福岛核事故应对对策与经验总结(植田-汉语全文)课件

福岛核事故应对对策与经验总结—技术篇２０１１年６月２７日财团法人电力中央研究所植田伸幸福岛核事故应对对策与经验总结—技术篇２０１１年６月２７日演讲概要从技术角度分析福岛核电事故的教训。从教训中探讨下一步发展的提案。按照详细的逻辑推理与意外事故详细的解析方法的话，报告将会变得太长。以基本原理和基本知识为基础，对此次事故做技术分析。2演讲概要从技术角度分析福岛核电事故的教训。2地震中心与核电站示意图女川１号機524MW,1984２号機825MW,1995３号機825MW,2002福島１号機460MW,1971第一２号機784MW,1974３号機784MW,1976４号機784MW,1978５号機784MW,1978６号機1,100MW,1979福島１号機1,100MW,1982第二２号機1,100MW,1984３号機1,100MW,1985４号機1,100MW,1987東海第二1,100MW,1978東通1,100MW,2005Googlemap3GooglemapM9.03/1114:463地震中心与核电站示意图女川１号機524MW,19地震观测记录与基准地震动（Ss）的比较示意图の比福島第一福島第二女川（注：记录到中途，并不是完整记录）（方向不明）据估计，重要仪器没有受到损害。今后将逐一详细评估。观测记录：基础地面上的最大加速度4地震观测记录与基准地震动（Ss）的比较示意图の比福島第一福島轻水反应堆设施内安全性能的重要度比较图设备区分(1)設備区分(2)机器名称机器种类安全重要度级别抗震重要度应急发电装置应急内燃发电机内燃发动机应急内燃发电机1级As增压机supercharger

应急内燃发电机1级As冷却水设备应急内燃发电机1级As反应堆冷却系统余热除去系统（海水）海水余热去除泵立形ポンプ1级As反应堆冷却辅助系统反应堆冷却水泵电动机3级B电气设备核电站主线输电断路器，启动主线输电断路器，负载用断路器，安全元器件（配电盘

）控制盘电源盘1级As常用元器件（配电盘

）控制盘电源盘3级C内燃发动机断路器过流继电器继电器1级As其他设备蓄电池及充电器直流蓄电池蓄电池1级As5轻水反应堆设施内安全性能的重要度比较图设备区分(1)設備区分地震后主要变化：福岛第一核电站(1)２０１１年３月１１日１４時４６分、发生地震运行中的１～３号机组由于地震加速度自动停止运转核电站基地外的输电塔因为倒塌，使核电站失去了外部电源。应急DG自动启动主蒸汽隔离阀（MSIV）自动关闭１号机组IC（应急冷凝器）自动启动、２、３号机组RCIC（堆芯隔离冷却系统

）手动启动在此之后，随着反应堆压力的变化采取手动控制。１５時３７分、海啸袭来，失去全部的交流电源（6号机组的DG１除外）问题：应急为何没有正常启动。6地震后主要变化：福岛第一核电站(1)２０１１年３月１１日１４应急交流电源断电的原因应急内燃机发电系统（DG）：２系统机械损伤海水灌水导致短路冷去系统无法正常工作（冷却系统泵的动力来源是DG）缺少燃料（管道破裂，储存罐损毁等）应急高压主线：２系统机械损伤海水灌水导致短路7应急交流电源断电的原因应急内燃机发电系统（DG）：２系统7冗长性（多重性）与多样性同样的装置设置数台及时1台损坏或者操作失误，也可以保证系统正常运行电源具有2套系统泵具有2套系统并列或前后设置装备同一性能却不同作业原理的机器设备防止由于一种原因导致所有设备失灵2种类吸收中子的方案。

1.控制棒（固体）2.硼酸水（液体）冗长性（多重性）（redundancy）多样性（diversity）8冗长性（多重性）与多样性同样的装置设置数台装备同一性能却不同多重性与共通原因故障航空机的例（液压控制系统）机身断面DC-10客舱与货舱的分界线处的地板断裂。将导致全系统失灵客舱货舱客舱货舱B-747即使客舱与货舱的分界线处的地板断裂

、顶部的1系统还可以正常运行→压力机舱破损，则导致全系统失灵共通原因故障Commoncausefailure由于共通的原因导致多重系统同时失灵采用工作原理相异的系统加以组合。多样性9多重性与共通原因故障航空机的例机身断面DC-10客舱货舱客舱各地海啸高度女川福島第一福島第二東海第二1～4号5,6号海啸高度（1号南边)東通（2.6m以下）10各地海啸高度女川福島第一福島第二東海第二1～4号5,6号海啸核电站防震设计审查方针（中略）对地震对核电设施的影响有明确介绍防震预测有改进的余地没有充分考虑到海啸的影响对“残余风险”要正面面对在方针中予以明确http://www.nsc.go.jp/shinsashishin/pdf/1/si004.pdf比如：（摘选）2006年9月19日日本原子力安全委員会11核电站防震设计审查方针（中略）海啸的教训和今后采取的对策12防震设计中没有充分考虑到海啸的规模没有采取措施，应对海水侵蚀导致安全设备的失灵，从而扩大的事故的规模。为防止安全方面重要机器的损伤，应在配置主要仪器的建筑物周围加固防止进水措施。

中期）根据此次教训与经验，导入海啸风险评估手法，将海啸影响进行标准化规范统一。

在电站周围建立防潮堤建筑物内部的防水性能要加大。电线等主要部件要建立防水路线。充分考虑到海啸将设备及建筑物整体冲走的风险。并考虑对厂房的冲击。

重新设置排水泵

将各类机器的备用品，放置于海啸影响不到的位置。建议（短期）（中期）日本原子力学会风险评估委员会已经正式成立海啸PSA分科会（5月6日）海啸的教训和今后采取的对策12防震设计中没有充分考虑到海啸的补充：完整的系统标准化研究13内部原因外部原因级别1堆芯损伤级别２放射性物质释放级别3环境影响事故原因原子炉安全壳公众危害地震火灾海啸进水火山・・・外部电源丧失冷却材料丧失冷却材料泄漏功率异常冷却材料减少・・・地震*已经建立起事故防止标准(*级别1的前提下）评估范围事故进展事故原因分析另外，停堆时PSA、PSA的参数标准已经建立补充：完整的系统标准化研究13内部原因外部原因级别1地震后主要变化：福岛第一核电站

(2)（１，２号机组）１５時４２分、失去所有的交流电源。根据日本原子力灾害特别措施法第10条第１规定，经判断发生特别故障。（１，２号机组）１６時３６分开始、无法确认应急堆芯冷却装置（ECCS）的流水量。为什么会丧失冷却功能呢？14地震后主要变化：福岛第一核电站(2)（１，２号机组）１５時轻水反应堆核电站安全设计指南152001年3月29日日本原子力安全委员会http://www.nsc.go.jp/shinsashishin/pdf/1/si002.pdf（抜粋）30分钟内汽轮驱动进行冷却轻水反应堆核电站安全设计指南152001年3月29日日本冷却系统与辅助系统控制棒泵安全壳压力容器燃料棒热交换器海水泵电气温度、圧力、水位等电气电气开关汽轮机泵大容量＜动力＞＜计量＞

＜控制＞16冷却系统与辅助系统控制棒泵安全壳压力容器燃料棒热交换器海水泵17福岛第一核电站1号机、BWR/3、ECCS（应急堆芯冷却系统）17福岛第一核电站1号机、BWR/3、ECCS（应急堆芯应急冷凝器（IC）：１号机18应急冷凝器（IC）：１号机1819福岛第一核电站2-5号机、BWR/4、ECCS（应急堆芯冷却系统）19福岛第一核电站2-5号机、BWR/4、ECCS（应急堆芯损伤的主要进程反应堆停止失败余热去除功能丧失（包括散热器功能丧失）外部电源丧失后直流电源也丧失造成堆芯注水失败，减压失败计量及控制系统功能丧失外部电源丧失后交流电源也随之丧失LOCA无法向堆芯注水厂房损坏20堆芯损伤的主要进程反应堆停止失败20福岛第一核电站的海啸21海水泵因进水导致失效冷却功能丧失交流电全部丧失泵、计量仪器、开关等停止运作http://www.meti.go.jp/press/2011/04/20110413006/20110413006.pdf外部电源由于地震导致丧失汽轮机厂房内应急内燃发电机进水导致无法运转福岛第一核电站的海啸21海水泵因进水导致失效冷却功能丧失交流电源失效的教训22没有进行彻底的安全检查电源丧失长期化，没有阻止事态进一步蔓延无法掌握反应堆内的状况(1) 确保电源车、小型发电机等多种电源(2) 设定交流电源完全失去场面，确保重要机器及堆芯监视系统的电力供给。(3) 设置多台发电机的情况下，事先链接电线。(4) 修改安全审查指针(5)

配置蒸汽轮机发电机等多种发电机。另外还要考虑到防震地面的建设。(6) 不仅依靠海水冷却，还要准备空气冷却式发电机。(7) 配置备用配电盘。(8) 与其他发电站（例如水力发电）实现电源共享(9) 在蒸气汽轮机驱动堆芯注水泵上配置小型发电机，对控制用的电池进行充电。建议（短期）建议（中期）电源失效的教训22没有进行彻底的安全检查(1) 确保电源车、冷却系统全部丧失的教训23海水冷却对于海啸来说是脆弱的只要有电源，导致堆芯损伤之前是有一定的时间间隔的(1) 利用消防车对冷却系统进行注水训练及配置相关硬件设施。(2) 将海水泵发动机等备用物品放到海啸影响较小的地方。(3) 对海水泵进行防水设施配置（例如防水墙和专用厂房的设置）。(4) 准备出海水冷却以外的冷却系统。例如放置可以余热清除的空气冷却机。(5) 考虑无需动力的自然循环。(6) 水源的多样化（河川，水库和防火水等）。必要的情况下，实现多重送电方式。建议（短期）建议（中期）冷却系统全部丧失的教训23海水冷却对于海啸来说是脆弱的(1为何要增加加固管道24安全壳压力容器加固管道水消防車燃料棒冷凝蒸汽蒸気水放入水，可以冷却燃料。将蒸汽（热）带入外部。余热的发热量并不是很大。（1天后0.5%左右）可以通过参照压力和水位及其他参数，控制开关。防止圧力容器和安全壳的压力过高破损。为何要增加加固管道24安全壳压力容器加固管道水消防車燃料棒冷25安全壳压力容器燃料棒海水消防車氢气爆炸不明方向H2：氢气H2H2RRRRH2反应堆厂房RR对环境氢气结合器R：放射性物质H2电气氢气爆炸的情况×25安全壳压力容器燃料棒海水消防車氢气爆炸不明方向H2：氢气核电意外事故控制的教训26没有充分考虑所有电源丧失的情况、没有大面积的防止事故恶化。堆芯损伤及放射性物质外泄以后，也没有彻底讨论事故控制的方法。(1)

作为可造作的事故控制对策，配备可以使用数日的备用电源。为保证空气阀门的正常使用，常备氮素容器。

i) 重新配置堆芯重要数据测量仪器及排气塔放射物质监视器测量仪器的电源。

ii)配置氢气结合器及应急气体处理电源系统。建议（短期）重新审视导致全电源丧失的原因，设置必要的设备。吸取教训，应用到今后的事故控制中去。(3)

同一设施内有几台核电站同时运行时的事故应急处理机制。建议（中期）核电意外事故控制的教训26没有充分考虑所有电源丧失的情况、没氢气爆炸的教训27氢气爆炸导致厂房损坏没有考虑到安全壳以外的爆炸。安全壳外的氢气泄漏路径不明确安全壳内测量仪器及氢气结合器等配置备用电源。对各种测量仪器进行远距离监测。(2)

加强管道的泄漏检查。(3) 重新评估安全壳内氢气爆炸原理(4) 防止氢气从安全壳内泄漏。考虑设置静止催化再结合器等。建议（短期）建议（中期）氢气爆炸的教训27氢气爆炸导致厂房损坏安全壳内测量仪器及氢气结束语福岛第一核电站的事故并没有否定一直以来的“多重措施”，“深层防护”等核电站安全的基本概念。但是，完全超出现阶段安全设计标准的风险控制或者说是安全隐患等问题却因为海啸的原因凸显出来。今后，仔细分析包括海啸在内的意外事故原因，将教训与经验反映到现有轻水堆和新堆型的设计中。28结束语福岛第一核电站的事故并没有否定一直以来的“多重措施”，福岛核事故应对对策与经验总结—技术篇２０１１年６月２７日财团法人电力中央研究所植田伸幸福岛核事故应对对策与经验总结—技术篇２０１１年６月２７日演讲概要从技术角度分析福岛核电事故的教训。从教训中探讨下一步发展的提案。按照详细的逻辑推理与意外事故详细的解析方法的话，报告将会变得太长。以基本原理和基本知识为基础，对此次事故做技术分析。30演讲概要从技术角度分析福岛核电事故的教训。2地震中心与核电站示意图女川１号機524MW,1984２号機825MW,1995３号機825MW,2002福島１号機460MW,1971第一２号機784MW,1974３号機784MW,1976４号機784MW,1978５号機784MW,1978６号機1,100MW,1979福島１号機1,100MW,1982第二２号機1,100MW,1984３号機1,100MW,1985４号機1,100MW,1987東海第二1,100MW,1978東通1,100MW,2005Googlemap31GooglemapM9.03/1114:4631地震中心与核电站示意图女川１号機524MW,19地震观测记录与基准地震动（Ss）的比较示意图の比福島第一福島第二女川（注：记录到中途，并不是完整记录）（方向不明）据估计，重要仪器没有受到损害。今后将逐一详细评估。观测记录：基础地面上的最大加速度32地震观测记录与基准地震动（Ss）的比较示意图の比福島第一福島轻水反应堆设施内安全性能的重要度比较图设备区分(1)設備区分(2)机器名称机器种类安全重要度级别抗震重要度应急发电装置应急内燃发电机内燃发动机应急内燃发电机1级As增压机supercharger

应急内燃发电机1级As冷却水设备应急内燃发电机1级As反应堆冷却系统余热除去系统（海水）海水余热去除泵立形ポンプ1级As反应堆冷却辅助系统反应堆冷却水泵电动机3级B电气设备核电站主线输电断路器，启动主线输电断路器，负载用断路器，安全元器件（配电盘

）控制盘电源盘1级As常用元器件（配电盘

）控制盘电源盘3级C内燃发动机断路器过流继电器继电器1级As其他设备蓄电池及充电器直流蓄电池蓄电池1级As33轻水反应堆设施内安全性能的重要度比较图设备区分(1)設備区分地震后主要变化：福岛第一核电站(1)２０１１年３月１１日１４時４６分、发生地震运行中的１～３号机组由于地震加速度自动停止运转核电站基地外的输电塔因为倒塌，使核电站失去了外部电源。应急DG自动启动主蒸汽隔离阀（MSIV）自动关闭１号机组IC（应急冷凝器）自动启动、２、３号机组RCIC（堆芯隔离冷却系统

）手动启动在此之后，随着反应堆压力的变化采取手动控制。１５時３７分、海啸袭来，失去全部的交流电源（6号机组的DG１除外）问题：应急为何没有正常启动。34地震后主要变化：福岛第一核电站(1)２０１１年３月１１日１４应急交流电源断电的原因应急内燃机发电系统（DG）：２系统机械损伤海水灌水导致短路冷去系统无法正常工作（冷却系统泵的动力来源是DG）缺少燃料（管道破裂，储存罐损毁等）应急高压主线：２系统机械损伤海水灌水导致短路35应急交流电源断电的原因应急内燃机发电系统（DG）：２系统7冗长性（多重性）与多样性同样的装置设置数台及时1台损坏或者操作失误，也可以保证系统正常运行电源具有2套系统泵具有2套系统并列或前后设置装备同一性能却不同作业原理的机器设备防止由于一种原因导致所有设备失灵2种类吸收中子的方案。

1.控制棒（固体）2.硼酸水（液体）冗长性（多重性）（redundancy）多样性（diversity）36冗长性（多重性）与多样性同样的装置设置数台装备同一性能却不同多重性与共通原因故障航空机的例（液压控制系统）机身断面DC-10客舱与货舱的分界线处的地板断裂。将导致全系统失灵客舱货舱客舱货舱B-747即使客舱与货舱的分界线处的地板断裂

、顶部的1系统还可以正常运行→压力机舱破损，则导致全系统失灵共通原因故障Commoncausefailure由于共通的原因导致多重系统同时失灵采用工作原理相异的系统加以组合。多样性37多重性与共通原因故障航空机的例机身断面DC-10客舱货舱客舱各地海啸高度女川福島第一福島第二東海第二1～4号5,6号海啸高度（1号南边)東通（2.6m以下）38各地海啸高度女川福島第一福島第二東海第二1～4号5,6号海啸核电站防震设计审查方针（中略）对地震对核电设施的影响有明确介绍防震预测有改进的余地没有充分考虑到海啸的影响对“残余风险”要正面面对在方针中予以明确http://www.nsc.go.jp/shinsashishin/pdf/1/si004.pdf比如：（摘选）2006年9月19日日本原子力安全委員会39核电站防震设计审查方针（中略）海啸的教训和今后采取的对策40防震设计中没有充分考虑到海啸的规模没有采取措施，应对海水侵蚀导致安全设备的失灵，从而扩大的事故的规模。为防止安全方面重要机器的损伤，应在配置主要仪器的建筑物周围加固防止进水措施。

中期）根据此次教训与经验，导入海啸风险评估手法，将海啸影响进行标准化规范统一。

在电站周围建立防潮堤建筑物内部的防水性能要加大。电线等主要部件要建立防水路线。充分考虑到海啸将设备及建筑物整体冲走的风险。并考虑对厂房的冲击。

重新设置排水泵

将各类机器的备用品，放置于海啸影响不到的位置。建议（短期）（中期）日本原子力学会风险评估委员会已经正式成立海啸PSA分科会（5月6日）海啸的教训和今后采取的对策12防震设计中没有充分考虑到海啸的补充：完整的系统标准化研究41内部原因外部原因级别1堆芯损伤级别２放射性物质释放级别3环境影响事故原因原子炉安全壳公众危害地震火灾海啸进水火山・・・外部电源丧失冷却材料丧失冷却材料泄漏功率异常冷却材料减少・・・地震*已经建立起事故防止标准(*级别1的前提下）评估范围事故进展事故原因分析另外，停堆时PSA、PSA的参数标准已经建立补充：完整的系统标准化研究13内部原因外部原因级别1地震后主要变化：福岛第一核电站

(2)（１，２号机组）１５時４２分、失去所有的交流电源。根据日本原子力灾害特别措施法第10条第１规定，经判断发生特别故障。（１，２号机组）１６時３６分开始、无法确认应急堆芯冷却装置（ECCS）的流水量。为什么会丧失冷却功能呢？42地震后主要变化：福岛第一核电站(2)（１，２号机组）１５時轻水反应堆核电站安全设计指南432001年3月29日日本原子力安全委员会http://www.nsc.go.jp/shinsashishin/pdf/1/si002.pdf（抜粋）30分钟内汽轮驱动进行冷却轻水反应堆核电站安全设计指南152001年3月29日日本冷却系统与辅助系统控制棒泵安全壳压力容器燃料棒热交换器海水泵电气温度、圧力、水位等电气电气开关汽轮机泵大容量＜动力＞＜计量＞

＜控制＞44冷却系统与辅助系统控制棒泵安全壳压力容器燃料棒热交换器海水泵45福岛第一核电站1号机、BWR/3、ECCS（应急堆芯冷却系统）17福岛第一核电站1号机、BWR/3、ECCS（应急堆芯应急冷凝器（IC）：１号机46应急冷凝器（IC）：１号机1847福岛第一核电站2-5号机、BWR/4、ECCS（应急堆芯冷却系统）19福岛第一核电站2-5号机、BWR/4、ECCS（应急堆芯损伤的主要进程反应堆停止失败余热去除功能丧失（包括散热器功能丧失）外部电源丧失后直流电源也丧失造成堆芯注水失败，减压失败计量及控制系统功能丧失外部电源丧失后交流电源也随之丧失LOCA无法向堆芯注水厂房损坏48堆芯损伤的主要进程反应堆停止失败20福岛第一核电站的海啸49海水泵因进水导致失效冷却功能丧失交流电全部丧失泵、计量仪器、开关等停止运作http://www.meti.go.jp/press/2011/04/20110413006/20110413006.pdf外部电源由于地震导致丧失汽轮机厂房内应急内燃发电机进水导致无法运转福岛第一核电站的海啸21海水泵因进水导致失效冷却功能丧失交流电源失效的教训50没有进行彻底的安全检查电源丧失长期化，没有阻止事态进一步蔓延无法掌握反应堆内的状况(1) 确保电源车、小型发电机等多种电源(2) 设定交流电源完全失去场面，确保重要机器及堆芯监视系统的电力供给。(3) 设置多台发电机的情况下，事先链接电线。(4) 修改安全审查指针(5)

配置蒸汽轮机发电机等多种发电机。另外还要考虑到防震地面的建设。(6) 不仅依靠海水冷却，还要准备空气冷却式发电机。(7) 配置备用配电盘。(8) 与其他发电站（例如水力发电）实现电源共享(9) 在蒸气汽轮机驱动堆芯注水泵上配置小型发电机，对控制用的电池进行充电。建议（短期）建议（中期）电源失效的教训22没有进行彻底的安全检查(1) 确保电源车、冷却系统全部丧失的教训51海水冷却对于海啸来说是脆弱的只要有电源，导致堆芯损伤之前是有一定的时间间隔的(1) 利用消防车对冷却系统进行注水训练及配置相关硬件设施。(2) 将海水泵发动机等备用物品放到海啸影响较小的地方。(3) 对海水泵进行防水设施配置（例如防水墙和专用厂房的设置）。(4) 准备出海水冷却以外的冷却系统。例如放置可以余热清