【東日本大震災】事故詳報：福島第一核電站事故是這樣連鎖發生的
東京電力福島第一核電站發生的連續事故直到2011年4月下旬，仍處於放射性物質外洩的嚴峻狀態。事故是怎樣發生、怎樣相互連鎖、進而怎樣擴大的呢？讓我們來看東京電力和日本政府期間都實施了怎樣的對策（圖1）。
海嘯導致交流電源全部失效
福島第一核電站擁有6座用於商業運轉的沸水型輕水堆（BWR）（表）。最老的1號機組是從約40年前的1971年開始運轉的。
2011年3月11日14時46分地震發生時，福島第一核電站的1～3號機組所有的控制棒均成功插入，反應爐運轉自動停止。但這裡的「停止」是指核電站的運轉（連續核裂變反應）的停止，並非反應爐達到了低溫停止狀態（冷卻劑溫度低於100℃的狀態）。而4～6號機組在地震發生時正好沒有運轉，因此處於低溫停止狀態*1。
*1：地震發生時，反應爐內燃料棒的數量為：1號機組400個，2號機組和3號機組548個。乏燃料池內也有燃料棒，1號機組292個（另有100個為新燃料棒），2號機組587個（另有28個為新燃料棒），3號機組514個（另有52個新燃料棒）。4號機組的燃料棒當時全部從爐心中取出，存儲于乏燃料池內。其數量為1331個（另有204個為新燃料棒）。5號機組的爐心內有548個，乏燃料池內有946個（另有48個為新燃料棒），6號機組的爐心內有964個，乏燃料池內有876個（另有64個為新燃料棒）。
雖說1～3號機組的反應爐停止了運轉，但為了排出停運後繼續產生的衰變熱，必須持續進行冷卻。正常時化為蒸氣的冷卻劑經過渦輪、冷凝器反覆迴圈，但渦輪、冷凝器等設備因地震而停機。這時，本應該使用電泵，把抑壓池和冷凝儲藏罐中儲藏的冷卻劑（水）注入爐心。
但是受地震影響，外部電力的供應中斷，因此在地震發生後，核電站的應急柴油發電機緊急啟動。也就是在這個時候，地震引發的大海嘯襲擊了福島第一核電站。
大海嘯的襲來，立刻使應急柴油發電機出現了故障（詳情請參閱本站後續報導）。這樣，不僅是外部電源，連應急柴油發電機的供電也完全中斷的福島第一核電站1～3號機組便失去了所有交流電源，進而陷入了無法使用應急爐心冷卻裝置注水的狀態*2。
*2：1號機組、2號機組在2011年3月11日、3號機組在3月13日陷入了無法使用應急爐心冷卻裝置注水的局面。
水位下降導致氫氣爆炸
由於爐心喪失了冷卻功能，衰變熱導致爐心溫度持續上升，冷卻劑開始不斷蒸發。經抑壓池相連的安全殼內壓力也隨之上升，於是1號機組從3月12日、2號機組和3號機組從3月13日從排氣筒中排放含有放射性物質的蒸氣。
但是，此舉即便能控制壓力的上升，卻因無法向爐心充分注水，所以阻止不了爐心內水位的下降。之後，爐心（燃料棒）露出水面，燃料棒的包殼——鋯合金與水蒸氣反應（氧化反應）產生氫氣。產生的氫氣聚積在反應爐廠房的上部，最終導致了1號機組的氫氣爆炸*3。
*3：因氫氣爆炸而遭到破壞的反應爐廠房上部（操作層）的外牆似乎不是鋼筋混凝土，而似乎是石膏板。幸運的是，氫氣爆炸並未傷及安全殼，估計這是因為由於建築上方是石膏板，爆炸的威力從上方發散了出去的緣故。
3號機組也經歷了相同的過程，于3月14日發生了氫氣爆炸。2號機組則因為在當天開放了反應爐建築的擋板，所以防止了氫氣的蓄積，從而避免了氫氣爆炸*4。但是3月15日，2號機組的抑壓室附近發出異常聲響，且抑壓室壓力下降，這一現象說明抑壓室可能破損。
*4：為了從反應爐廠房的屋頂釋放氫氣，5號機組、6號機組也于3月18日到19日實施了開孔作業。
1號機組的注水作業于氫氣爆炸發生約5小時後的3月12日20時20分開始。方式是使用消防泵噴水（圖2）。同樣，3號機組于3月13日、2號機組于3月14日也分別開始注水。
乏燃料池升溫
在爐心狀態讓人無法放心的情況下，原本應該較為穩定的4號機組也發生了緊急狀況。3月14日，應當保持在65℃以下的乏燃料池水溫升至84℃。在6個機組中，4號機組的乏燃料池存放的乏燃料最多。
但乏燃料池也因為無法充分冷卻，水位在衰變熱作用下下降。燃料棒受損的可能性加大。因此，3月17日，自衛隊的直升機首先開始向反應爐建築受損的3號機組的乏燃料池灑水，然後，警察和自衛隊的高壓水車又從地面實施了注水。
之後，又從地面對1號機組和4號機組實施了注水。2號機組則是把消防車的水泵與冷卻配管連接，向乏燃料池注入海水。到3月29日又改成使用臨時電泵注入淡水。
這種大量注水的負面影響在3月21日判明。從1～4號機組附近排水口的海水中檢測到了多種放射源物體。3月24日，還發現在3號機組渦輪廠房的地下也有污染水存在，這使得污染水的處理問題一下子凸顯出來。
就在工作人員準備把渦輪廠房中的積水轉送至冷凝器時，4月2日又發現，在2號機組取水口附近的豎井（安放電源線的場所）中積蓄了放射性超過1000mSv/h的積水，而且透過豎井側面混凝土裂縫洩漏到了海中。搶險人員使用混凝土、高分子吸收材料、鋸末等物質堵漏的嘗試均未收到效果，直到4月5日注入水玻璃（凝固材料）後，裂縫才終於被堵住。
5號機組和6號機組于3月19日架設了柴油發電機，保證了供電，恢復了冷卻功能。3月20日進入了低溫停止狀態。乏燃料池的水溫也下降到了65℃以下。
收拾事態最短需要半年
日本經濟產業省原子能安全保安院于3月30日發佈了針對福島第一核電站事故的緊急安全對策。要求福島第一核電站以外的其他核電站要在1個月內採取措施，在即使喪失全部交流電源和冷卻功能的情況下，也要防止爐心和乏燃料受損。
具體要求包括配備冷卻反應爐和乏燃料池使用的電源車、消防車，制定操作規程等。對於對策的實施情況，原子能安全保安院將通過檢查等方式確認。
另一方面，東京電力2011年于4月17日公佈了結束事故的日程表。日程表設定了兩個階段性目標：①輻射量處於減少狀態；②放射性物質的釋放得到管理，釋放量大幅減少。並分別就冷卻、控制、監控及除染3個領域明示了具體措施。比如，關於冷卻方法，是向安全殼內注水直至灌滿燃料區上方，使爐心進入低溫停止狀態。
關於目標的實現時期，第一階段（①）為3個月後，第二階段（②）為第一階段之後的3～6個月。由於正在使用機器人確認反應爐廠房內的情況，視其結果，計劃有可能進行修正。目前最重要的是儘快平穩事態，報廢反應爐等需要以十年為單位的長期工作，將在事態平穩之後才會開始*5。（記者：中山 力）
*5：反應爐製造商東芝、日立GE向東京電力等提交了反應爐報廢草案。依據該草案，要全面清除核污染恢復土地原貌，東芝方案最短需要約10年，日立GE案需要15年以上。
■日文原文：福島第一原子力発電所の連鎖事故はこう進行した
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【東日本大震災】事故詳報：福島第一核電站事故是這樣連鎖發生的
2011/05/03 00:00
東京電力福島第一核電站發生的連續事故直到2011年4月下旬，仍處於放射性物質外洩的嚴峻狀態。事故是怎樣發生、怎樣相互連鎖、進而怎樣擴大的呢？讓我們來看東京電力和日本政府期間都實施了怎樣的對策（圖1）。
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| 圖1：事故進展情況 因地震和海嘯的影響，交流電源全部喪失，無法維持冷卻功能。本圖根據日本東京電力、經濟產業省原子能安全保安院、原子能安全委員會的資料製作。（圖中照片由東京電力提供）。 |
海嘯導致交流電源全部失效
【東日本大震災】事故詳報：福島第一核電站事故是這樣連鎖發生的
2011/05/03 00:00
福島第一核電站擁有6座用於商業運轉的沸水型輕水堆（BWR）（表）。最老的1號機組是從約40年前的1971年開始運轉的。
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| 表：福島第一核電站1～6號機組概要 |
2011年3月11日14時46分地震發生時，福島第一核電站的1～3號機組所有的控制棒均成功插入，反應爐運轉自動停止。但這裡的「停止」是指核電站的運轉（連續核裂變反應）的停止，並非反應爐達到了低溫停止狀態（冷卻劑溫度低於100℃的狀態）。而4～6號機組在地震發生時正好沒有運轉，因此處於低溫停止狀態*1。
*1：地震發生時，反應爐內燃料棒的數量為：1號機組400個，2號機組和3號機組548個。乏燃料池內也有燃料棒，1號機組292個（另有100個為新燃料棒），2號機組587個（另有28個為新燃料棒），3號機組514個（另有52個新燃料棒）。4號機組的燃料棒當時全部從爐心中取出，存儲于乏燃料池內。其數量為1331個（另有204個為新燃料棒）。5號機組的爐心內有548個，乏燃料池內有946個（另有48個為新燃料棒），6號機組的爐心內有964個，乏燃料池內有876個（另有64個為新燃料棒）。
雖說1～3號機組的反應爐停止了運轉，但為了排出停運後繼續產生的衰變熱，必須持續進行冷卻。正常時化為蒸氣的冷卻劑經過渦輪、冷凝器反覆迴圈，但渦輪、冷凝器等設備因地震而停機。這時，本應該使用電泵，把抑壓池和冷凝儲藏罐中儲藏的冷卻劑（水）注入爐心。
但是受地震影響，外部電力的供應中斷，因此在地震發生後，核電站的應急柴油發電機緊急啟動。也就是在這個時候，地震引發的大海嘯襲擊了福島第一核電站。
大海嘯的襲來，立刻使應急柴油發電機出現了故障（詳情請參閱本站後續報導）。這樣，不僅是外部電源，連應急柴油發電機的供電也完全中斷的福島第一核電站1～3號機組便失去了所有交流電源，進而陷入了無法使用應急爐心冷卻裝置注水的狀態*2。
*2：1號機組、2號機組在2011年3月11日、3號機組在3月13日陷入了無法使用應急爐心冷卻裝置注水的局面。
水位下降導致氫氣爆炸
【東日本大震災】事故詳報：福島第一核電站事故是這樣連鎖發生的
2011/05/03 00:00
由於爐心喪失了冷卻功能，衰變熱導致爐心溫度持續上升，冷卻劑開始不斷蒸發。經抑壓池相連的安全殼內壓力也隨之上升，於是1號機組從3月12日、2號機組和3號機組從3月13日從排氣筒中排放含有放射性物質的蒸氣。
但是，此舉即便能控制壓力的上升，卻因無法向爐心充分注水，所以阻止不了爐心內水位的下降。之後，爐心（燃料棒）露出水面，燃料棒的包殼——鋯合金與水蒸氣反應（氧化反應）產生氫氣。產生的氫氣聚積在反應爐廠房的上部，最終導致了1號機組的氫氣爆炸*3。
*3：因氫氣爆炸而遭到破壞的反應爐廠房上部（操作層）的外牆似乎不是鋼筋混凝土，而似乎是石膏板。幸運的是，氫氣爆炸並未傷及安全殼，估計這是因為由於建築上方是石膏板，爆炸的威力從上方發散了出去的緣故。
3號機組也經歷了相同的過程，于3月14日發生了氫氣爆炸。2號機組則因為在當天開放了反應爐建築的擋板，所以防止了氫氣的蓄積，從而避免了氫氣爆炸*4。但是3月15日，2號機組的抑壓室附近發出異常聲響，且抑壓室壓力下降，這一現象說明抑壓室可能破損。
*4：為了從反應爐廠房的屋頂釋放氫氣，5號機組、6號機組也于3月18日到19日實施了開孔作業。
1號機組的注水作業于氫氣爆炸發生約5小時後的3月12日20時20分開始。方式是使用消防泵噴水（圖2）。同樣，3號機組于3月13日、2號機組于3月14日也分別開始注水。
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| 圖2●：反應爐的冷卻功能和停止情況 由於電源喪失，向反應爐及乏燃料輸送冷卻水的水泵無法工作。本站根據東京電力資料製作。 |
乏燃料池升溫
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2011/05/03 00:00
在爐心狀態讓人無法放心的情況下，原本應該較為穩定的4號機組也發生了緊急狀況。3月14日，應當保持在65℃以下的乏燃料池水溫升至84℃。在6個機組中，4號機組的乏燃料池存放的乏燃料最多。
但乏燃料池也因為無法充分冷卻，水位在衰變熱作用下下降。燃料棒受損的可能性加大。因此，3月17日，自衛隊的直升機首先開始向反應爐建築受損的3號機組的乏燃料池灑水，然後，警察和自衛隊的高壓水車又從地面實施了注水。
之後，又從地面對1號機組和4號機組實施了注水。2號機組則是把消防車的水泵與冷卻配管連接，向乏燃料池注入海水。到3月29日又改成使用臨時電泵注入淡水。
這種大量注水的負面影響在3月21日判明。從1～4號機組附近排水口的海水中檢測到了多種放射源物體。3月24日，還發現在3號機組渦輪廠房的地下也有污染水存在，這使得污染水的處理問題一下子凸顯出來。
就在工作人員準備把渦輪廠房中的積水轉送至冷凝器時，4月2日又發現，在2號機組取水口附近的豎井（安放電源線的場所）中積蓄了放射性超過1000mSv/h的積水，而且透過豎井側面混凝土裂縫洩漏到了海中。搶險人員使用混凝土、高分子吸收材料、鋸末等物質堵漏的嘗試均未收到效果，直到4月5日注入水玻璃（凝固材料）後，裂縫才終於被堵住。
5號機組和6號機組于3月19日架設了柴油發電機，保證了供電，恢復了冷卻功能。3月20日進入了低溫停止狀態。乏燃料池的水溫也下降到了65℃以下。
收拾事態最短需要半年
【東日本大震災】事故詳報：福島第一核電站事故是這樣連鎖發生的
2011/05/03 00:00
日本經濟產業省原子能安全保安院于3月30日發佈了針對福島第一核電站事故的緊急安全對策。要求福島第一核電站以外的其他核電站要在1個月內採取措施，在即使喪失全部交流電源和冷卻功能的情況下，也要防止爐心和乏燃料受損。
具體要求包括配備冷卻反應爐和乏燃料池使用的電源車、消防車，制定操作規程等。對於對策的實施情況，原子能安全保安院將通過檢查等方式確認。
另一方面，東京電力2011年于4月17日公佈了結束事故的日程表。日程表設定了兩個階段性目標：①輻射量處於減少狀態；②放射性物質的釋放得到管理，釋放量大幅減少。並分別就冷卻、控制、監控及除染3個領域明示了具體措施。比如，關於冷卻方法，是向安全殼內注水直至灌滿燃料區上方，使爐心進入低溫停止狀態。
關於目標的實現時期，第一階段（①）為3個月後，第二階段（②）為第一階段之後的3～6個月。由於正在使用機器人確認反應爐廠房內的情況，視其結果，計劃有可能進行修正。目前最重要的是儘快平穩事態，報廢反應爐等需要以十年為單位的長期工作，將在事態平穩之後才會開始*5。（記者：中山 力）
*5：反應爐製造商東芝、日立GE向東京電力等提交了反應爐報廢草案。依據該草案，要全面清除核污染恢復土地原貌，東芝方案最短需要約10年，日立GE案需要15年以上。
■日文原文：福島第一原子力発電所の連鎖事故はこう進行した
■相關報導
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福島第一核電站事故級別提高到7，與車諾比並列為全球最嚴重事故
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