核能電廠面對意外事件的幾項法寶
核能電廠面對意外事件的幾項法寶
國家地震工程研究中心專案研究助理賴姿妤、臺灣電力公司核能工程師洪國鈞
當核能電廠遇見地震
核能電廠發電主要利用核燃料分裂釋放出大量熱能，這些熱能將產生大量的水蒸汽，而這些高溫、高壓的水蒸汽推動蒸汽渦輪，透過電磁效應，使發電機產生電力，核能電廠因此而發電，如圖一所示。當地震來襲且強度超過一定等級時，反應爐會經由設計好的機制進行緊急停機應變，主要目標為抑制核燃料之連鎖反應並確保反應爐之冷卻。連鎖反應之抑制是藉由將控制棒（對中子具有強吸收力的材料，如碳化硼）插入反應爐中達成，此時，核燃料雖然停止連鎖反應，但燃料核分裂所產生的放射性同位素仍會繼續衰變並累積熱能，此時就需藉助各種移除熱能的安全系統來維持爐心的冷卻。
圖一核電廠發電原理(壓水式反應爐)【1】
(圖片來源：《維基百科》http://zh.wikipedia.org/wiki/File:NuclearPowerPlant.gif)
核電廠地震時有那些急停系統會運作?
核電廠建立時，電廠專家會將核電廠遭受地震時所可能發生的事故列於終期安全報告(Final Safety Analysis Report，FSAR)中，例如：電廠喪失來自廠外電力的狀況（稱為電廠全黑事件，Station Blackout (SBO)）、電廠發生管路漏水的狀況（稱為喪失冷卻水事件，Loss of Coolant Accident (LOCA)）…等等，並分析需要維持安全停機條件所需的系統或設備，這些維持安全停機、保護爐心不致損害的系統組成了「成功路徑」。以核一廠為例，強震發生後，電廠中之安全成功路徑需要在72小時內建立並維持穩定停機；其中，安全成功路徑主要由電廠內四大項安全系統組成，包含有反應度控制系統、反應器冷卻系統（壓力控制）、反應器冷卻系統（水位控制）與餘熱移除系統，其安全功能流程圖如圖二所示。