【焦點話題】直擊日本福島第一核電廠

本文作者/許榮鈞、陳紹文(任教清華大學核子工程與科學研究所)

2011年3月11日,日本福島電廠因地震海嘯導致嚴重核能事故,包括爐心熔毀、氫氣爆炸、輻
射外洩等事件。今年7月30日,我們一行人有機會得以實地參訪事故現場,目睹廠內的現況與
讀者分享,深入瞭解目前善後處理的情況與未來挑戰。

東京電力公司(東電)福島第一核電廠(福島電廠)位於日本福島縣雙葉郡大熊町及雙葉
町,為東電的第一座核能發電廠。它從1971年開始商轉,發生事故前共有六個機組,總發電
量為4.7 GWe。2011年3月11日,日本發生規模9的東北大地震,反應爐急停,電廠喪失廠外電
源,爐心緊急冷卻系統正常啟動。但是地震引發之大海嘯隨後來襲,淹沒廠房並摧毀所有柴
油緊急電源,導致後續一連串嚴重的核能事故,包括爐心熔毀、氫氣爆炸、輻射外洩等事
件。根據東電紀錄顯示,氫爆發生於一號與三號機組;二號機為過壓洩漏,四五六號3部機組
地震海嘯時正維修中並未運轉,然而四號機因為三號機產生的氫氣經由管路傳來,因此也有
氫爆現象;五六號機組則安然無恙。該次的核災事故被國際原子能委員會(IAEA)歸類為第
七等級之嚴重核子事故。

事故發生至今已兩年多,災區輻射與環境影響等議題仍然經常出現在媒體上,綜觀媒體報導
的角度,僅足以喚起國人對核災與輻射的恐懼,但對於災區復原和重建的情形則難窺其貌,
甚至對於輻射認識與健康影響多有謬誤。透過多方的聯繫與協助,2013年7月底,行政院原子
能委員會人員與國立清華大學原子科學院10多位教師,分別由原能會蔡主委與清大董院長帶
隊,分二次前往日本實地參訪福島電廠,得以有機會深入了解現況。藉由這次難得的參訪活
動,讓台灣核能管制單位與核工專家得以直擊福島電廠的現況,透過雙方深入討論,瞭解目
前善後處理的情況與未來挑戰。

抵達現場

依照東電的規定,參觀福島電廠的人員必須先在楢葉町J-Village集合(圖一),聽取簡報、確
認身分、並把照相機、手機等電子設備留在簡報室,不可以帶進電廠內。J-Village原來是日本
國家足球隊的訓練場地,距離福島電廠約20公里,311事故發生後改做為應變人員中繼站兼管
制站,所有人員都要在這裡作安全檢查與著裝,佩帶防護裝備,工作完成後再回到此地卸裝
與休息。7月30日當天接待我們並簡報的是東電福島技術總工程師Suzuki博士,說明後續參觀
流程及注意事項。福島電廠2012年後開放參訪,迄今約有數百人造訪過,我們是國際間少數
核管單位與專家團體進到福島電廠的參觀者。目前福島電廠白天約有3,000位工作人員,輪流
在管制區內與電廠廠區進行清理與善後工作,其中約一半為東電公司員工,另一半為協力廠
商人員,另外還有日本核能管制機構——原子力規制委員會(NRA)的駐廠視察人員。















圖一:楢葉町J-Village,前往福島電廠的中繼站兼管制站


講解之後,一行人與東電員工共同搭乘小巴士前往管制區、福島電廠。從J-Village至管制區內
及電廠廠區,沿途禁止攝影,但是東電特別允許我們使用自行攜帶的輻射偵檢器。我們此行
共準備三種輻射偵檢器,分別是一個小型Polimaster PM1203M Pocket Dosimeter、一個
Polimaster PM1405 Survey Meter,以及一對TLD-8814人員劑量計。一路上福島電廠人員隨時公
布經過路線的輻射劑量率,我們也使用自己的輻射偵檢器,量測即時與累積的環境輻射劑
量。在J-Village的測量結果都在天然背景輻射範圍附近,大約0.1 μSv/h左右,管制區以外也是
如此。從J-Village出發往電廠方向,沿路輻射偵測數據開始明顯上升,數值在0.2~0.3 μSv/h之
間,約天然背景輻射值的2~3倍左右,肇因於不同程度的落塵輻射污染。沿路我們亦可看到不
少除汙的善後工作進行中,部分道路兩旁的田邊整齊排列了裝有放射性污染廢土的黑色袋子
(圖二)。在進入管制區之前我們測得之輻射劑量率最大約不超過1 μSv/h,往北繼續前進碰
到第一個道路管制點(圖三),除了當地居民及有通行證的人員外,一般人無法繼續向前。
因汙染與輻射劑量不高,管制點工作人員僅穿著一般工作服裝、戴口罩,管制點工作人員目
前是由環境省及東電公司共同派員擔任。管制區內沿途絕大部分區域的輻射劑量率大約落在
1~10 μSv/h範圍以內。接著我們抵達進出廠區的人員管制站(距離福島電廠約7 km),其外圍
停車場的輻射劑量率約為1.5 μSv/h。管制站為進一步前往電廠之前的關卡,在此經嚴格安檢與
全身輻射監測後,每人都配發一只個人輻射偵檢器隨身攜帶;另外我們也必須穿著簡單的防
護措施,包含鞋套、雙重手套、口罩等,才能繼續往廠區方向推進。
















圖二:前往福島電廠的道路兩旁,排列整齊、裝有放射性污染廢土的黑色袋子
















圖三:前往福島電廠道路上的管制點


進入廠區

進入福島電廠廠區後,我們首先進入防震指揮應變中心。它是一座具有防震與輻射屏蔽的建
築物,在311福島核災前六個月才剛完工啟用,事故期間該設施當作現場工作人員居留休息的
地方,也扮演救災工作決策和執行的重要功能。廠方描述福島事故發生時現場的情況,當時
由於氫爆造成該中心的門變形,門原設計有阻隔放射性氣體進入的功能,但是因為變形以及
大批人員進出,內部受到不同程度的放射性污染,影響防震指揮應變中心的功能。當時在中
心內的人員都在醫師指示下服用碘片長達3個月以防止攝入放射性碘,後來經過整棟建築內部
除污,才恢復到現在幾乎無污染的狀況。防震指揮應變中心內部輻射量測值遠小於廠區與
周邊環境,例如大部分工作人員集中的主控制室輻射劑量率約為0.2 μSv/h,簡報室劑量率
約為0.8 μSv/h,明顯低於中心建物外圍的輻射劑量率(入口處測得約10 μSv/h)。另一個問題
是,防震指揮應變中心原設計是準備300人在緊急時可以使用三天所需的生活必需品,但在事
故發生後一度有約750人住在裡面,那段時間一天一人只能喝一瓶水、吃一餐,這個寶貴的經
驗可以提供未來參考。目前該中心白天約有200多人駐守,晚上則有80人值勤,主要工作為規
劃與監視四個受損機組善後處理狀況。

進入指揮中心之後首先去除部分個人防護穿著(鞋套與外層手套),經過一道道防汙關卡與
通道,通道牆壁上貼滿了各地寄來的加油祝福信件鼓勵工作人員。進入簡報室之後,首先由
廠長小野明介紹福島電廠現況以及清理計劃,包含目前廠區各反應器爐心狀況示意圖,冷卻
水循環、過濾、貯存、地下水阻隔計畫,以及廠區設備位置與巴士參觀路線(圖四)等;接
下來進入主控制室,介紹各電廠全天候連線的指揮調度與視訊設備,以及目前在福島電廠內
的各任務分組工作人員等。清理工作原則上盡量以遙控方式由指揮中心規劃與執行,各任務
編組之小組成員皆圍繞主控會議桌環狀分佈(圖五)。平時各小組有各自的分工,開會時由
所長帶領各組組長於圓桌開會,若需各組支援,小組長只需向後轉便能與組員溝通並指揮調
度人力。同時,國際原子能組織IAEA以及日本原子力規制委員會NRA,亦設有觀察人於該指
揮中心內,就近監督東電復原工作或提供專業協助。值得一提的是,菅沼副廠長解釋福島電
廠發生核災時,媒體所謂福島50勇士或救災人員,並沒有如外界謠傳有雇用黑道之情事。















圖四:福島電廠廠區參訪路線圖















圖五:參觀福島電廠防震指揮應變中心主控室


聽完現況說明與參觀主控室之後,一行人再穿著簡單的防護措施(鞋套、雙重手套與口罩)
搭乘廠區小巴士,開始廠區參觀行程。首先我們看到許多預備的打水泵浦以及消防泵浦,預
備萬一停電可立即接上冷卻系統。接著映入眼簾的是一個個大型的貯存水槽,用於貯存冷卻
循環系統過剩的冷卻水,原因是目前地下水水源會持續滲入廠房中,導致冷卻循環水越來越
多,因此需要額外的水槽貯存過剩的冷卻水。現階段福島電廠面臨最大的問題是廢水處理,
廠區內已貯存32萬噸污染廢水,而每日仍有400噸廢水的增加。廢水的源頭主要是上游高地的
地下水持續流入廠區地下室而受污染,目前已接近34萬噸的最大貯存容量。東電未來將再增
加廢水貯存槽數目,預計二年內先增加至70萬噸,目標是擴充至80萬噸。為了積極設法減少
廢水,採取適當措施減少流入廠房的地下水非常關鍵,方法是在廠房上游挖12個井,抽除地
下水,但在挖井的過程中還需取得當地民眾的同意。為了減少放射性廢水流入海洋,原本打
算要做擋水牆,還沒完成就發生滲漏到大海的狀況,所以暫時用水玻璃來阻隔,目前完成第
一層,8月份時可以完成第二層水玻璃。除了從源頭減少的策略之外,更重要的是受污染廢水
的除污。原先廠內的廢水處理系統只能除銫、除鹽,但還有其他放射性核種無法去除,為了
處理銫以外的核種,東電研製出多核種移除設備(Multi-nuclide Removal Equipment,簡稱
ALPS)用來去除其他放射性核種,目前共有A、B、C三套,兩套運轉一套備用,每套每天能
處理500噸的水量,但因目前尚不能處理具有放射性的氚(H-3,Beta emitter,半衰期12.3
年),即使輻射污染量大幅降低,處理完的廢水仍無法排放。

現場直擊

搭上東電準備的專車,開始此行廠區的直擊,共有12個主要參觀點。為避免人員汙染,整個
行程人員不能下車(圖六)。車子緩緩地從指揮中心進入事故第一現場,到處可見地震與海
嘯襲擊後殘留下來的痕跡(圖七),譬如海水泵室旁儲油槽扭曲、廠房外牆變形、輸電鐵塔
受地震影響倒塌等等。當然事故至今廠區復原工作持續進行中(圖八),現場也新增了許多
重要設施,如反應器飼水泵提供爐心或燃料池冷卻用、暫時性用過燃料乾式儲存區、以及一
些救援設備和臨時搭設的廠房等等。隨後我們來到四號機組旁,旁邊建有用過燃料的共同貯
存池,將提供所有完整的用過燃料移出統一貯存。沿途巴士行經四個發生事故的機組與二個
未受損害的機組,從外圍大致觀察如下:四號機已經蓋了一個巨大倒L型鋼骨結構(圖九)
,將用於吊出用過燃料與復原工作,現場東電人員提到,這個鋼骨結構用的鋼材比東京鐵塔
還多,可見工程之浩大;另外三號機因為氫爆建築主結構嚴重損毀,目前有多台吊車吊掛逐
步清理中;而二號機當時沒有氫爆,只有過壓導致洩漏,建築結構與爐心完整,目前由外圍
並未見大機具執行工程;一號機的建築結構已經由外圍做了包覆層,裡面清理工作亦持續進
行中。另外,五號機與六號機則因為地勢較高未受海嘯直接侵襲,建築結構與爐心並沒有損
害。巴士經五六號機途中可看到一座倒塌的電塔,此電塔在311事故前是外界提供廠區電源的
主要電塔,旁邊另一座電塔則完好如初,於地震前用於輸出電廠發電,目前反轉改做外界電
源輸入廠區的主要供應電塔。














圖六:搭乘巴士參觀福島電廠廠區復原工作















圖七:海嘯威力,面海廠房受海嘯直擊的破壞情況















圖八:福島電廠廠區復原工作持續進行中















圖九:四號機廠房上方氫爆破壞情況與新建之巨型復原設備


廠區參訪沿途輻射劑量率最高點在三號機門口,瞬間劑量率最高約1.8 mSv/h,是我們這趟行
程中瞬間輻射劑量最高的地方,其餘地點大部分輻射度量值約在10~50 μSv/h左右。此行中我
們看到緊臨海邊的廠房受到海嘯直接襲擊,讓人很難不去回想當時大自然的威力,提醒我們
更要謙虛地面對並防範未來。在靠近海邊一側,目前築起一道海嘯牆以防止同樣的事件再
現。現場特別值得注意的是,一至四號機位在海平面10公尺高度,而五號機與六號機所處地
面高度為13公尺,雖然同樣在同一廠區但因為距海平面高度不同,後備緊急柴油發電機所處
位置高度也不同,在受到相同海嘯攻擊後即顯現出完全不同的結果,可知事前保守考量與安
全設計的重要性。

巴士繞完福島電廠廠區,所有人回到指揮中心,卸下個人防護裝備並繳回配發之個人偵檢
器,計讀後東電告知每人此行的累積輻射劑量,約為0.01 mSv,與我們自行攜帶之偵檢器計測
結果接近。此劑量無須特別擔憂,它遠低於法規對一般人的年劑量管制限值1 mSv
(1000 μSv)。人類自始以來都是生活在天然輻射的籠罩下,每人每年平均都會接受到
2~3 mSv的天然輻射劑量。關於參訪沿途測得輻射劑量率高高低低的變化,此次行程中有一個
天然輻射劑量率數值可資參考與比較,就是天然宇宙射線造成的輻射劑量率。此行我們利用
隨身攜帶之Pocket Dosimeter測量飛機上的輻射劑量率,在一般飛行高度10000公尺時偵檢器顯
示約1.4 μSv/h,在12000公尺高度飛行時則增加至1.7~2.0 μSv/h。由於此偵檢器設計的限制
(無法測量中子的貢獻),此一數值低估了飛機上的輻射劑量率。在10000公尺的高空,中子
是宇宙射線造成劑量的主要貢獻者(>50%),因此合理估計在此高度的飛航劑量率約為
4~5 μSv/h。

展望未來

目前福島電廠內一二三號機組持續冷卻中,溫度穩定維持約為20~40℃之間,三部機組冷卻水
已採用CST(Condensate Storage Tank)注水系統,安全與可靠度大幅提升。冷卻水循環
管路長達數公里,目前主要問題是因為地下水滲入,冷卻水循環過濾後越來越多,短期需大
量暫存空間,如何防止地下水持續滲入是當前最重要問題之一。另外,目前冷卻水過濾設施
ALPS可以過濾62種放射性核種,然而危害程度相對較低的氚尚無法過濾掉,因此過量的冷卻
水都還必須暫存無法排放。氚也是一個天然存在的放射性核種,主要由宇宙射線與大氣層作
用產生。福島電廠儲存桶污水的洩漏事件,近日受到多方注目與媒體報導。日本原子力規制
委員會委員長Shunichi Tanaka在記者會上也表示,東電不能把大量冷卻過濾水無限期儲存在廠
區內,這些水在污染處理至達一定安全標準值後,不可避免地必須排入海洋。關於廠區復原
工作,如何防止受污染的地下水再流入海中是現階段的重要工作,東電採用的方法是抽取上
游地下水,以及出海口處設置阻隔設施,不讓放射性廢水再度流入大海中,這些措施仍在持
續的進行與改善中。另外就是移除廠房內受污染的瓦礫、混凝土、燃料池中用過核燃料與爐
心受損核燃料等等,並找到適當貯存地點處理或處置,這些工作挑戰性更大,因為廠房內輻
射過高必須藉助遙控操作,進程緩慢,但是最終必須要將這些廢棄物妥善處理完畢,福島事
故才算告一段落。我們衷心希望,福島電廠的除役工作能夠順利進行,並且妥善處理後續所
衍生的問題。

核能目前提供台灣接近20%的便宜電力,對於台灣過往經濟發展扮演關鍵角色。國際上對抗全
球暖化,兼顧經濟發展與減少二氧化碳排放壓力下,除了節能之外,短期內幾乎不可能找到
可行替代方案,因此大部分現有核能發電的國家仍然持續維持核能發展,並在福島事件後加
強核能安全。對於東電福島電廠的遭遇與各種經驗,我們必須非常重視並學習其教訓,避免
類似福島事故發生於台灣。我們肯定原能會要求台電公司重新檢視核電廠附近可能的地震與
海嘯,加強相關防範措施以避免極端的複合式天然災害導致之核災。萬一台灣發生類福島的
極端天然災害,在危機處理的過程,電力公司必須果決處理,如同台電規劃的斷然處置措
施,將有助於大幅降低後續的爐心熔毀事故機率,避免發生輻射外洩至環境而走到福島電廠
目前之狀況。

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