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福岛大事记（三）：海啸袭来

××××××××××××××××××××××××××××××写在前面的闲话××××××××××××××××××××××××××××××

首先向大家致歉，断更了这么久。一来是这段时间比较忙碌，二来进入相对专业的部分之后阅读的人非常少，我有些懈怠，三来文章写起来我尽量保证每一句都有一定的依据（上一篇中提到的福岛的天气我是专门去查了当日的天气预报的，一笑），所以实在有些费神。这两天借着福岛又一个新闻这个话题，这个专栏又博得了一些关注，感谢各位的阅读和支持，另外有许多读者提到有些相对专业的地方有阅读困难，我的写作并不太好，且从宏观上把握整个事故对我来说仍然是非常困难的，需要大量阅读和理解相关的资料，表述就更加不清，希望诸位不吝在留言里说明哪里我表达的不明白，我尽量一一解答改正，谢谢您的支持和鼓励。

××××××××××××××××××××××××××××××写在前面的闲话××××××××××××××××××××××××××××××

地震的冲击尚未完全消散，核电站的应急小组已经按照应急章程进行操作了，他们或许觉得地震的影响会就此打住，可以有条不紊的处理后续的步骤。然而事实难料，毁灭性的打击更在地震之后。

板块撞击的巨大影响，使得大量的海水移位，进而造成了一系列的海啸。地震的冲击刚刚过，日本气象厅（Japan Meteorological Agency， JMA）就发布了海啸预警，处于沿海的福岛第一核电站自然也收到了相应的警报，警报中预测到达此处的海啸高度约为3～4 米，尚低于5.5米的海堤。不曾料想的是，在地震过去后的半小时，也就是15：14 p.m.，海啸预警修正了这一预测，新的预报显示，即将到来的海啸有高达6米，而一刻钟后，15：31 p.m.，气象厅再次修正了这一警报，警告海啸高度可能高达10米！

福岛大事记（三）：海啸袭来 图上：淹没高度（水平方向），图下：波浪爬高（纵向）

回应此次海啸预警，主控室（Main Control Room, MCR）紧急发布通知让处于地处的人员撤离到了高处。间不容发，地震过后约40min，15：27.p.m.，第一波海啸还是冲击福岛第一核电站，这一波4～5米的海浪席卷着岸边的一切，撞击在5.5米的海堤上，所幸无碍。惊魂未定间，短短10分钟后(15:36~37 p.m.之间 )，第二波海啸卷着高约14～15米的浪从5.5米的海堤上呼啸而过，吞没了沿海的所有建筑和结构，反应堆，涡轮机以及其他相关建筑通通为海啸所吞噬，直抵沿岸高地才渐渐止住势头。

福岛大事记（三）：海啸袭来 监控录像拍摄到的海啸，来源（GRS 福岛报告 http://www. grs.de/sites/default/fi les/pdf/grs-s-56.pdf ）

××××××××××××××××××××××××××××××技术性评估分析××××××××××××××××××××××××××××××

需要指出的是，东电在选址方面的失误和日本相关监管机构的疏漏应当为事故的发生负重要责任。尽管在选址的20世纪60年代，东电依照当时的设计标准进行了选址，不过当时相关的国际标准尚不完善，需要在核电站运营过程中，根据新的标准对核电站进行全面的评估与升级，然而在当时的日本，没有任何正式监管机构对核电站的选址与设计进行全面的安全评估，而是只是根据特定事故来进行检查，此外，也没有任何机构就最新的标准进行周期的检查升级。2006年，监管机构曾经进行核电站对地震的抵御能力进行了检查，但是，对海啸的评估则没有放在同样的优先级。也就是说，在事故发生前，并没有监管机构要求福岛第一核电站根据最新的标准进行全面而系统的评估，2006年的日本核监管机构的标准中，并没有任何标准能够对地震引发的海啸进行评估。

在核电站选址过程中，要求任何安全相关的设置都要建在“干址（dry site）”上，也就是说，在反应堆运营期间，这些安全相关的设备都需要维持在设计水位线（含因外界原因造成的水位起伏）之上。若在运营过程中，某安全设备因标准改变，或水位波动，不在达到该要求时，则需要重新布置。

东电选址时，福岛核电站的位置实际位于海平面上35米，然而东电在根据历史水位线资料评估之后，移除了约20米的砖石和粘土，如下图所示，以减少建造成本，同时，相对较低的位置更方便海水散热、港口吊装以及各种冷却设备的安装，简言之，压缩各个方面的成本。然而一切都是基于根据历史数据，如此降低位置并不会增加风险这一假设，事实上，这一在建造初期被认为是干址的位置实际在现在运营的状况下被认为是一个“湿址（wet site）”，但非常遗憾的是，这相关的分析在事故发生时仍在评审过程中。

××××××××××××××××××××××××××××××技术性评估分析××××××××××××××××××××××××××××××

漫过海堤的海啸淹没了位于户外无庇护的海水泵，位置见下图，损坏了全部六个机组的抽水电机，导致全部机组失去了终端的散热装置，这意味着，所有电站必须的系统和装置，包括所有水冷的紧急柴油电机（EDG）（注1）都不能够保证冷却而维持在正常工作状态。

注1：核电站的六个机组每个机组有一对EDG，且六号机组还有额外的一个电机，这13个电机中，2号、4号和6号机组各有一个是空气冷却，也就是说，这三个机组各有一个电机没有直接受到海水泵损坏的影响。

不仅仅如此，海啸还损坏了位于1～4号机组与5～6号机组之间的干式容器贮存建筑（dry cask），干式容器中则贮存有已经在乏燃料槽冷却过的乏燃料（即使用过的燃料），不过万幸的是，经后来确认，海啸对其中的干式容器并没有造成显著影响。

此外，海水还涌进了核电站的建筑中，包括所有的反应堆与涡轮机厂房，以及共用乏燃料槽厂房和柴油电机厂房。这些海水损坏了厂房并厂房内位于一楼（ground floor，西方系统中的地面层）及以下的电子和机械设备，这些设备中，含有应急柴油电机（EDGs）或者其相关的电源连接，电源分布面板（power distribution panels）和开关等（注2）。这导致了应急交流电源的丧失，仅仅6号机组的一个空气冷却电机没有受到影响，并且完好的供应了6号机组安全系统的应急电源并保证了反应堆冷却。

注2：2、4号机组的空气冷却应急柴油电机（EDG）位于共用乏燃料槽厂房的一楼（ground floor, 西方系统中的地面层），6号机组的则位于另外高处的备用柴油电机厂房中，这些应急电机似乎并没有受到海啸的影响，然而2、4号机组的开关、电源面板和控制等则处于共用乏燃料槽的地下室，因而完全被海啸破坏。

福岛大事记（三）：海啸袭来福岛核电站被波及的范围以及收到影响的电源（来源： TEPCO，福島第一原子力発電所を襲った地震及び津波の規模と浸水状況｜福島第一原子力発電所事故の経過と教訓）

福岛第一核电站的应急柴油电机确实已经按照核电站安全要求的冗余原理进行布置（每个机组两台）， 然而这些电机及其电源布置并没有充分考虑到全面共性的事故 ，因而在系统上没有进行更加多样性的布置，最终加重了事故的严重性。

由于地震摧毁了所有的外界电源，而位于核电站的13个紧急柴油电机（EDGs）则因海啸导致其中12台完全失去功效，在这个情况下，福岛第一核电站能够依赖的电源只剩下了其备用的125kV直流电源（DC power），这些直流电源能够在核电站完全失去电力的情况下向最必要的安全及控制设备供电，在交流电源完全丧失后，每个机组的直流电源大约可以维持8～10小时的电力供应。

6个机组中，1、2、4号机组的直流电源位于汽轮机厂房的地下室中，5、6号机组的直流电源面板位于汽轮机地下室夹层，然而电源却位于汽轮机地下室内，剩下的3号机组的电源与面板则全部位于地下室夹层。这些直流电源似乎都没有受到地震的影响，但是 1、2、4号机组的直流电源完全被海啸损坏，相应的，3、5、6号机组的电源供应则因为其相对较高的位置没有损坏，其中3号机组的直流电源一直维持供电直到电源耗干。

这些直流电源的布置则出现了和应急柴油电机布置一样的失误，仅仅针对单一事件却缺乏全面考虑，并且位置同样缺乏多样性，另外， 尽管3号机组的电源安全的顶住了海啸的影响，其所处的地下室夹层这一位置，为电源的替换和充电造成了很大的困难 ，成为导致3号机组事故最终恶化的原因之一。

福岛大事记（三）：海啸袭来 福岛核电站被淹没的情况（来源：TEPCO，事故の社内調査情報｜東京電力）

上述种种事件，导致了1-5号机组失去了全部的交流电源，仅有6号机组仍然靠一个空气冷却的紧急柴油电机供电，这种情况下称为全厂停电事故（station blackout, SBO），依据相关机构定义，该事件属于“特殊事件”，根据《原子力灾害对策特别措置法》，由东电现场负责人宣布这是一个特定事件，并向相关厂外机构通报。

针对1～5号机组“失去全部交流电源”这一情况，相应的紧急操作章程开始实行，由于从地震灾害变成了核事故，东电和经济产业省核应急中心（Nuclear Emergency Headquarter of the Minister of Economy, Trade and Indusrty, METI）紧急事故小组在东京开始处理，同时，经济产业省也激活了位于福岛核电站5千米之外的大熊町的应急中心，开始应对紧急情况。

手忙脚乱的，一场灾祸缓缓拉开序幕……

原文 https://zhuanlan.zhihu.com/p/21978268

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