大地震中的核电站

2022-08-18 10:03  来源:嘿嘿能源heypower    日本核电  福岛核电站  柏崎刈羽核电站  女川核电站  亚美尼亚核电

1999年,日本三座核反应堆在台湾大地震中自动关闭,两天后重启。2011年3月,日本东部大地震期间,11台在运核电站自动关闭。福岛第一核电站的其中三个机组,因15米高的海啸造成停电,导致冷却剂无法供应,最终造成放射性物质泄露的严重事故,事故等级为INES 7级。


1999年,日本三座核反应堆在台湾大地震中自动关闭,两天后重启。2011年3月,日本东部大地震期间,11台在运核电站自动关闭。福岛第一核电站的其中三个机组,因15米高的海啸造成停电,导致冷却剂无法供应,最终造成放射性物质泄露的严重事故,事故等级为INES 7级。

1、神户大地震(1995年)

日本神户新闻报报道了1995年1月17日破坏神户及其周围地区的7.2级神户大地震,引发了人们对受灾地区核电站安全的担忧。

在该次地震中,水平地面加速度为817 Gal,比预期要高,垂直加速度为332 Gal。

事实上,距离震中200公里内的所有动力反应堆都没有受到任何损坏,当时运行的反应堆仍在满负荷运行。高滨和大河核电站位于本州岛太平洋一侧,距震中约130公里。美浜核电站距离约180公里。

据报道,该地区位于大阪和京都的研究反应堆也未受地震影响。

2、台湾大地震(1999年)


台湾马鞍山核电站

1999年9月21日,中国台湾中部发生里氏7.6级浅层地震,数千人丧生。这导致位于台湾北部的金山和国圣的三座反应堆自动关闭,两天后才重新启动。

当时的第四座反应堆正在添加燃料,台湾南部的马鞍山核电站的两座反应堆继续运行,但后来由于配电设施受损而降低了功率。

该次地震后,开始注意一个主要问题,电力恢复到工业的速度有多快。

3、宫城大地震(2005年)


女川核电站

2005年8月16日,日本本州岛东北部发生里氏7.2级地震,宫城町的三座女川核电站反应堆自动关闭。

根据S1设计基准250 Gal(已达到)和S2 PGA 350-400 Gal,将其设置为200 Gal跳闸。电厂的任何主要部分均未发生损坏。

女川核电站2号机组在经过全面检查并确认580 Gal的S2数字对该机组是安全的(相当于8.2级)后,于2006年1月重新启动。

岩土工程分析和安全评估在NISA主持下进行,NISA批准了该公司的一份报告。

3号机组于2006年3月重启,较小的1号机组于2007年5月重启。

4、新潟中越大地震(2007年)


柏崎刈羽核电站

2007年7月16日,日本发生里氏6.8级的新潟大地震,震中距东京电力公司柏崎刈羽核电站(7965 MWe)仅16公里。同时,当地地质因素导致厂区的地震烈度被放大。

该电站的地震仪测得的PGA为332至680 Gal,不同机组的S1设计基准为170至270 Gal,实际基岩上的S2值为450 Gal。

峰值地面加速度超过了所有机组的S1设计值,以及1、2和4号机组的S2值,因此电厂需要关闭。

四个反应堆在预设的120 Gal水平下自动关闭,另外三个反应堆当时没有运行。

所有停机和冷却功能均按设计工作。虽然现场因地震发生了许多事件,但没有任何事件威胁到安全,尽管地面加速度高达设计基准的三倍,但主反应堆和涡轮机组在结构上没有受到影响。

对一回路冷却水的分析证实,反应堆堆芯中的燃料没有损坏。在2008年年中左右完成全面调查并确认安全之前,该工厂一直处于关闭状态。

看起来,四个较老的机组,可能比距离较远1.5公里的5-7号机组更脆弱。

经济贸易与工业部(METI)随后成立了一个由20名成员组成的新潟大地震调查与对策委员会,以调查此次地震对电站的具体影响,并据此确定政府和公用事业部门必须解决哪些问题,以确保核电站安全。

对于在20世纪70年代批准建造第一个柏崎刈羽核电厂机组,非常靠近现在被认为是地质断层线的地方,政府对此负有一定的责任。

NISA邀请IAEA、核安全委员会和东京电力公司一起审查情况。

2007年9月,日本向IAEA高级监管机构会议提交了一份报告,2008年初,IAEA又进行了一次访问。

NISA于11月发布了地震破坏的安全重要性评估。在国际核事件等级(INES)中,最严重的损害等级为零,没有任何安全意义。

其他损害被认为与核安全无关。7个主要反应堆机组本身仍在接受检查,但似乎没有损坏。

2008年5月,东京电力公司根据当地地质因素,对柏崎刈羽核电厂1-4号机组采用了2280 Gal(2.33g)最大设计基准地震运动的新标准,是之前S2的五倍以上,对5-7号机组采用了1156 Gal(1.18g)。

2008年11月,NISA批准了公用事业公司的新地震评估,并在机组升级时对其进行了最终安全审查。7号机组于2009年5月重启,6号机组于2009年8月重启,1号机组于2010年5月重启,5号机组于2010年11月重启。2-4号机组保持关闭状态。

5、东日本大地震(2011年)

2011年3月11日下午2时46分,日本发生的东北大地震造成了相当严重的破坏,其引发的海啸(上升高度为40米)造成的损失更大。

这似乎是一场持续时间约3分钟的双重地震,震中位于本州岛东部宫城县仙台市离岸130公里处,本州向东移动了4米,并使附近的海岸线下沉了1米。

当时,该地区四座核电站的11座反应堆正在运行,地震发生时,所有反应堆都自动关闭。

大多数机组的冷却泵都可以用电运行,并且在几天内实现了冷停堆。

然而,在东京电力公司的福岛第一核电站,发生一系列重大事故。三座反应堆因地震而关闭,应急柴油发电机按预期启动,但一小时后被海啸淹没而关闭。当时海啸高度约为15米。

其他安全系统被证明是不充分的,导致当局下令并随后延长了疏散时间,而工程师们正在努力恢复电力和冷却。

关闭的运营单位有东京电力公司的福岛第一核电站1、2、3、4号机组,东北电力的女川核电站的1、2、3号机组和日本电力公司的东海核电站。

小川核电站1号机组在非核涡轮机厂房内短暂失火,但主要问题集中在福岛第一核电站1-3号机组。首先,安全壳结构内的压力稳步增加,导致气体持续排放到大气中。

排出的气体和蒸汽主要包括氢,氢气的产生,是由非常热的核燃料锆包层与水相互作用产生的。

12日晚些时候,1号机组反应堆安全壳上方的建筑物发生氢气爆炸,两天后在3号机组再次发生氢气爆炸,原因是氢气与空气混合。

15日,2号机组在反应堆压力容器发生破裂,释放出大量放射性物质。在反应堆内部,水位下降,暴露出核燃料,通过向反应堆压力容器中泵送海水来解决这一问题。

当发现反应堆结构上部的乏燃料池在水中耗尽时,出现了一系列问题。

据法国ISRN称,4号机组正在进行维护,其所有548个燃料组件以及其他乏燃料(总计1535个组件)都在该水池中,其热负荷约为3 MW。3号机组的燃料池包含566个燃料组件。

日本核工业安全局最初宣布福岛第一核电站事故INES等级5级,这是一次后果更广泛的事故,与1979年的三里岛事故相同,但在对事故头几天的放射性释放进行新的估计后,日本国家安全局将其重新分类为7级,虽然明确表示放射性释放量约为切尔诺贝利的十分之一。

2008年,福岛两座核电站的设计基准加速度已升级为水平441-489 Gal(第一核电站)和415-434 Gal(第二核电站)。两座电站的临时记录数据表明,在2号机组的基础上,第一核电站的最大值为550 Gal(其他281-548 Gal),而第二核电站的最大值为254 Gal。

女川核电站1号机组记录了567 Gal。第一核电站2、3和5号机组在E-W方向超过其最大响应加速度设计基准约20%。记录时间超过130-150秒(在北面几公里处的沉积物上,地面加速度约为2000 Gal)。

6、其他经验

地震之前曾发生在一些日本和其他电力反应堆附近,没有不良影响。

2010年6月13日,日本北部福岛近海发生里氏6.2级地震。最近的沿海城市中,在日本shindo等级中登记了5个。

最近的核电站(13座反应堆):福岛第一核电站和第二核电站,以及女川核电站未受影响。

福岛核电站1号机组反应堆厂房基座垫处的水平地面加速度达到60 Gal。

在截至2004年的20年间,日本没有一座反应堆被地震探测器停堆。在这些情况下,电厂自动关闭(“跳闸”)作为安全预防措施,这是因为地震对电厂运行特性的影响。

1993年11月,本州东北部发生里氏5.8级地震,在距震中30公里的东北电力女川核电站1号动力反应堆(497 MWe, BWR)产生121 Gal的地面加速度。

现场S1和S2事件的设计条件分别为250和375 Gal,反应堆设置为在测得的峰值地面加速度(PGA)为200 Gal时停堆。

事实上,由于中子通量的变化超出设定参数,反应堆在较低水平下停堆。

2003年5月,距离同一女川核电站更远的7.1级地震产生225 Gal的地面加速度,使3号机组跳闸(1号和2号机组未运行)。

2004年10月,东京以北250公里的新潟县发生里氏6.8级地震,对附近的柏崎刈羽核电厂核电站没有影响,但两周后发生里氏5.2级地震,导致其中一座反应堆7号机组停堆。

2005年3月,九州北部发生的7.0级地震,没有影响附近的玄海核电站和仙台核电站,也没有影响岛根核电站和伊方核电站。

1993年7月,北海道海岸发生里氏7.8级地震,对核设施没有影响。距离震中95公里的町泊核电站1号和2号反应堆(550Mwe,PWR)继续正常运行。

1994年12月,日本北部发生里氏7.5级地震,但没有对附近的11座沸水反应堆或核燃料设施造成损坏。所有操作正常。

西方和苏联设计的反应堆在北美和欧洲经历了重大地震活动,没有受到损坏。

1994年1月美国发生的6.6级地震期间,加州的动力反应堆圣奥诺弗雷(San Onofre)核电站2号和3号机组(1070 MWe和1080 MWe,PWR)以及代阿布洛峡谷核电站 1号和2号机组(1073 MWe和1087 MWe,PWR)继续正常运行。

距离震中约112公里,距离较近的圣奥诺弗雷核电站。


亚美尼亚核电站

1988年12月,亚美尼亚西北部发生里氏6.9级地震,造成至少25000人死亡。位于震中以南约75公里处两台机组的亚美尼亚核电站有震感,但两台苏联设计的压水堆运行正常,没有损坏报告。

这是俄罗斯第一座专门用于地震地区的核电站,于1976年开始运行。

2008年5月,中国中部四川省西南部发生里氏7.9级地震。受影响的主要核设施是军事设施,显然没有任何放射性释放。距离震中约250公里的宜宾燃料制造厂(生产动力反应堆和研究反应堆燃料组件)完好无损。

中国的动力反应堆都距震中至少900公里。

根据伊朗向IAEA提交的报告,2013年4月,伊朗发生里氏7.7级地震,没有造成任何损害,但后来报告称混凝土出现了一些裂缝。

该电站的设计可承受8级地震。

7、海啸

大型海底地震通常会引起海啸——压力波在海洋中传播非常迅速,当到达浅水时会变成超过十米高的巨浪,然后猛烈冲刷内陆。

2004年12月印尼9级地震后的海啸波及印度西海岸,影响了马德拉斯/金奈附近的卡尔帕卡姆(Kalpakkam)核电站。


卡尔帕卡姆核电站

当在冷却水进水口检测到非常异常的水位时,电厂自动关闭。六天后重启。

2011年3月,福岛第一核电站和第二核电站受到了一场大海啸的影响。设计基准海啸高度第一核电站为 5.7米,第二核电站 5.2米,尽管第一核电站建在海拔约10米、第二核电站建在13米的地方。

两座核电站的海啸高度均超过14米,而第一核电厂的涡轮机厂房则在海水约5米以下,直到水位下降。

这场海啸的最大振幅是23米的起点,距离福岛160公里。

在上个世纪,该地区发生了八次海啸,最大振幅超过10米(有些甚至更大),这些海啸是由7.7至8.4级地震引起的,平均每12年发生一次。

1983年和1993年的地震是最近一次影响日本的地震,震源处的最大高度分别为14.5米和31米,均由7.7级地震引起。

就当时的科学研究而言,福岛第一核电站在20世纪60年代设计和选址时采取的海啸应对措施被认为是可以接受的,该特定海岸线的爬高记录较低。

但在2011年灾难发生的18年前,新的科学研究已经出现,关于在第一核电站发生大地震并导致大约15.7米的大海啸的可能性。

然而,这尚未导致核电站运营商、东京电力公司或政府监管机构,尤其是核工业安全局(NISA)采取任何重大行动。

讨论仍在进行,但行动很少。海啸应对措施也可以根据IAEA的准则进行审查,该准则要求考虑到高海啸水平,但NISA继续允许福岛核电站在没有足够应对措施的情况下运行,例如将备用发电机上山,密封建筑物的下部,以及为海水泵提供一些备用,尽管有明确的警告。

即使对于非常接近海平面的核电站,反应堆周围坚固的密封安全壳结构也可以防止海啸对核部分造成任何损坏,尽管核电站的其他部分可能会受损。

在福岛,未密封的地面涡轮机大厅包含备用柴油发电机和大部分电气开关设备。



图为技术

深圳核博会

中国核电网


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