加强核电站机电等设备的抗震评估工作──日本3.11地震反思

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日本3.11地震中最大的灾害来自地震之后的海啸，绝大多数的人员伤亡都是由海啸所造成的，但是3.11地震带给人类最大的震撼是核电站的核辐射所带来的长久阴影。

 

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毋庸置疑，日本和美国目前应该是世界上对工程抗震研究最为先进的国家，而且在很大程度上，日本的土木工程抗震技术是世界领先的。很多新的抗震技术的应用、新的抗震设施的推广都是从日本开始的，但是这次地震对日本造成的打击是很大的。

 

单就电力系统的抗震而言，日本和美国是极其重视的。在现代社会中，可以说电力是生命线工程其它各系统（给排水、通讯、燃气、交通等）依托的基础，这在历次的大地震中都得到了说明。电力供应的中断，会造成其它系统的瘫痪、延缓震后的快速恢复，因此，电力设施占据极为重要的地位。1995年日本神户大地震，日本电力系统最为自豪的是在震后一周内电力系统完全恢复。由于电力设施的抗震采用了先进的动力设计方法，同时日本对电力系统的任何震害都会在全国开展相应的抗震改造加固工作，日本一些专家对电力系统的抗震抱有一定的自信。

 

 

 

具有讽刺意味的是，本来用于生产电力的福岛核电站，这次却因为迟迟不能通电而一再延误处置时机。按照美国麻省理工学院约瑟夫·厄曼（JosefOehmen）博士所做的梳理，断电成为这次核泄漏灾难的真正开端。

 

核电站的运行，其抗震要求是在地震发生后，给核电站供电的全部的外部电源失效的情况下，核电站必须有足够的应急电源保障冷却水的循环。地震发生时，反应控制棒会自动插入堆芯，链式反应停止，但是还有大约2-3%左右的余热产生。这些余热必须通过冷却水的继续循环来散热。核电站应急电源主要包括两部分：应急柴油发电机组和应急蓄电池组。

 

 

 

反应堆在安全停堆之后，其中一组柴油发电机还能工作，可随之而来的大海啸却给了它致命一击。柴油发电机组报废后，操作员只好启动了反应堆备用电池。按照核安全专家介绍，这些备用电池一般只能供应2个小时的电力，而约瑟夫博士所了解到的情况，福岛第一核电站的应急电池能够坚持8小时。不管是2小时还是8小时，接通外部电源都成为当务之急。按照东京电力公司的解释，大卡车运来了移动式柴油发电机，可他们发现，这些发电机因为接口不能兼容无法连接到电站上。“整个事件从这一刻起开始变得糟糕。”约瑟夫博士在他的文章中感慨道，“这就像是打仗的时候，因为一个插头不配套而使得导弹无法发射一样，太荒唐了。”不管为何，外部电力供应不上，备用电池很快耗尽后，反应堆散发的余热无法得到控制，福岛核危机真正变得棘手起来了。

 

以日本人做事一向谨小慎微的作风，为何会发生如此低级的错误？但是实际情况就是如此，后面发生的事情就是众所周知，一切已经无法掌控，核电历史上最大的灾难发生了。

 

事故提醒我们：核电站作为一个高度复杂的工业化系统，任何一个子系统的失效对整体的安全运营都会带来极大的影响。作为主要部分的核反应堆没有任何问题。反应堆安全壳的设计是所有土木工程中要求最高的，抗震、抗爆、抗5级龙卷风、抗小型飞机的撞击。。。所以目前还没有资料显示地震时反应堆有什么结构的异常。但是，作为核电配套的外围设备，其抗震性能同样会影响到核电的安全运行。

 

我国目前在从事大量的核电站准备和建设工作。根据国家核电发展的长远规划，预计到2020年末我国核电机组装机容量将扩大到40000兆瓦，在建机组容量为18000兆瓦，发电量可达到260～280太瓦时。但福岛第一核电站的事故也警示我们：万万不可忽视核电抗震的微小细节。当我们倾注很大的精力去关注核岛安全的同时，对于配套设施必须有足够的重视。幸运的是，相关部门已经开始着手评估整体系统的抗震可靠性。核电工程人员应该与抗震领域的研究人员通力合作，共同研究来应对核电系统在地震时可能发生的各种情况，整体上提高核电抗震的安全可靠性。