澄清福島事故真相

一、福島事故綜合檢討 

       福島事故影響民眾對核能電廠是否安全之疑慮，由於日本是亞洲傳統工業強國，發生此事故造成一般台灣民眾的恐懼，認為台灣樣樣都輸日本，若日本的核電廠 出事情，則台灣的核電廠必不能倖免，但事實並非如此，二次大戰後日本文化受到美式文化的衝擊，吃漢堡的日本人做事也不是那麼嚴謹，南韓及台灣在許多方面並不輸日本甚至超越日本，福島事故除了是天災外，日本的人為疏失也是重要原因，台灣應勿再盲目崇拜日本，應對台灣的的核電廠有信心。311大地震時，福島一廠各機組並未受到損害，都能安全停機，所以核能電廠都有地震跳機設定值，不用擔心地震造成傷害，福島事故真正的原因是海嘯淹沒讓爐心冷卻系統無法運轉，同時日本的應變措施及設計上都有缺失。我國電廠比福島電廠多了一些安全防護，同時台灣環境不會產生類似福島發生的大海嘯，所以核四廠並無安全顧慮。 

       台灣核能電廠在設計施工上安全的考慮上較日本嚴格，不會發生類似福島事故。事實上東京電力公司福島一廠與台灣電力公司核一廠曾締結姊妹廠，福島一廠曾派員至核一廠觀摩學習，事實上台電在運轉核能電廠上最重視安全， 而確保核安、輻安及工安等三安一直是核能發電的最高指導原則。福島事故剛開始是發生9級大地震，接著引發大海嘯，地震海嘯雖屬天災但形成的要件是可瞭解分析的，日本本州靠太平洋側有女川、福島一廠、福島二廠及濱岡等核電廠，地震多發生在海底，太平洋水深海闊造成海嘯快速行進，而台灣東部太平洋雖也海闊水深，但多為懸崖峭壁，水波易反射回去不會產生高浪海嘯，且核電廠位於南北側，海域屬大陸棚延伸淺水域，不會產生如日本之大海嘯。福島電廠因海嘯造成失電全黑事故，以致爐心緊急冷卻系統無法運作，而台灣核電廠有較日本多的緊急發電設備，同時地勢較高自然抗海嘯能力較強，福島電廠因爐心緊急冷卻系統無法運致鈾燃料熔毀，而爐心失水高溫後發生鋯水反應產生大量氫氣，氫氣爆炸後放射性物質外釋造成土壤污染、海水污染、高輻射問題，但若爐心冷卻系統有緊急電源操作則爐心不會熔毀，自然不會有後續事故發生。 在福島核事故處理過程中，日本確實出現一系列“人為”因素引起的麻煩，但若遵守安全文化，事故是可避免的。福島事故後，日本並未亡國仍然很強大，雖造成一些經濟損失，但根據世界衛生組織(WHO)報告並無人因輻射傷亡，希望弄清楚真相，將“核恐慌”轉化為“核信心”，瞭解核能是有願景的，新的科技發展及安全措施可確保核能安全。 

二、福島事故發生的原因分析 

(一)福島電廠沿用美國原設計未考量日本與美國環境風險不同

       福島一廠是由美國GE公司以統包方式興建，美國由於有颶風天災，所以爐心冷卻的緊急柴油發電機裝設在地下室以防颶風，日本福島一廠共有6部核電機組，其中只有六號機有1台緊急柴油發電機是裝在地面上逃過海嘯淹水一劫，就是靠這台發電機讓福島一廠的五號及六號機爐心冷卻系統得以運轉而倖免於難，其餘機組的緊急柴油發電機全遭水淹沒，電源全部喪失(圖1)。照單全收外來技術設備有潛在風險，所以必須思考本國與外國的差異才可避免事故，例如電視政論名嘴常告訴民眾風力發電有多美好，但考慮國情差異就不見得很正確!例如丹麥風電佔國家發電量47%，丹麥地處北歐，冬天夏天風力都很大，因冬天要暖氣故冬季缺電，但台灣夏天無風卻需電吹冷氣，冬天台灣東北季風很強卻不缺電，這就是國情的差異。日本福島一廠共有13台緊急柴油發電機，其中水冷式發電機有9台，水冷式發電機所需的冷卻海水汲取用水泵與馬達因受海嘯侵襲故障而全部停止運作。空氣冷卻式發電機只有6號機中的1台事故後仍可正常運作，並可同時為5號機持續供電因而保全了5號機及6號機的安全。 福島一廠在地震、海嘯後連續發生爆炸、燃燒和輻射物質泄漏事故，可以發現福島一廠設計上的幾大缺陷：(1)外部電源和緊急電源在地震及海嘯中被破壞(2)在失去電源情況下無法為鈾燃料降温(3)高温下的鋯水反應產生大量氫氣無法及時處理造成爆炸(4)乾井空間狹小無法耐壓。 

 (二)未落實安全文化

       根據日本共同社報導，福島一廠設計海嘯最大浪高是5.7米，因此，1~4號機 建築物興建高於海平面10米，5~6號機建築物高於海平面13米，而這次海嘯浪高達14米，導致緊急發電機遭水淹，緊急冷卻系統失效(圖2)，但另一家東北電力公司的女川核電廠設計的海嘯最大浪高是14米左右則安然無恙。福島一廠設計時未參考歷史上發生過的“貞觀海嘯”研究成果，文献記載“貞觀海嘯”導致多賀城被毁，上千人溺死及大面積土地被海水淹没。 

 (三)安全文化與差異管理未落實

       轍諾堡事故後，核能界提出安全文化的觀念，要求所有營運中的核能電廠應有安全文化認知，包括設計、運轉及製造各方面需預知危險。福島一廠地勢平坦，廠房設備距海邊甚近，無山地可作水庫又無法抵擋海嘯淹水。從圖3中可看出四個日本電廠的差異，東北電力的女川電廠及中國電力的島根電廠在廠區後均有山，山上可蓋水池、油庫，重要設備也可放於地勢較高處所，顯然抗海嘯能力較強，而福島一廠、二廠地勢平坦顯然抗海嘯能力較差。日本海較淺不易發生海嘯，太平洋較深產生大海嘯的機率較高，這些對福島不利的因素應在設計時納入考量防範。另外，福島二廠有建築物保護循環海水泵但福島一廠沒有此建築物，對海嘯的抵擋能力自然不同。東京電力公司對於以前發生之貞觀海嘯未能預知危險作好防範工作亦是核災發生原因之一。 

 (四)災變初24小時處理情況慌亂

        日本政府和東京電力公司在事故發生之初準備不足且慌亂，3月11日14點46分發生地震，50分首相辦公室成立緊急救災司令部，15時37分大樓晃動減弱後，菅直人首相趕往司令部召集開會，要求立即評估福島一廠狀況。當時東京電力公司陷入混亂，辦公室電話無人接聽。社長清水正孝身處外地，打算從名古屋搭軍用飛機返回福島。防衛省要求下，這架飛機中途折返，以便用於救災。美聯社評論，震後最關鍵的幾個小時内，政府無從獲取電廠確切信息，控制室裏情況惡化速度以分鐘計，地震發生後不到一分鐘，機組均自動安全停機。15時27分海嘯的第一波海水湧至廠房，浪高約4米没有漫過10米高的防波堤。15時35分，第二波海水湧至並侵入廠區，水位標記顯示浪高15米。15時37分1號機組柴油發電機“跳脫”，緊接著發生全黑停電。由於失去電源，運轉員無法從儀錶資訊瞭解反應器狀況，事故迅速惡化。 

       東電需要急著釋放反應器壓力容器内的壓力並恢復冷卻水用電，東電只派出一輛緊急供電車趕赴福島一廠但因交通阻塞没能抵達，其實應該請友廠同時支援以搶時間為修復電。等到後來洽東北電力公司支援第二輛緊急供電車時已延誤一些時間，因石礫及海嘯後泥濘及電纜太短無法與機組及時聯妥，直到3月12日下午3時才接通，但已太遲，氫爆發生又將電纜弄壞。 

三、台灣核能電廠對類似福島事故的防禦能力 

(一)台灣核能電廠設計上及天然地理位置較日本福島抗海嘯能力強大

      福島事故是先發生地震，但地震發生時福島電廠原安全設計功能正常運作使電廠安全停機，喪失外電其實也沒關係，因為正常情形下緊急柴油發電機能自動起動提供爐心冷卻所需緊急用電，但是日本福島事故的情形是大地震引發大海嘯，由於福島一廠廠址較低，柴油發電機淹水就完蛋了! 而我國核能電廠相較日本福島一廠具有5項抗海嘯防護優勢(參考圖4)：

1.     福島一廠緊要海水泵為露天，我國核能電廠緊要海水泵有建築物  (緊要海水泵室)保護。

2.     福島一廠 1~4 號機緊急柴油發電機安置於汽機廠房地下底層，我國核能電廠緊急柴油發電機均安置於平面層耐震一級的廠房內，防洪能力相對較高。

3.     福島一廠無設置第 5 台氣冷式柴油發電機，我國核能電廠在平面層設有氣冷式柴油發電機，可在緊急柴油發電機喪失冷卻水情況時，提供後備電源。

4.     福島一廠無設置氣渦輪發電機，我國核能電廠在高程 22~35 公尺設有氣冷式氣渦輪發電機，可在緊急柴油發電機喪失冷卻水情況時，提供後備電源。

5.     福島一廠無設置生水池，我國核能電廠設置在高程62~116 公尺處，3.7~10.7 萬噸生水池可依靠重力注水入反應爐確保冷卻安全。

      以上這些安全措施在福島事故發生前就已存在於台灣的核電廠中，可見我國對於核安態度較日本保守且嚴謹。 

(二)由科學觀點看台灣無產生日本大海嘯的條件

1.前言

       福島核電廠的災情主要可分為(1)海嘯引起的死亡或失蹤人數約二萬人及財物家園的損毀損失(2)因海嘯造成核電廠無法冷卻反應器爐心使鈾燃料熔毀繼而產生氫爆導至放射性物質外釋，雖無人因輻射傷亡，但造成部分土地農漁牧污染及財產損失。福島一廠雖安全度過了311大地震的侵襲安全停機然卻被海嘯重創，因此海嘯才是整個事件的中心關鍵，若能讓大眾瞭解台灣與日本先天地理環境的差異，不致發生福島式大海嘯，再加上台灣核電廠既有及增強週全的防災措施，應可消除民眾因不瞭解海嘯成因而產生的不必要恐懼，如此始可理性地討論重啟核四議題。 

2.海嘯的成因

      海嘯是一種具有強大破壞力的海浪，當地震發生於海底，因震波的動力而引起海水劇烈的起伏，形成強大的波浪，向前推進，將沿海地帶一一淹沒的災害，稱之為海嘯。海嘯多伴隨著地震產生，地震波本身並不會引起海嘯，但當海域中發生大地震，會造成海底的隆起和沉降形成海水的劇烈波動。海嘯侵入沿海可達數公里，但並非所有的海底地震都能造成海嘯，有些海嘯高度只有幾十公分，同時亦非所有的海嘯都大的足以造成災害，只有規模夠大的淺層地震才可能產生災害性的海嘯。海水愈深海嘯波的傳播速度愈快，海水愈淺時海嘯波的傳播速度減緩，在深達5000公尺海水中時，海嘯速度約與噴射機之速度相當。在廣闊的海洋中，因為海嘯波長通常很長(約數公里-數十公里)，而波高只有數公分至數十公分，因此於海上時完全感受不到海嘯之威力。但接近海岸時，海水深度變淺，傳播速度變慢，海嘯的波長變短，波高遽增。當傳播至近岸時，遽然形成水牆衝向海岸。海嘯是隨海洋深度曲折前進，經過淺海部分能量通過後傳遞的能量減弱。在開闊的大洋中，海嘯波長很長，經過深海途中不容易減弱，能量可以傳遞很遠。不整齊的海岸地形例如深V字形之海灣或港口內，易造成海嘯能量集中使波高升高。同時不規則地形亦會引發海嘯共振效應及反覆現象。 

(三)台灣與日本的差異性

1.擠壓版塊的不同

       據美國地質調查局統計，自1990年以來，全球每年發生7~7.9級地震18次，8級以上的地震1次。世界上90%以上的地震和81%的大型地震都發生在4萬公里長的環太平洋火山地震帶上，這是受到地球板塊的擠壓結果。 日本群島恰好位於歐亞板塊、菲律濱板塊、太平洋板塊和北美洲板塊四個板塊的交界處，據統計全世界五分之一的6級以上地震發生在日本群島及週邊地區。日本的地理位置註定要受地震海嘯的威脅，台灣位於菲律賓板塊與歐亞版塊兩個板塊交界處，地震頻率較日本少。 

 2.日本海岸與台灣海岸海底地形差異

      和日本不同，台灣很少有海嘯侵襲，主要原因是海嘯多來自太平洋的海底地震，會從台灣東部靠近，而台灣東部海岸是峭壁，容易使波浪受到反射而遠離，不利海嘯成形，同時台灣的西部及北部屬大陸棚之延伸之淺海不會發生海嘯。日本本州地形較有1000公里長面對太平洋深海，海岸曲折多易對海嘯產生擴大效應，同時不像台灣東部陡峭，日本東部海岸有斜坡讓海嘯有機會溯岸而上增加浪高，同時日本東部太平洋發生海底淺源地震頻繁，這都是日本較台灣不利之處。 

3.日本缺少島鏈的保護 

     在歐亞大陸的東岸，太平洋的西側，兩串大小不一的島嶼從北至南排列開來，形成兩道弧形島鏈。沿日本群島向西南方向，琉球群島、台灣、菲律濱群島以及加里曼丹島與歐亞大陸隔海相望，仿彿海上的一層籬笆俗稱第一島鏈，沿日本本州島向南，另一條島鏈經伊豆群島、小笠原諸島、北馬里亞納群島、帕勞群島等延至塞班島，這條島鏈上的島嶼面積較小，彷彿陸地綴向大海的細碎項鏈稱為第二島鏈。這兩條島鏈在日本群島之北，島鍊合二為一，沿俄羅斯的千島群島可延伸至堪察加半島。中國大陸的海岸線很長但很少聽到有海嘯的襲擊就是受到第一島鏈及第二島鏈的保護。而台灣與日本相比，台灣有第二島鏈的保護，日本本州福島海域無島鏈保護直接面對太平洋深海海嘯的親侵襲。1960年南美智利外海發生大地震所引起的海嘯，越過太平洋造成日本全國122人死亡，僅對台灣造成輕微的影響，就是受到島鏈的保護。 

4.台灣附近海溝走向與本島垂直，日本附近海溝走向與本島平行 

      中央大學馬國鳳教授認為事實上圍繞台灣近海的海溝，是保護台灣免受遠處地震海嘯威脅的重要屏障。但對於發生在台灣近海，也就是海溝內及其周圍的大型地震所引起的海嘯，的確需要多加提防可能引發的災害。從台灣地形及板塊運動特性來看，發生重大災害性海嘯的機會很小。以板塊運動特性看，會引起災害性海嘯地震的震源在東北琉球海溝及西南馬尼拉海溝，但分析近百年歷史地震資料及板塊隱沒帶藕合特性，估計這些地區地震最大規模約為八，但是因為台灣附近海溝走向與本島垂直，日本附近海溝走向則與本島平行，如果產生海嘯，對台灣的衝擊也遠小於日本。