在地震帶的核電廠(下):許多人抱著錯誤假設,認為冷卻池安全無虞且不會起火

福島核災時的災民 | Photo Credit: Reuters / 達志影像

2012年NRC專事分險風析的工程師帕金斯(Richard Perkins)指控,官方報告隱匿潰壩威脅,旨在避免令核工業尷尬,使業者得以不作為、節省成本。他在擔任核管會工程師前,曾任漢福德的科學家與美國太平洋西北國家實驗室的科學家。

NRC現行的「地震機率風險評估」並未涵蓋核電廠所有潛在的地震風險。一旦反應爐心的水位下降至燃料棒部分暴露,燃料棒外層的鋯包覆材料將因高溫腐蝕,釋放出放射性物質,主要包括惰性氣體、碘-131與銫-137等放射性同位素。

此外,現有評估並未充分考慮地震可能損壞一至兩座用過燃料棒冷卻池的情況。這些冷卻池通常位於反應爐圍阻體建築物之外,強烈地震可能導致冷卻池管路破裂,造成冷卻水外洩,進而引發冷卻池起火的嚴重風險。

降低冷卻池起火風險的最有效方式,是在用過燃料棒於冷卻池中冷卻滿7年後,將其移出冷卻池,轉存至乾式貯存槽。然而,美國NRC接受核工業的說法,認為冷卻池超載風險可控,導致現今美國冷卻池普遍嚴重超載,存放的用過燃料棒總量約為原設計容量的五倍

燃料棒外層由具耐腐蝕性的鋯合金包覆,但若冷卻池中的冷卻水大量流失或完全喪失,用過燃料棒便可能因高溫自燃,引發「鋯火」。當冷卻池水溫升至沸騰,鋯合金溫度達攝氏1,260度以上時,會與水蒸氣產生劇烈化學反應,生成爆炸性氫氣。大量氫氣的積聚極可能引發氫爆,摧毀冷卻池所在建築物。

此時,冷卻池內所釋放的放射性銫-137可能超過反應爐事故中所釋放的量。加州大學洛杉磯分校與PG&E於2020年估算,地震發生後用過燃料棒未被冷卻水覆蓋的機率,約為每座機組爐心損壞風險的70%。

2023年土耳其、敘利亞地震的教訓

值得一提的是,我們不妨從2023年2月6日土耳其與敘利亞所遭遇的7.8級地震,來檢驗NRC的放行魔鬼谷標準,為何欠缺科學依據。

土耳其官方指出,地震造成超過5.3萬人死亡,敘利亞則估計大約5900至8400人死亡。

土耳其與敘利亞地震發生在長達600多公里的東安納托利亞(the East Anatolian Fault)斷層上。據《紐約時報》所述,地質學家認為,此一斷層的起源與結構與加州聖安地列斯斷層相似,是地球大型地殼板塊緩慢經過另一個板塊的邊界處所形成的應力的產物,但東安納托利亞斷層的長度僅有聖安地列斯斷層的一半。

兩者均為斷層帶,而非單一斷層,這是指,斷層本身布滿了數十個指向許多不同方向的較短斷層。

康奈爾大學地球與大氣科學系客座教授哈伯德(Judith Hubbard)於2023年2月接受《紐約時報》訪問時表示認,如果聖安地列斯斷層引發了另一個斷層錯動,結果可能超出想像。

曾任美國地質調查局科學家的斯坦(Ross Stein)博士受訪時則擔憂,從土耳其與敘利亞所經歷的地震所得出的教訓在於,現今的地質科學知識很難預測一個地震會如何影響另一個地震。斯坦認為東安納托利亞斷層所產生的地震幾乎與更大的聖安地列斯斷層一樣強烈。

隨之而來的問題就是,當類似強度的地震如果並非發生於聖安地列斯,而是發生在次生斷層時,多個斷層錯動所引發災害的衝擊,恐怕難以估計。

2024年能登半島地震的教訓

博德(Peter Bird)教授也提出警訊,他所參照的巨災則是能登半島地震。

博德為加州大學洛杉磯分校地球行星與太空科學系的榮譽教授,在該校從事研究長達48 年。他是美國環境和核電監督團體母親為和平(Mothers For Peace)所求教的地質專家。該團體的分會成員所居住之處鄰近魔鬼谷核電廠,並臨近愛爾蘭丘陵(Irish Hills)。

經研究PG&E於 2015 年所出版的650頁研究報告《魔鬼谷發電廠地震源特性分析》(the seismic Source characterization for Diablo Canyon power plant),博德發現,該報告只著眼於橫向滑動斷層,例如霍斯格里斷層與海岸斷層,並未指出愛爾蘭丘陵逆斷層的危害。

簡言之,斷層上盤的岩體依重力向下移動為正斷層。逆衝斷層係指當地殼受到水平壓縮,相對於岩體下盤,斷層上盤的岩體向上移動,並未因重力延著破裂面向下滑 ,所以原來位置較低的岩體會移動到位置較高岩體的上方。

正斷層與逆斷層示意圖 | 綠色公民行動聯盟製圖

2024年在日本西北海岸能登半島發生 7.5 級的大地震,情況與愛爾蘭丘陵極為類似。狼煙沖逆衝斷層錯動為能登半島主因,最大震度達7級,而最大地表加速度達2.7G。

能登半島地震是由在鄰近海邊的離岸的地殼構造環境變動所引起。日本已就能登半島地震提供完整數據。

博德教授指出,依此數據推估,若類似地震發生在愛爾蘭丘陵,必然會使魔鬼谷電廠爐心損壞,因為它的初始設計基準從未考量抵抗此一程度的震動。

為了要理解愛爾蘭丘陵遭遇類似能登半島所受的衝擊,結果為何,博德遂以3種不同的方法來估計愛爾蘭丘陵下的推力褶皺總速率。推估結果為每年2.8公釐、每年2.0公釐,或每年2.4公釐

若依能登半島地震發生的2公尺滑動量,除以這3種不同的推力下降滑動率估計值,就可得出地震的平均間隔期間。就愛爾蘭丘陵而言,這些時間是715年、1,000年或833 年。博德所預估的滑移速率全然不同於PG&G於2015年和2024年所做的估計。

據博德所做的研究,納入愛爾蘭丘陵斷層,魔鬼谷核電廠的影響,遠比PG&E報告所說的地震危害的估計,高出約35至47倍

以行政訴訟挑戰NRC反科學的認定

美國環境和核電監督團體母親為和平(Mothers For Peace)、美國地球之友 ,和環境工作組( Environmental Working Group )  於2023年5月向美國第九巡迴上訴法院提出行政訴訟,質疑NRC豁免PG&E就魔鬼谷核電廠1號和2號機組反應爐申請延役時,官方說法,魔鬼谷核電廠地震事故風險適用於一般處理方式(generic treatment)的認定,並不合理

監督團體認為,PG&E所提出的核電廠延役的一般環境影響報告(Generic Environmental Impact Statement) 認為外部所引發的事故對環境的影響較小的結論,缺乏科學佐證,並且違反美國國家環境政策法(the National Environmental Policy Act,NEPA)所定的要求

此外,NRC無法提出科學證據說明,何以關於外部事件概率風險評估 (probabilistic risk assessments,PRAs) 的新資訊「並不重要」? 何以由外部事件引發的反應爐事故對環境的影響較小?小到足以使NRC推翻自身先前的決定?

再者,環團指出,NRC所依據的PG&E地震來源模型、強地動預估式,以及觀測場場放大效應數據,不僅不是NRC所謊稱「最新」數據,而是過時又不完整的數據 。

PG&E未能運用這些現代地質的科學方法,使得報告結果不僅不全,並且具有偏差,包括低估構造應變率(tectonic strain rates),以及高估了活躍斷層距離魔鬼谷核電廠的最小距離。 PG&E因而低估魔鬼谷核電廠周圍區域的地震活動度(Seismicity)大約2倍。

此外,PG&E也未察覺在反應爐下傾斜的推力斷層的影響。這些因素可能會大幅增加地震率和震動強度,使實際影響遠遠超過 NRC 的認定。

監督團體認為,依PG&E所做的環境影響評估,並不足以理解和推估魔鬼谷核電廠所遭遇的潛在地震風險,因為評估的結論,不在於改正PG&E分析中的重大錯誤和漏洞。

NRC在延役所用一般環境影響所假設的相對較低的事故率,無法為評估魔鬼谷地震相關環境影響,提供科學基礎。

納稅人負擔延役費用

加州立法部門與州長紐森(Gavin Newsom)已協議,使魔鬼谷核電廠1號機組延役至 2029年10月,而2 號機則是延役至2030年。

據《洛杉磯時報》所述,加州公用事業委員會已經同意,由納稅人支付7.23 億美元的成本,以讓魔鬼谷核電廠的持續運轉。

儘管魔鬼谷核電廠為PG&E所有,但延役所衍生的費用,會由加州3家電力公司,包括PG&E、南加州愛迪生(Southern California Edison)、聖地牙哥瓦斯與電力(San Diego Gas & Electric )轉嫁給加州所有電力用戶共同分擔。

《洛杉磯時報》並指出,加州公用事業委員會要求由全州用戶共同分擔費用的決定,在加州史無前例

在2025年,PG&E順利延役運轉和維護核電廠的成本為111.21美元/MWh。由於機組延役至 2030 年的總成本現在估計約為89億美元(監督團體則預估需118億美元),預計這項成本也會參照加州公用事業委員會所創先例,再次轉嫁加州所有電力用戶。根據美國能源資訊署的數據,加州民眾所支付的電費是全國最高,幾近為全國平均電費的2倍。

當州政府同意延役成本可以轉嫁加州所有電力用戶之時,PG&E已然申請延役20年。如果核管會放行,2座機組的運轉執照將於2044年與2045年結束。

加州公共廣播KPBS指出,加州所產出的水力發電已與核電相當,該州並不需要核電,現今核電成本持續上漲,難以靈活調度,早該退役。

但PG&E拒絕接受KPBS訪問,僅以書面表示,任何變動皆為提升核電系統可靠性。

核管會的標準漏洞百出、自相矛盾

根據台電就核三廠的地震危害分析指出,核三廠的安全停機的情況所要對應的地動加速度高達 1.384G。但核三廠初始設計基準的耐震值僅為0.4G,也就是原始設計的3倍以上。而斷層直接穿越廠內,距離反應爐區域不到1公里。現今堅持,核三廠必須延役,如同飲鴆止渴。

台電向來言必稱,台灣該尊奉美規,核管會說可以,誰說台灣核電廠不可以。我們從前文中不難看出,核管會的標準,漏洞百出,自相矛盾,一再受到科學家質疑。

核管會從改進設計基準、提升應變措施,進行地質研究、環評之事、一再賤踏科學標準,大開倒車,好官我自為之。

至於美國州政府行政、立法部門、聯邦政府為核工業護航,已到無所不用其極,強迫加州民眾,為延役買單。

核管會的護航並非依據科學方法,而是政治判斷,漠視核安。台灣不僅不該仿效核管會的決定,台灣各界更該引以為戒。不願面對核三所面臨的地質風險,無視核安,就是在拿台灣民眾的生命和自然環境當睹注。

我們呼籲,台灣民眾在823重啟核三公投,鄭重投下不同意票。

參考資料:

(原始出處皆為憂思科學家聯盟 The Union of Concerned Scientists):

  • The Diablo Canyon Nuclear Plant: Assessing the Seismic Risks of Extended Operation(2022)
  • Earthquakes and the H.B. Robinson Plant: A Case Study of the NRC’s Failure to Learn from the Fukushima Accident(2020)
  • Preventing an American Fukushima: Limited Progress Five Years after Japan’s Nuclear Power Plant Disaster(2016)
  • Diablo Canyon: NRC Insider’s Dissent(2014)
  • Seismic Shift: Diablo Canyon Literally and Figuratively on Shaky Ground(2013)
  • NRC Fails to Apply Standard Earthquake Protection Protocols to Diablo Canyon Nuclear Plant, Report Finds(2013)
  • Flood Risk at Nuclear Power Plants(2013)
  • Crowded Spent Fuel Pools(2013)

本文於2025/07/31登於《關鍵評論