊)東通（2.6m以下）10各地海嘯高度女川福島第一福島第二東海第二1～4號5,6號海嘯核電站防震設計審查方針（中略）對地震對核電設施的影響有明確介紹防震預測有改進的余地沒有充分考慮到海嘯的影響對“殘余風險”要正面面對在方針中予以明確http://www.nsc.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核電站防震設計審查方針（中略）海嘯的教訓和今后采取的對策12防震設計中沒有充分考慮到海嘯的規(guī)模沒有采取措施，應對海水侵蝕導致安全設備的失靈，從而擴大的事故的規(guī)模。為防止安全方面重要機器的損傷，應在配置主要儀器的建筑物周圍加固防止進水措施。

中期）根據(jù)此次教訓與經(jīng)驗，導入海嘯風險評估手法，將海嘯影響進行標準化規(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備及建筑物整體沖走的風險。并考慮對廠房的沖擊。

重新設置排水泵

將各類機器的備用品，放置于海嘯影響不到的位置。建議（短期）（中期）日本原子力學會風險評估委員會已經(jīng)正式成立海嘯PSA分科會（5月6日）海嘯的教訓和今后采取的對策12防震設計中沒有充分考慮到海嘯的補充：完整的系統(tǒng)標準化研究13內(nèi)部原因外部原因級別1堆芯損傷級別２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海嘯進水火山???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)建立起事故防止標準(*級別1的前提下）評估范圍事故進展事故原因分析另外，停堆時PSA、PSA的參數(shù)標準已經(jīng)建立補充：完整的系統(tǒng)標準化研究13內(nèi)部原因外部原因級別1地震后主要變化：福島第一核電站

(2)（１，２號機組）１５時４２分、失去所有的交流電源。根據(jù)日本原子力災害特別措施法第10條第１規(guī)定，經(jīng)判斷發(fā)生特別故障。（１，２號機組）１６時３６分開始、無法確認應急堆芯冷卻裝置（ECCS）的流水量。為什么會喪失冷卻功能呢？14地震后主要變化：福島第一核電站(2)（１，２號機組）１５時輕水反應堆核電站安全設計指南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)動進行冷卻輕水反應堆核電站安全設計指南152001年3月29日日本冷卻系統(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氣溫度、圧力、水位等電氣電氣開關(guān)汽輪機泵大容量＜動力＞＜計量＞

＜控制＞16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17福島第一核電站1號機、BWR/3、ECCS（應急堆芯冷卻系統(tǒng)）17福島第一核電站1號機、BWR/3、ECCS（應急堆芯應急冷凝器（IC）：１號機18應急冷凝器（IC）：１號機1819福島第一核電站2-5號機、BWR/4、ECCS（應急堆芯冷卻系統(tǒng)）19福島第一核電站2-5號機、BWR/4、ECCS（應急堆芯損傷的主要進程反應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堆芯損傷的主要進程反應堆停止失敗20福島第一核電站的海嘯21海水泵因進水導致失效冷卻功能喪失交流電全部喪失泵、計量儀器、開關(guān)等停止運作http://www.meti.go.jp/press/2011/04/20110413006/20110413006.pdf外部電源由于地震導致喪失汽輪機廠房內(nèi)應急內(nèi)燃發(fā)電機進水導致無法運轉(zhuǎn)福島第一核電站的海嘯21海水泵因進水導致失效冷卻功能喪失交流電源失效的教訓22沒有進行徹底的安全檢查電源喪失長期化，沒有阻止事態(tài)進一步蔓延無法掌握反應堆內(nèi)的狀況(1) 確保電源車、小型發(fā)電機等多種電源(2) 設定交流電源完全失去場面，確保重要機器及堆芯監(jiān)視系統(tǒng)的電力供給。(3) 設置多臺發(fā)電機的情況下，事先鏈接電線。(4) 修改安全審查指針(5)

配置蒸汽輪機發(fā)電機等多種發(fā)電機。另外還要考慮到防震地面的建設。(6) 不僅依靠海水冷卻，還要準備空氣冷卻式發(fā)電機。(7) 配置備用配電盤。(8) 與其他發(fā)電站（例如水力發(fā)電）實現(xiàn)電源共享(9) 在蒸氣汽輪機驅(qū)動堆芯注水泵上配置小型發(fā)電機，對控制用的電池進行充電。建議（短期）建議（中期）電源失效的教訓22沒有進行徹底的安全檢查(1) 確保電源車、冷卻系統(tǒng)全部喪失的教訓23海水冷卻對于海嘯來說是脆弱的只要有電源，導致堆芯損傷之前是有一定的時間間隔的(1) 利用消防車對冷卻系統(tǒng)進行注水訓練及配置相關(guān)硬件設施。(2) 將海水泵發(fā)動機等備用物品放到海嘯影響較小的地方。(3) 對海水泵進行防水設施配置（例如防水墻和專用廠房的設置）。(4) 準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。(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，實現(xiàn)多重送電方式。建議（短期）建議（中期）冷卻系統(tǒng)全部喪失的教訓23海水冷卻對于海嘯來說是脆弱的(1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)。防止圧力容器和安全殼的壓力過高破損。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×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：氫氣核電意外事故控制的教訓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)合器及應急氣體處理電源系統(tǒng)。建議（短期）重新審視導致全電源喪失的原因，設置必要的設備。吸取教訓，應用到今后的事故控制中去。(3)

同一設施內(nèi)有幾臺核電站同時運行時的事故應急處理機制。建議（中期）核電意外事故控制的教訓26沒有充分考慮所有電源喪失的情況、沒氫氣爆炸的教訓27氫氣爆炸導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。對各種測量儀器進行遠距離監(jiān)測。(2)

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