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3 日本民眾為何同意川內核電廠再啟動? 4 從台南大地震 看核電廠的「能耐」 5 中國十三五計畫擴大核能建設 ―製造業是強國戰略之本
從台南大地震 看核電廠的「能耐」

4 從台南大地震 看核電廠的「能耐」

文‧ 編輯室


2月6日農曆小年夜凌晨,當大家都在熟睡之際,高雄美濃發生芮氏規模6.4地震,重大的災情卻出現在台南,主要是因為震波往西北傳遞,加上嘉南地區的地質較鬆軟所致。

此次震災除在台南歸仁區有2人死亡,其餘114名罹難者均於永康區的維冠金龍大樓中,是受災最為嚴重的地方。該次地震是台灣在1999年的921集集大地震後傷亡最嚴重的地震,並造成有史以來最多人因單一建築物倒塌而罹難。全國民眾在救災的新聞畫面中無不傷心悲痛,度過最難熬的一個農曆新年。

氣象局地震測報中心課長林祖慰表示,從地震發生到災害出現,影響有3階段,第一是震源所在地斷層破裂後震波傳遞的方向,其次是路徑,最後是「場址效應」,也就是災害所在地的地質特性。林祖慰說,地震災情也與建築物結構,及地震震波是否與建物產生共震效應有關。



台大地質系教授陳宏宇指出,台灣受板塊擠壓,地底一定會蓄積能量,而地震的能量通常會從地表最脆弱的地方釋放。陳宏宇分析,這次美濃地震的震央研判在旗山斷層與小岡山斷層間,而美濃的地質是較堅硬的岩盤,地震能量還不足以讓岩盤發生崩落。但是,當地震能量向外傳遞到屬於鬆軟地質的台南時,能量反而還有擴大作用。

台灣核電廠能耐得住幾級地震?
在震驚傷痛之餘,許多民眾隨即擔憂位在台灣南部的核電廠,在此次台南大地震中是否出現危險?
台灣核電廠耐震能力在設計的時候就已經比一般高樓大廈高出很多,而核電廠與一般房屋的地震設計所採用的法規及計算方式並不相同,經過換算,核一廠耐震能力約為附近的建築物的2.58倍。

台灣核電廠在設計時,已經納入天然災害等考量因素,所以在選擇廠址過程中,地震已列入最重要的考慮條件。特別是日本發生福島事故後,原子能委員會已監督台電公司辦理各核電廠的安全總體檢,包括確認各核電廠的耐震強度。

防震設計值的單位是以g值表示加速度的大小,而中央氣象局所制定的地震震度是以gal為單位,1g等同980gal。我國核電廠比照美國法規,以基盤防震設計值作為建廠基準,由於地震波向上傳播時,經土層會有「土壤放大效應」,因此在基盤的地震加速度小於地面地震加速度。

國內核電廠反應爐廠房均座落於基盤上,因此承受的地震加速度比地面值要小,也就是說耐震值更高。此外,為了確保安全,我國核電廠於921地震後已設置強震自動急停系統,當震度不到基盤防震設計值的一半時,反應爐就會自動急停。



高標、保守的耐震設計

全世界核電廠的地震設計,都必須考慮和審查過去至少2、3百年,在整個區域方圓幾百公里內的地震史,不僅是斷層或是其他可能造成地震的地層結構。甚至在附近區域裡,不明原因的地震,例如盲斷層,都要考慮。從過去的地震以及區域內的地層結構,保守的訂出可能發生對核電廠產生最大影響的地震。

依據這個對核電廠有最大影響的地震的震源,再保守的估算出當這個最大地震發生時,在核電廠廠址岩盤的地震加速度。然後,經過土壤與結構物的交互作用計算,估算在廠房地基處的地震加速度。這個地震加速度,就是這座核電廠的地震設計基準(Design Basis Earthquake),又稱為安全停機地震(Safe Shutdown Earthquake, SSE)。

依據地震設計基準,結構工程師再以廠房的電腦模型,計算廠房各個樓層的受力大小,作為廠房及設備的設計。所有的這些地震和結構計算,包括從地震的震源到廠址岩盤,從廠址岩盤到廠房地基,從廠房地基到廠房樓層,都非常的保守。



•座落堅固岩盤,相對安全
為降低地震對核電廠的影響,核電廠反應爐廠房都是從地表深挖11公尺至26公尺不等,座落在岩盤上。由於岩盤堅硬且強度高,不會發生沉陷或土壤液化的情形,也不會有震波放大效應,可保護廠房的結構。

• 即使結構性裂縫也不允許,核電廠耐震
能力遠高於一般建築物內政部營建署訂有「建築物耐震設計規範」,要求一般建築物在地震下即使嚴重破壞與變形,也不應倒塌,以保護人民生命安全。然而,核電廠的耐震設計思考,是以「安全停機地震值」作為核電廠耐震設計基準。在此震度下,廠房不但不能倒塌,甚至連出現結構性裂縫、變形也不被允許,以確保核反應爐能夠安全停機。
根據最新「建築物耐震設計規範」,以核一廠附近為例,當地一般建築物耐震設計值需達0.28g。如果遭遇地震,一般建築物在震度達達到0.28g時,結構將嚴重破壞。而核一廠的「安全停機地震值」為0.3g,表示即使在0.3g的晃動下,核一廠建物不僅不會有裂縫,連裡面的設備及管路也全都完好,耐震能力遠高於一般建築物約3倍。

•自動急停, 2秒內就安全停機
面對不可測的天災,台灣核電廠還增設了自動急停裝置,當反應爐遭遇地震時,只要感應到0.1g以上的晃動,控制棒就會在2秒內迅速插入爐心、吸收中子,停止核分裂,中止連鎖反應,使反應爐安全停機。也就是說,當較大規模震動到達之前,核電廠就已經安全停機了,並進行後續的安全防範行動。
日本311大地震,福島電廠的結構並未受損,但是地震引發的海嘯卻造成後續核能危機。因此台電公司已經全面體檢各核電廠,進行檢討與改善,並依需要提升防震強度,務必確保核能安全。



核電廠耐震與防震的安全
台灣的核電廠均依照核能法規進行嚴密的選址與調查,並以美國核能管制委員會所頒定的準則,參照台灣地震歷史資料,挑出最適合的地方建廠。

在設計核電廠時,台電公司已考量廠址特定地質條件,開挖至堅實的岩盤,將廠房建構在岩盤上,以減少地震危害;另針對經濟部中央地質調查所公告山腳斷層(民國96年7月)及恆春斷層(民國98年12月)等新事證,台電公司表示,已委託國立中央大學進行初步評估,結果認為核電廠仍符合原設計耐震安全範圍內;未來將根據後續海陸域地質調查結果,評估地震危害及補強需要。

註1: gal是加速度的單位,1 gal = 1 cm /sec2。980 gal 約等於一個重力加速度(1g)
註2: 耐震強度0.3g約略等同氣象局公布的6級地震、0.4g約略等同於7級地震(氣象局的最大震度),但氣象局公布的強度為地表,核電廠的耐震設計值是以地底基盤為設計考量。

參考資料:
1. 2016/02/06中央通訊社,地震震央在美濃卻重創台南 專家這麼說,
http://www.cna.com.tw/news/firstnews/201602060304-1.aspx
2. 核能安全/台灣的核電廠可以抵抗幾級地震,經濟部,
http://anuclear-safety.twenergy.org.tw/Faq/faq_more?id=43
3. 核電廠的耐震設計知多少,林超 撰,
http://www.nicenter.org.tw/modules/news/article.php?storyid=237
4. 福島事件後台電因應作為/防地震,台電公司,
http://wapp4.taipower.com.tw/nsis/4/4_3.php?firstid=4&secondid=3&thirdid=5
3 日本民眾為何同意川內核電廠再啟動? 4 從台南大地震 看核電廠的「能耐」 5 中國十三五計畫擴大核能建設 ―製造業是強國戰略之本
Last modified:2016-04-22 11:41:02 by nicenter Powered by TadBook2
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