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第六期 ,其他  2011年6月3日

福岛核电站罹灾:在与大自然的 “战争”中惨败后,最佳的”战后”处理刻不容缓

鲁莽挑战招致的”败北”

关于日本列岛”地震与核电站”的问题,如何审视这次的”福岛核电站震灾”,将会对我们今后的发展方向带来很大的影响。这里所说的”福岛核电站震灾”是指由2011年3月11日的日本东北地区太平洋海域地震(代表地震释放出的能量大小、地震规模的里氏震级为9.0)引起的剧烈晃动、海啸灾害以及东京电力(以下简称东电)福岛第一核电站的特大事故、大规模核泄漏的叠加,造成的人类史上罕见的严重灾害。这虽然不是笔者※1在提出”核电站震灾”这一用语概念时所描绘的最糟糕的情况,但如今这些灾害并没有结束的迹象,对大气、土地、内河、海洋及所有生物的核污染还在继续扩大。

笔者认为,福岛核电站震灾,是在地震列岛的沿岸建设50座以上的大型发电用核反应堆这一向大自然发起鲁莽挑战的日本人,在这场与大自然的战斗中败北的必然结果,发生这一历史性事件不是偶然。笔者认为这可与1945年战败相匹敌。这个比喻也许不太恰当,日本列岛核电站开发的过去、现在、未来让人不禁联想到了亚洲太平洋战争的战前到战后※2。就像发起那场战争及失败是起因于日本社会特殊的体制※3那样,”地震和核电站”的鲁莽挑战及悲惨的”战败”也只有在日本才会发生吧※4

本稿并不涉及如何对福岛核电站震灾进行短期和长期处理这一紧迫的课题。即使能够脱离危险状态,福岛核电站震灾还是会成为使日本人(世界)乃至后代痛苦的煎熬,以下的思考,是如何处理战败后的核能问题。这也急需我们深刻检讨。

“战败”的背景

笔者把这一事件看作为鲁莽挑战的失败,在考虑这一问题时主要基于以下背景,下面做简要说明。

集中了地球上大约10% [5.例如,宇津德治:地震活动总说,东京大学出版会(1999)表16.2] 地震活动的岛国――日本从1960年前后开始,建设了约占世界发电用核反应堆610%以上,共计57座大型核反应堆(其中包括3座已经关闭以及福岛第一核电站※5座停止使用的)※6

然而,核电站建设高峰的1960年代后半期,是以地震断层模型论和地球板块构造学说为两大支柱※7的现代地震学(包含海啸现象)的诞生、普及的前夜,活断层研究大部分还没有开始。另外,至1995年兵库县南部地震(震级7.3的阪神、淡路大震灾)时期,日本列岛处于大地震休眠期,(虽有多次的地震受害)但核电站因没有受到地震的”洗礼”而继续增加。

由于这两个不幸的原因,包括中部电力滨冈核电站(静冈县)在内的大部分核电站建在板块边界巨大断层的正上方、活断层密集地带等危险的场所,并且过小评估了地震、海啸的威力。关于福岛第一核电站一号反应堆,在批准建设的1966年当时,并不知道核电站位于日本东北板块的最前线附近,周围太平洋板块下沉,存在巨大的板块边界断层※8。日本列岛全体位于太平洋板块和菲律宾海板块的下沉地带,同时处于阿穆尔大陆板块东部的活跃地带,集中布局核电站的地方是地球上最危险的地方。但是,地震研究者对此闭口不谈,拥护核电站派、媒体、舆论导向者和一般市民一直以来也都对此漠不关心。

2006年原子能安全委员会(以下简称,安全委)修订了”关于发电用核反应堆设施抗震设计审查方针”(以下简称,修订方针)※9,限制厅原子能安全及保安院(以下简称,保安院)依据此方针,要求各电力公司对现存核电站等的抗震安全性进行评估及确认(落实抗震性)。现在,对提出的报告正在审议(一部分已经结束),即使多多少少实施了抗震措施,但基本上不能称之为安全的,最后也被默认。

大自然不断地发出警告

在考虑日本列岛的核电站时,绝对不能遗漏以下4点。(1)核电站的安全性,至今对此漠不关心的人们通过这次灾害应该明白,核电站贮藏着巨大的核能,因此比起其他的设施,必须格外注意安全性;(2)核电站还不是已经成熟的技术;(3)巨大地震的破坏性极端可怕;(4)人们关于地震现象的理解也是极不充分的,有很多不能预测的东西。如果能够虚心的理解这4点,并且拥有作为人的理性和感性的话,就会明白在地震列岛的海岸建设50座以上的大型核反应堆是多么危险的一件事。

安全包括”被控制的安全”和”本质上的安全”。所谓即使在地震列岛建设核电站也没问题属于”被控制的安全”,不能建设核电站属于”本质上的安全”。以有限的人类智慧向大自然挑战的”被控制的安全”,在自然超越人类智慧的瞬间随之崩溃。担任安全委的抗震安全性评估特别委员会委员长、强烈震动地震学家入仓孝次郎在3月27日发布的时事通讯报道(已经被删除)中说到:”如果经过彻底的分析,(日本的)核电站应该是不危险的”,真是难以置信的论点。他在接受东京新闻4月5日晨报的采访※10中也说:”必须进行安全的设计,即使发生了超出预想的事态也能确保安全……(中略)这才是核电站的’设计理念'”。笔者认为,”要是知道大自然的可怕就不应该建设核电站”那才是人类的智慧。为什么想做如此可怕的事情呢。而且,他的论点在实践者中被称之为理论学家的空想。

总之,在地震列岛的沿岸建设核电站是很鲁莽的。从1995年开始进入地震活跃期的大自然,不断地发出了要教训日本人的信号。首先阪神、淡路大地震打碎了日本抗震工学的神话。然而,1995年9月在兵库县南部发生地震之后,安全委还发表了日本的核电站的抗震安全没有受到影响的报告※11。2000年10月,在被认为没有活断层的鸟取县西部发生的地震(震级7.3)给核电站抗震设计的活断层神话泼了冷水※12。2005年8月的宫城县海湾地震(震级7.2)和2007年3月的能登半岛地震(震级6.9),均超出了东北电力女川核电站(宫城县)和北路电力志贺核电站(石川县)抗震设计的标准。并且,2007年7月,由于新泻县中越湾地震(震级6.8),东电柏崎刈羽核电站(新泻县)遭遇了超越想象的地震震动,7座核反应堆全部遭受损坏。运行中的3座和启动中的1座自动停止运行,并有微量的核能泄漏。因此,也有人说这证实了核电站的抗震安全性,其实只不过是运气好:地震震级低、没有大的余震,7座核反应堆并不是全部运行※13。保安院和安全委多次在审议会中,仅仅检查受损核反应堆的设备完好率和抗震安全性,无视存在巨大活断层的指责,进行了掩人耳目的”抗震伪装”※14,迄今为止,批准4座核反应堆恢复运行。

笔者曾发出呼吁,柏崎刈羽核电站的震灾是大自然发出的最后警告,对此置之不理的话,可能遭受仅次于广岛、长崎的第三次大量核辐射的”核电站震灾”,还提出应该紧急考虑在彻底弥补安全规定缺陷的基础上,全面检查现存核电站的震灾风险,按照风险的高低依次、分阶段关闭及缩小核电站设施2。但是,大多数日本人并没有危机感,因此可以说福岛核电站震灾是预料中的灾难。

尽快排除核电站的震灾风险

如上所述,这之后应该做的事情就昭然若揭了。即要深刻反省招致”败北”的过失,拆除地震列岛上的核电站,为了实现这个目标,必须从根本上重新制定涉及能源、产业、经济及地域等所有领域的政策、法规。这无疑可与1945年战后新日本的再建相匹敌。

当然,突然全部废除核电站也是不现实的,作为具体的紧急措施是要尽快找出事故发生可能性高的核电站,立刻停滞运行。至本世纪中叶、即预测发生东海、东南海、南海特大地震前后,日本列岛一直处于地震活跃期,有可能因东北地区太平洋沿岸发生的地震而引起日本列岛全境(并不是所有地区)发生大地震※15。因此,这项举措确实万分紧迫。

图–2011年东北地区太平洋地震(震级9.0)的强地震震动记录

 Graph : Suffer Fukushima Disaster独立行政法人防灾科学技术研究所强震网络K-NET的福岛县南向马市原市区的观测点(FKS005;距离福岛第一核电站北部约24千米)的地表的加速度波形。为了比较,纵轴(振幅)·横轴(时间)都是同一尺度,同观测点的2005年宫城县地震(震级7.2)的记录用灰色表示(原田智也制作)。

最先考虑的是,位于东海地震的震源断层正上方的滨冈核电站※16,接着,有发生大地震可能性、活断层集中的若狭湾的核电站群(尤其是运营历史超过或接近40年的日本敦贺核电站1号反应堆、关西电力美滨核电站1,2号机组、同高滨核电站1号机组),地震灾后的安全性并不可靠,不能否认直下型余震发生可能性的柏崎刈羽核电站,考虑到运营历史超过30年、炉型、事故历史、地基条件、地形、用地海拔、地震及海啸发生条件(包含活断层)、气象及海象、社会性条件,(或许由内阁府的新设机关等公开)需要合理、客观的进行”分类”。由于核燃料循环事业缺乏合理性,应该立刻停止。六所村和东海村的核燃料设施和高速增值原型炉”文殊”也应该立刻关闭。六所村和”文殊”位于活断层的正上方,危险性极高。建设中的电源开发的大间核电站(青森县)、东电的东通核电站(同上)、中国电力的鸟根核电站3号机组(鸟取县)、筹建中的中国电力的上関核电站(山口县)也应该立刻停止。新规划的核电站建设更没有考虑的余地。

由于福岛第一核电站的重大事故是由海啸引起的,3月30日,日本保安院向各电力公司下达了应对海啸紧急安全措施的指令※17。虽然这比什么都不做好一些,但确实有事发后的临时应付之嫌。笔者在新泻县”有关地震、地质及地基小委员会”(第23届,2010年3月25日)上,在审议柏崎刈羽核电站1号、5号机组的海啸安全性时曾说过”日本的核电站如果再次在地震中受损的话,起因于海啸的可能性非常高。像印度洋发生的巨大海啸那样,存在许多连地震及海啸研究专家都无法解释的东西,海啸是非常严重的问题※18。”接下来要是发生什么的话,不仅是海啸,也许还有大地震、余震发生时地壳变动等别的现象。

核能政策和核能安全行政的所有方面,都应向着最终脱离核电站进行彻底的重组。就像1945年的战后解体的帝国军队,产官学(政府、企业、大学科研机构)的强大的核能复合体的解体也成为一个大的课题。但是,因为还存在继续运营的核电站,以及关闭后的核电站长期的安全管理也非常重要。因此,与其说核能安全行政和技术人员不会成为多余,倒不如说,为了安全的撤退,需要很多优秀的、有热情的技术工作者。规划类、新设核电站的构思已经没有必要了,而用来”分类”的合理标准,确保关闭前(运转中)及关闭后设施安全的方针,必须尽快制定及出台。

核电站在海啸前已经因地震受损

据说,福岛第一核电站的严重事故是预料之外(设定高度为5.7米),高达14~15米的巨大海啸※19导致紧急发电机组全部停止运转,使炉心无法冷却造成的。上文提到的入仓在时事通信和东京新闻的报道中说明,抗震性没有问题。但是,这里存在重大错误认识的可能性,对于日本(不仅日本,包括全世界)的现存核电站的抗震安全性的讨论,把事故的原因都归结为海啸是非常危险的。

田中(2011a,b)※20关于福岛第一核电站1号机组,从核反应堆压力容器内的水位、压力和收纳容器内压力的时间变化,以及氢气爆炸(12日下午)发生状况的分析推测,剧烈的地震震动造成管道破损乃至断裂,与海啸和丧失电源无关。并不是发生了重大的”冷却水丧失事故”及核失控造成的”残酷事故”。另外,认为2号机组因地震震动导致压力控制室破损与15日的压力控制室附近的氢气爆炸没有直接关系。地震的摇晃给核电站带来重大损坏从地震的记录来看也是可能的。

然而,在审议东电福岛第一核电站5号机组的抗震检查验证中间报告时,保安院给出这是妥当的评估※21,并得到安全委员会的承认。据此,设施内的假想地基(非封闭地基表面)设定基准地震震动(抗震设计的标准摇晃,在核电站运行期间发生的可能性极小)的最大加速度是水平方向为600伽(加速度的单位),垂直方向为400伽,即是说,即使是发生这样的摇晃,设施(建筑物以及机械、管道等)的抗震安全性也不会出现问题。

4月1日,福岛第一、第二核电站在地震中因主震受到的影响暂定值终于公布※22。这个暂定值是超出了地震震动基准,还是在基准范围之内呢?很引人注目。因为公布的是核反应堆最底层的观测值,所以不能直接和地震震动基准相比。在基准地震震动时,核反应堆建筑是怎么摇晃,最底层的最大加速度会是什么程度,与其计算结果(回应值)相比较。现在大家把目光都集中在福岛第一核电站2、3、5号机组的东西方向观测值上, 该观测值分别为550、507、548伽,均超出回应值(438、441、452伽)的15~26%。这三座反应堆是南北方向,其他南北方向的也好,东西方向的也好,大部分的观测值都接近回应值。今后,从观测值逆向计算非封闭地基表面的地震震动,这对于600或400伽会出现怎样的数值呢?另外,讨论到表示地震震动性质的”回应光谱”是怎样的?即使在现阶段,也可以说对基准地的震动做出的评价中有水分,因此不能判断确保了抗震安全性。实际上,虽然5号机组在安全上重要的”停机”、”冷却”、”封闭”机能得到保安院安全委的认可,而1号机组丧失了”冷却”机能,2号机组组则存在丧失”封闭”机能的可能性(东电称除5号机组以外,其他也确保了3项机能)。这意味着必须从根本上重新考虑改定方针,全面修改审查体制,重新修改关于全国核电站的抗震检查验证基准。

4月2日,发现位于2号机组组取水口附近修理站(混凝土制竖井)的沿海壁面出现龟裂,高浓度的核污染水至6日早晨从这里流入大海,这是最大的问题,这一龟裂在地震震动时发生的可能性极高。那一带看起来像是临海的人工建筑物,附近的路面有很多由于强烈摇晃和液态化而引起的长长的龟裂。

东北地区太平洋沿岸地震时震级达到9级,震源断层面的深度约450千米,震源区不断放射的震波时间为180秒※23,因此各地的强烈摇晃持续时间很长(如图所示)。公布的福岛第一核电站的地震记录,除6号机组的垂直方向,有从记录开始约130~150秒左右停止的重大缺陷,从周边的地震记录推测,核电站的强烈摇晃持续了近3分钟。应该充分认识到这种长时间的震动(尤其是其中3次左右的激烈摇晃)给建筑物、机器、管道及压力控制室等关键设施带来损伤的可能性。

修理站的龟裂明显违反了 “建筑物、构筑物必须设置在充分坚固地基上”的规定,这是造成严重海水污染的直接原因。

另外,东电没有考虑到869年贞观地震时发生的海啸,因而没有采取必要的防止海啸措施,舆论认为这是重大事故的根本原因。但是,笔者(2011b)4并不这么认为,因为”从这一问题看出了在日本列岛建设核电站的危险性”(但是,东电也不可能因此而回避责任)。

地震、海啸尚未结束

目前,在残酷的条件下,有关人员置自身于度外全力投入事故处理的福岛第一核电站,对于海啸毫无防备。但是,大海啸再次袭击这里的可能性依然存在。板块边界、日本海沟的陆地一侧有可能发生因巨大余震引起的海啸。另外,3月11日板块间的巨大地震,在日本海沟外侧的太平洋版块内(被称为外部上升的部分)有可能诱发特大地震。实际上,2006年11月的沿千岛海沟的板块间发生特大地震(震级8.3,新知岛海湾)两个月后,在海沟的外侧发生了太平洋板块内部的特大地震(震级8.1)※24。这一类型的特大地震与1933年昭和三陆地震是同一类型,因为有发生大海啸的可能,需要加以密切的关注(根据地震活动的监视可以有某种程度的预测,但不确定)。

笔者(2011a)※25说过,有从日本海沟沉下斜方向,倾斜到地下深部的太平洋板块(称为”大块板岩”)因深度而诱发大地震(大块板岩内部大地震)的可能性,4月7日深夜发生的东北电力、东通核电站、女川核电站等发生事故的宫城县地震(震级7.1),正是这种大块板岩内部的地震※26。这种类型的地震在福岛第一及第二核电站的正下方也有可能发生,具有产生激烈摇晃的性质※27。而我们能做的,只有一心祈祷可能导致两个核电站陷入灭顶之灾的大地震和大海啸不会接连发生。

(译自《科学》2010年5月号)[2010年5月]©2011 by Ishibashi Katsuhiko. Reprinted by permission of the author c/o Iwanami Shoten, Publishers.※1.石桥克彦:科学,67,720(1997) ※2.石桥克彦:科学技术社会论学会2008年度研究大会《柏崎刈羽核电站震灾的政策意义》预备稿,http://historical.seismology.jp/ishibashl/opinion/2011touhoku.html公开预订。

※3.例如,半藤一利:昭和史1926-1945,平凡社图书馆(2009) ※4.石桥克彦:世界,2011年5月号,126(2011b) ※5.核能资料信息室(编):核能市民年鉴2010,7森书馆(2010)p.245 ※6.核能资料信息室(编):核能市民年鉴2010,7森书馆(2010)p.68-157 ※7.例如,石桥克彦:科学,77,884(2007a) ※8.石桥克彦:阪神、淡路大震灾的教训,岩波册子(1997) ↩ ※9.日本核电站的抗震安全性的审查时使用的方针,时隔25年修订。石桥克彦:科学,76,963(2006);石桥克彦:科学,77,884,920,1206(2007a,b,c) ※10.http://www.tokyo-np.co.jp/article/national/news/CK2011040502000041.html ※11.原子能安全委员会:根据平成7年兵库县南部地震核能设施抗震安全检讨会报告,平成7年9月 ※12.例如,石桥克彦:科学,77,884(2007a) ※13.石桥克彦:科学,77,920(2007b) ※14.石桥克彦:科学,79,463(2009a) ※15.石桥克彦:中央公论,2011年5月号,96(2011a) ※16.例如,石桥克彦:科学,77,1259(2009b) ※17.原子能安全、保安院以福岛第一及第二核电站事故为依据,指令其他发电站实施紧 急安全对策http:/www.meti.go.jp/press/20110330004/20110330004.pdf ※18.议事录http:/www.pref.niigata.lg,jp/HTML_Article/332/775/23jisin_giiji,0.pdf ※19.东京电力株式会社:关于该公司福岛第一核电站、福岛第二核电站的海啸调查结果(平成23年4月9日)http:/www.tepco.co.jp/cc/press/11040904-j.html ※20.田中三彦:世界,2011年5月号,134(2011a);田中三彦:科学,本期(2011b) ※21.原子能安全、保安院”在修订抗震设计审查方针之际,对东京电力株式会社福岛第一核电站5号机组抗震安全性中间报告的评估”(平成21年7月21日)http:/www.nisa.meti.go.jp/shingikal/107/files/210721-1.pdf ※22.东京电力株式会社:关于该公司福岛第一核电站,福岛第二核电站实施的地震观测记录(暂定)(平成23年4月1日)http:/www.tepco.co.jp/cc/press/11040103-j.html ※23.例如,气象厅:关于”平成23年(2011年)东北地区太平洋海域地震”(第28报告) ※24.原田智也、石桥克彦:日本地震学会演讲稿汇编2007年度秋季大会,270(2007) ※25.石桥克彦:中央公论,2011年5月号,96(2011a) ※26.独立行政法人防灾科学技术研究所:2011年4月7日宫城县地震http:/www.hinet.bosai.go.jp/topics/off-miyagi110407/ ※27.石桥克彦:周刊星期五,NO.280,14(1999)


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