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核能安全
2015/10/23
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日本政府在本(6)月16號宣布,重新啟動關西電力公司大飯核電站3號和4號機組,在用電需求的強大壓力下,終止了「零核電」的現況,核能安全問題再度引發熱烈討論。以台灣來說,近期出乎核子工程界預料,並受到嚴格調查的核能安全事件,就是核二廠一號機的錨定螺栓斷裂案。從科學的角度,這個事件到底是如何發生?未來又要如何防範?請聽以下的科學三分鐘。

關於核二廠的事件,首先,根據原子能委員會的公開資訊,斷裂的螺栓是鎖在反應爐的支撐裙鈑上,這個裙鈑的裙是裙子的裙。可以這樣想,重達數百噸的反應爐,必須固定在一座鋼筋混凝土的基座上。那支撐裙鈑呢,則是跟反應爐連接的一塊鋼板,是一個圓筒形的結構,就像是反應爐的裙子,安裝在混凝土的基座上面。

安裝上去以後,在垂直的方向,反應爐的重量就得到支撐。可是如果要防止水平方向的移動,就要在裙鈑上鑽洞,鎖上螺絲,底下用螺栓固定。這種螺栓有一百二十支,按照原本的設計,應該在核電廠使用年限內都不會斷裂,為什麼這次卻會斷裂了呢?清華大學核子工程與科學研究所的李敏教授,說明了他的看法:

那這些螺栓呢,我們一定要找一個材料來做,結果那個環境呢,因為平常就是在運轉的時候,整個鋼構溫度會相對來講比較高,不會很高,就是會比室溫高一些,所以我們預期呢,因為會比室溫高一些,所以那邊的水分會被蒸發掉,它的腐蝕性就不會那麼強,所以我們選的材料基本上是不抗腐蝕的。

可是你施工過程之中呢,有一小段時間的一個腐蝕環境的暴露,灌水泥的時候把一些水氣給侷限在那結構裡面了。所以,它處於一個腐蝕的環境。好,第三個呢,在施工的時候,你在那個螺絲跟螺栓的表面呢,可能有一些小的傷害。那這東西弄完之後呢,我們還要做一件事情,我們要把這螺絲把它鎖緊,鎖緊之後呢,那整個螺絲裡面就有一個應力。那應力,加上那個一點的缺陷,再加上腐蝕的環境,那個缺陷在腐蝕的環境之下會成長,就構成了一個現象我們叫做「應力腐蝕斷裂」。

因為以上原因,讓核二廠一號機的錨定螺栓發生斷裂。經過全面的超音波檢測,發現有一支螺栓斷裂,兩支接近斷裂,四支有裂紋,其他113支則檢測合格。所以總共更換了七支螺栓。

這次事件的成因,是由國內專家找出科學上的證據,並獲得美國專家的認同。目前原子能委員會採取的督導措施是,第一、執行安全度評估分析,要求核電廠有相當的安全餘裕,也就是安全性;第二、要求台電每次大修都必須進行全面的螺栓超音波檢測;第三、要求台電在反應爐基座的外牆,加裝八具振動儀,掌握該處的振動狀況,預作防範。

核能安全需要你我共同關心,您可以透過科學關鍵字:核二廠錨定螺栓,搜尋相關資料,也可以到原子能委員會的網站,進入核安資訊公開專區,到核二廠錨定螺栓專區,進一步查詢或做延伸閱讀。

【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2012-06-24 16:55:00播出

 
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