何 偉
台電核一廠
參、福島事故發生的原因探討
一、遠因---美國原設計的考量與日本環境不同
福島一廠一號機是由美國GE公司以Turn Key方式興建，美國的天災是颶風，所以緊急柴油發電機原設計裝在地下室以防範風災，福島6號機的1台緊急柴油發電機是裝在地面逃過海嘯一劫，其餘電源在海嘯侵襲時全喪失。所以照單全收外來技術或文化均有潛在風險。福島一廠共有13台緊急發電機，除1台因整修不能用外，其餘12台在地震發生時均處於可用。在13台中，水冷式發電機9台。包括1號機2台、2號機1台、3號機2台、5號機2台、6號機2台。地震發生後約1小時內，這些發電機均正常運作。而水冷式發電機的冷卻海水泵與馬達因受海嘯侵襲而全部停止運作。
氣冷式發電機位於反應器廠房旁邊的另一廠房內。2號和4號機組的氣冷式發電機在海嘯後無法使用。而6號機組中的1台目前仍在正常運作，並為5號機組持續供電。福島一廠在地震、海嘯後連續發生爆炸、燃燒和輻射物質洩漏事故，可發現福島一廠設計上的幾大缺陷(1)外部電源和緊急電源在地震和海嘯中都被破壞(2)在失去電源情況下無法為發熱核燃料降溫(3)高溫下的鋯水反應產生大量氫氣無法及時處理造成爆炸(4)乏燃料池缺乏防護造成過熱燃燒破壞廠房，洩漏大量放射性物質(5)乾井空間狹小無法耐壓。
二、近因---設計未考慮週詳
日本共同社報導福島一廠設計預想的海嘯最大浪高是5.7米，因此，1~4號機高於海平面10米，5~6號機高於海平面13米，而這次海嘯浪高達14米，導致緊急發電機遭水淹，緊急冷卻系統失效，燃料棒無法降溫。和福島一廠形成鮮明對比的是東北電力公司的女川核電廠，該核電廠設計的海嘯最大浪高是14米左右。此次地震中，幾個機組除了一個地面稍有浸水外均安然無恙。福島電廠與女川電廠所處的天然災害環境類似，設計預想的海嘯最大浪高不應差距如此大。
三、安全文化與差異管理未落實
車諾堡事故後，核能界在檢討過程中提出安全文化這個名詞。國際原子能總署(IAEA)之核能安全諮詢小組(INSAG)於1986年3月也首度提出「安全文化」一詞，要求所有營運中的核能電廠應有安全文化認知，法國亞瑞華核能集團總裁羅薇中說，日本福島核事故有望催生國際核安全新體系。廣義的安全文化包括設計、運轉及製造各方面，福島事件曝露出WANO的同業評估機制及方向見樹不見林，只在小地方強調未能預知重大危險。福島地勢平坦，設備距海又近，無山可作水庫，無法抵擋海嘯。利用差異管理理論可很容易找出福島一廠的弱點。例如從圖20中可看出四個日本電廠的差異，東北電力的女川電廠及中國電力的島根電廠在廠區後均有山，山上可蓋水池、油庫，重要設備也可放於地勢較高處所，顯然抗海嘯能力較強，而福島一廠、二廠地勢平坦顯然抗海嘯能力較差。
日本海較淺，太平洋較深，太平洋產生大海嘯的機率理論上應較多，這些對福島不利的因素應在差異管理考量，同理福島二廠有Pump House但福島一廠沒有Pump House，對海嘯的抵擋能力自然不同。據日本共同社5月30日消息，日本東北電力公司於1990年在對女川核電廠增設2號機組可行性調查時，曾發表過一篇論文，其中對西元869年“貞觀地震”所引發的海嘯進行了研究。通過分析當時海嘯留下的沙石等痕跡，研究人員發現在核電廠附近的仙台平野，海嘯淹沒了岸上3公里的地區。論文作者、東北電力常務董事阿部壽表示：“為建造核電廠進行這様的調查在當時還沒有先例。”根據這一調查結果，女川核電廠2號機組的抗海嘯高度被定為9.1米。據歷史文獻記載，“貞觀海嘯”導致多賀城被毀，上千人溺死及大面積土地被海水淹沒。另一名曾調查過“貞觀海嘯”痕跡的專家也曾於2009年在政府的審議會上指出福島一廠有可能遭遇大海嘯侵襲，依據JAIF 224報告，2008年福島一廠的運轉員就預測可能有逾10米高的海嘯會襲擊該電廠，但這份報告一直到2011年3月7日核災發生前才送達政府。
日本失敗學會創始人煙村洋太郎所撰從“失敗學”的角度看核電廠事故一文事實上是探討安全文化的預知危險。東電對於貞觀海嘯未能預知危險作好防範工作亦是核災發生原因之一。地震海嘯雖無法避免，但東電未從之前中越海域地震和柏崎刈羽地震中汲取教訓。只是聲稱自然災害超出設計基準。這是不符合安全文化的說法。“意想不到”不能成為“免罪符”。在大事故背後存在一些複雜因素。肇因分析可從未知、無知、疏忽、不遵守程式、錯誤判斷、調查研究不足、制約條件變化、思慮不週、價值觀不良、組織營運不良等十方面探討。本次大地震日本的核事故為組織事故，對超出設計的事只能臨場應變，在福島一廠像氫爆在理論上誰都能想到，但東電卻無準備對策，結果所有措施都在亡羊補牢，要放棄依賴防災手冊且必須養成用腦思考的習慣。這次大地震引起的災變使吾人認識到，遇事要用眼睛看，用大腦思考、判斷，然後再行動。所謂“三現”指的是現地、現場、現人，親自到現場，見到經歷失敗的人，親眼目睹實情實景可獲取寶貴的經驗，將核能安全提升到新的高度。
圖20 各電廠差異比較
四、災變初24小時處理情況慌亂
日本政府和東京電力公司在應對之初準備不足、困惑忙亂、沒有坦率面對公眾、不能果斷作出決定，為後續搶救作業“設下基調”。3月11日14點46分發生地震，50分首相辦公室成立緊急救災司令部，15時37分大樓晃動減弱後，菅直人首相趕往司令部召集開會。大學主修應用物理的菅直人隨即注意力轉向已運轉40年的福島一廠。菅直人意識到這座核電廠可能不妙，要求立即評估狀況。當時東京電力公司陷入混亂，辦公室電話無人接聽。社長清水正孝身處外地，打算從名古屋搭軍用飛機返回福島。防衛省要求下，這架飛機中途折返，以便用於救災。美聯社評論，震後最關鍵的幾個小時內，政府無從獲取電廠確切資訊，處於“蒙著眼睛飛行”狀態。。控制室裏：惡化速度以分鐘計，地震前，核電廠一間控制室內，13人組成的“A組”負責監控1號和2號機組，包括一名實習生；另一間控制室內，9人監控3號和4號機組。全部6個機組中，4、5和6號機組處於停機大修狀態。地震後不到一分鐘，1號、2號和3號機組在自動停機。15時27分海嘯的第一波海水湧至廠房，浪高約4米沒有漫過10米高的防波堤。15時35分，第二波海水湧至並侵入廠區，水位標記顯示浪高15米。A組發現電廠內越來越糟糕，惡化速度以分鐘計。15時37分1號機組柴油發電機“跳脫”，緊接著發生全黑停電。15時41分，2號機失去電力供應。幾分鐘後，15時50分關鍵儀器停止讀數，16時36分ECCS不能打水，17時16分2號機控制室停止照明，17時47分開關站無法操作，18時12分2號機無法監測水位。 18時42分PHS(個人手提電話)通訊中斷。
由於失去電源，運轉員無法從儀錶資訊瞭解反應器狀況，入夜後反應器廠房輻射上升，偵測到2.88Sv/h，21時51分輻射指示超出限值，備忘錄記載工作人員禁止進入1號機反應器廠房。黑暗中，工作人員發現一台電源交換機浸泡在海水中，一條主要輸電線遭泥石流沖斷，1號機組地下室淹水；不久在一間渦輪機室的地下室發現2名工人溺亡。15時50分幾座反應器狀況不明，A組記錄：“水位不明。”如果不及時補水，爐內冷卻水將蒸發殆盡，燃料棒可能熔毀。海嘯後1小時 A組絕望地要求東電出動緊急供電車。但是供電車抵達並與機組聯機時，為時已晚。
23時汽機廠房南北通道各發現0.5及1.2 mSv/h高輻射，偵測地點靠近反應器廠房的雙重門。3月12日，白板上記的是排氣“Venting”及爐心灌水。3月11日下午3時後就沒有熱功率輸出的數據。其他數據指出有可能工作人員手動關掉了冷凝器但東電解釋是海嘯關閉了冷凝器，等到冷凝器再啟動時已是3月12日1時48分，由於冷確不適當，燃料棒已處於乾沸騰且產生了氫氣。不知的原因讓氫氣進入反應器廠房並產生氫爆。東電總部在全黑後80分鐘要求緊急供電車支援，因交通堵塞無法到達，在18:20 東電要求東北電支援一輛緊急供電車。截至當天傍晚 1號機組供電中斷、冷卻系統失靈，情況危急。隨著溫度升高、壓力增大，燃料棒裏的鈾丸開始熔化並滲出鋯護套。鋯護套溫度升至攝氏1200度後與水作用生成氫氣。19時45分內閣官房長官枝野幸男在新聞發布會上說：“我們宣佈進入核緊急狀態”。
東電需做兩件事：釋放蒸汽緩和反應器壓力容器內的壓力；注入海水以有效冷卻機組。兩項措施各有缺點，前者放射性物質會進入大氣，後者因海水鹽分而導致機組“報廢”。21時許即海嘯5個多小時後，政府施壓東電，要求立即釋放蒸汽。東電猶豫不決。供電裝置和備用供電裝置同時失靈的狀況，超出設計者預期，令東電措手不及，東電派出的第一輛緊急供電車因交通阻塞，沒能抵達核電廠；第二輛東北電力支援的緊急供電車23時抵達，因石礫及海嘯後泥濘及電纜太短無法與機組聯機。直到3月12日下午3時才接通，接著氫爆又將電纜弄壞。災變發生後24小時是很重要的關鍵時刻，由於資訊太少，無法得知當時真正的狀況，日本讀賣新聞取得了當時控制室白板記錄的資料，控制室的白板潦草的記錄顯示當時情況緊急及慌亂。
肆、輻射防護面臨的問題
一、員工的防護及裝備
(一)日本福島一廠應變方案不足
日本核災陷於難以收拾的局面﹐歸根究底原因是福島一廠的災難應變計劃嚴重不足﹐僅配備1部衛星電話﹑1副擔架床和50套防護服。有關應變計劃只針對小規模意外﹐沒有處理大規模災難的能力﹐甚至無及向東京消防隊及自衛隊求助。東電過分輕視外部災難事件，IAEA呼籲核電廠要考慮到“適當選擇外部災難事件作防備﹐比如火災﹑水災﹑地震和極端天氣情況”﹐但福島第一核電站的程式並沒有具體討論該類事件。批評人士聲稱﹐日本的管制機構和運營商往往避免談及或預備好更全面的災難情況﹐部分是為避免令公眾恐懼。福島一廠在其事故管理規程報告中說﹐發生嚴重事故的可能性極小﹐從工程學角度來看﹐這幾乎是難以想像的。
(二)日本福島一廠的劑量管制系統受海嘯重創
3月11日海嘯發生後，摧毀體外及體內劑量系統，劑量計及輻射偵檢器損壞嚴重只得向其他電廠借用。四月時體內劑量系統仍未恢復，地方勞工局及NISA均要求東電改善。原有5000個劑量計，海嘯後只剩380個堪用。
(三)輻射防護作業受到外界挑戰
東電表示地震發生時有位女性員工人在室外，氫氣爆炸後，她曾經脫下口罩吸入大量帶有輻射的灰塵，身體內部輻射劑量達超標3倍17.55 mSv。5月底有2名在二、三號機工人員超過2倍劑量限值。經國家放射科學所(NIRS)檢定，一位劑量678mSv(體外88mSv,體內90mSv)，另一位643mSv(體外103mSv,體內540mSv)，主要原因是核災發生初期未確實戴妥面具，批評人士聲稱日本的管制機構和營運商往往避免談及全面的災難情況﹐部分是為避免公眾恐懼。
(四)呼吸防護面具之使用
在發生爐心熔毀、氫爆及全黑事故時，廠房充滿高濃度的放射性物質，若吸入體內將造成很高的體內劑量，此時工作人員須穿戴呼吸防護面具，即使在控制室、廠區工作亦不得例外。在實務上不可能戴送氣式面具(因無電)，半面式及全面式防護不夠，因此須配戴空氣自給式面具。氧氣不足或瀰漫高輻射物質之災害現場，能持續進行救援行動，實務上多由救災人員背負呼吸器進入該地區進行救援任務，使用之呼吸器分為空氣呼吸器及循環式氧氣呼吸器二類：
1. 空氣呼吸器：藉由事先充灌新鮮空氣之呼吸用高壓氣瓶，提供救災人員呼吸所需空氣，至於呼吸後產生之CO2廢氣直接排出，依高壓大小使用時間約30分鐘至1小時，在核災搶修時可能使用時間不足。
2. 循環式氧氣呼吸器(圖21)：救災人員背負高壓氧氣瓶及其他吸附劑，或以化學反應所產生氧氣之設備，提供救災人員呼吸所需氧氣，至於呼吸後所產生之CO2廢氣由呼吸器內之藥劑吸附或與藥劑產生化學反應生成氧氣，提供呼吸所需；依含氧氣瓶容量或藥劑量種類不同，使用時間一般約為2小時至4小時。無高壓鋼瓶設備，無需灌氣及顧慮鋼瓶安全性之問題。藥劑一經開封使用，即應於該次使用完畢，更換藥劑所需費用較高。
圖21 循環式氧氣呼吸器
第一次進入空氣放射性濃度不明區一定要戴循環式氧氣呼吸器如圖22所示，全面式面具是福島一廠工作中最常用的面具，需注意的是空氣中碘131濃度很高時要戴防碘活性碳濾罐。福島一廠發生核災初期有些人未戴妥呼吸防護裝備，日後調查接受了很多的體內劑量，福島電廠要求戴全面式面具以減少體內曝露。
圖22 配戴氧氣呼吸器工作
二、高輻射的工作環境
由於1~3號機的鈾燃料均嚴重熔毀，再加上氫爆，因此除廠房內存在著超高輻射區外，廠區內也有許多高輻射混凝土塊及石礫，這些高輻射區域嚴重妨礙復原工作的進行，必須設法克服同時輻射防護也形成極大的挑戰。
(一)反應器廠房輻射狀況
1號機反應器廠房5月9日的檢測值顯示，有些地方的輻射達到每小時600至700毫西弗。5月11日，日本原子力安全保安院說，在１號機反應器廠房二層，檢測出輻射強度每小時超過1000毫西弗的高濃度放射性物質。6月4日東電利用美國機器人調查1號機反應器廠房1樓的輻射狀況時，發現反應器廠房1樓東南方的地板噴出蒸氣，周邊測到最高每小時4000毫西弗(圖23)，作業員如果待上4分鐘以上，就會超過250毫西弗的輻射劑量限值，輻射高的原因是因燃料熔毀後高輻射物質被氫爆射出或隨水蒸汽逸出。
圖23 一號機反應器廠房1樓的輻射狀況
(二)廠區輻射狀況
日本東京電力公司4月２４日首次公佈了顯示福島一廠廠區內高放射性污染地點的“污染地圖”，１號機和３號機週邊區域的輻射量較高，嚴重阻礙有關人員的復原作業。東京電力公司說，從３月下旬就開始制定“污染地圖”，共記載核電站院內約230個地點的輻射量，所有工作人員都要瞭解其中的內容。日本東電5月21日宣佈在福島一廠3號機反應器廠房南側發現輻射強度高達每小時1000毫西弗的瓦礫(圖24)，現場已採取隔離措施，以防止工作人員靠近。8月1日東電發布公告稱，福島一廠1號和2號機主排氣管底部及廠房外緊急排氣處理系統的導管附近測得輻射強度每小時達10西弗(圖25)，這是迄事故發生以來最高輻射劑量率。
圖24 高輻射石礫水泥塊
圖25 排氣管底部出現高輻射
(三)高輻射地下室積水的輻射問題
東電3月28日宣佈，1～3號機組渦輪機房地下室向海邊延伸的地道與地面坑道中發現積水，其中2號機組積水(圖26)表面的輻射量高達每小時1000毫西弗以上，坑道的也存在100～300毫西弗的高輻射。根據共同社報導，核電廠內為了防止人員遭到輻射污染，而劃定「放射線管理區域」，但是地道與坑道處於該區域之外。日本原子力安全保安院指出，地道及坑道中的積水應與爐水有所關聯。5月31日據日本新聞網報導，福島一廠一號機反應器廠房地下室內沉積污染水的活度已超過爐水的1萬倍。這是迄今為止，東電公佈的最高濃度的污染水數據。一號機污染水經檢測發現每1毫升放射性碘含量達3萬貝克，銫134含量達250萬貝克，銫137含量達290萬貝克。放射性銫的含量是正常爐水放射性含量的1萬倍以上。這些地下室積水暗紅色，水深高達6.1米，形成工安及輻安的嚴重問題。
圖 26 地下室高輻射積水構成輻防問題
3月24日東電協力廠商的3名工人在3號機渦輪機房地下室架設電纜時受到170至180毫西弗的輻射劑量，地下室發現15釐米深的積水，3人中有兩人穿普通作業靴，結果靴子進水。25日工作時輻射偵測器發出警報，但工人們仍繼續作業，認為儀器有問題，腳部受傷的兩人轉至千葉市的放射性醫學綜合研究所接受4天的觀察治療。核電廠工作人員的全年輻射劑量上限一般為50毫西弗，緊急情況下為100毫西弗。日本厚生勞動省為因應此次事故將上限提高至每年250毫西弗。入院三人沒有生命危險，其中由於靴子進水而遭輻射的兩人，腳踝以下皮膚受到2至6西弗劑量。據日本《勞動安全衛生法》規定，緊急作業皮膚能承受的劑上限為1西弗。二人的尿液也測出放射性物質，意味他們體內也受到輻射劑量。日本原子力安全保安院說，所有搶修員工都接受了劑量監測，沒有員工出現急性輻射症狀。
浸泡在高輻射的積水中會接受過多的皮膚劑量，應避免涉入過深的輻射積水中工作，如果一定要站在水中工作，應穿著長雨靴，IAEA至福島電廠訪查時即使在廠區也穿著雨靴如圖27所示。
圖27 在高輻射積水中工作一定要穿著長雨靴保護腳部
(四)乾井內的輻射
據日本讀賣新聞4月6日消息，東電首次正式公佈福島一廠1~3號機乾井內部的輻射強度。其中1號及3號機核燃料棒曾在3月14日上午露出水面，測得輻射是平常的10萬倍，達到167西弗/小時。報導稱，如果根據測量的數據計算燃料棒上出現的小孔或者裂痕面積，可以斷定1號機反應爐內的400根燃料棒約有70%已出現毀損。2號機反應爐內共有548根燃料棒，推斷也有30%出現毀損。另外3號機的548根燃料中也有25%有毀損。輻射測量裝置是為監視發生事故時核燃料棒的損毀程度，而被常設於乾井內部，3月11日地震發生當天，並沒有能夠測得具體的輻射，但隨修復工作的展開，3月14日以後的具體輻射量已被清楚測得。與1、3號機相比，出現洩漏事故稍晚的2號機在14日上午被測得的放射量為0.001西弗/小時屬於正常值。但反應器內部燃料棒在15日上午露出水面後，輻射強度上升至62.7西弗/小時。
三、數據一再修改造成外界喪失信心
日本政府稱東電公司誤報輻射量的過失不能接受，東京電力公司3月27日上午曾公佈輻射量達到“普通爐水的約1千萬倍”。對此日本原子力安全保安院質疑“數據過高”，要求重新檢測分析。東電根據新分析更正，先前誤將鈷56(半衰期77日)數據，誤為半衰期更短碘134(半衰期53分鐘)發表2號機輻射積水的放射性物質濃度高達每立方公分29億貝克的數字。但東電3月28日淩晨再度舉行記者會指出，重新驗証不是鈷56而是銫134。銫134的半衰期長達2年，因而貝克值大幅下修。但即使是銫134，積水的放射性物質濃度為每立方釐米1900萬貝克，仍約為反應爐內冷卻水的10萬倍。日媒指出，這種雙重誤判，恐怕不只數字問題，可能會影響整體的狀況判斷，日本政府已經責令東電公司不許再犯此類錯誤。”
四、高輻射劑量問題
在發生核災的初期，由於待處理事務繁多且輻防設備受損同時高輻射環境充斥，因此對員工的輻防工作並不完善，在5月23日的體檢中，2人的甲狀腺中被檢出含有7690-9760貝克、超過常人10倍的高濃度碘131，福島勞働局以違反《勞動安全衛生法》為由於5月30日向東電下達整改通知。至6月14日，厚生勞働省稱又有6名員工(東電4人，協力廠商2人) 超過250mSv劑量限值(達497msv)，其中1名在控制室工作，其餘5名為維修人員。另有6名員工劑量在200~250mSv間，88名員工劑量在100~200mSv間。6月14日厚生勞動省稱23名員工體內劑量超過100mSv。東電公司宣稱有102人超過100mSv，在6月13日交給厚生勞動省報告稱有3726人在福島一廠工作，最高劑量為497.6mSv。截至6月下旬，9名工人輻射劑量超過250毫西弗上限，115人超過100毫西弗。兩名最嚴重的工人分別受643毫西弗和678毫西弗。福島一廠在3月時劑量計受損，劑量管制系統故障再加上燃料熔毀與氫爆，輻防問題應接不暇，呼吸防護作業並不完善，所以體內劑量接受較多，3月份劑量統計結果，共9人超過250毫西弗劑量限值，4月以後劑量管制大為改善。
五、ALARA作業
(一)一般性ALARA作業
由於福島一廠廠區充滿高輻射環境且造成相當多的集體劑量，因此ALARA措施相當普遍以節省個人劑量，東電表示，先前向1號至3號機組注水使用的是消防水泵，需在現場補充燃料，工作人員需接受較多的劑量，現改用由外部電源驅動的電動水泵將可減少工作程式，從而降低工作人員遭輻射的危險。福島一廠廠區高輻射混凝土塊及石礫很多，東電採用遙控傾倒車及無人車搬運傾倒石礫，可節省許多劑量。
(二)利用無人飛機至高輻射區拍清晰照片
日本新潟縣妙高市的航空照片拍攝公司“Air Photo Service”的小型無人飛機天拍了150張福島一廠事故狀況及注水作業照片，清晰記錄因氫氣爆炸嚴重破損的反應器廠房及遭地震海嘯侵襲後一片狼藉的廠區，無人機能拍攝照片和視頻，還能採集空氣樣本。圖28為美制T鷹無人機除可照相外也可執行空氣取樣，圖29為所拍清析相片。
圖28 T鷹無人機除拍照外也可在核電廠屋頂取空氣樣 圖29 無人機所拍清析相片
(三)機器人在核事故及除役應用
日本福島發生核洩漏事故後，日本政府對於核危機的處理方式特別是缺少能夠代替人靠近核污染源的技術問題受到外界批評。以工業機器人、智慧手機等高科技産品著稱於世的日本，在福島危機前卻無表現。日本機器人學界認為日本沒在核電安全問題上下功夫。此次福島危機發生後，有多國提出向日本提供機器人，美國的機器人主要負責資訊收集，法國機器人負責核廢水的處理。美國iRobot公司此次提供的四個機器人實際上本來是用於伊拉克、阿富汗戰爭戰場偵察任務，在送抵日本前進行了一些改造。美國iRobot公司的Warrior和PackBot(圖30,31)等機器人是專為戰場研製，現在至一個新戰場奮力作戰，那就是日本福島一廠。目前遠程遙控機器人Warrio正在清理反應器內殘骸同時偵測輻射，該環境輻射極高致使救援人員無法入內。福島一廠的反應器輻射極高，救援人員5分鐘內受到的輻射便相當於一整年允許的輻射劑量。機器人顯然不存在安全問題，不僅可在危險區域清理殘骸，也能測量輻射。借助機器人傳回圖像，操控者能在安全距離監視。
圖30 2011年4月17日， Packbot正在福島一廠3號應器廠房工作 圖31 Warrior機器人(清洗用)
QinetiQ公司的BOBCAT是重型起重機，機器人都採用遠程遙控模式，操作距離在1100至1400米之間。BOBCAT(圖32)裝有鏟車和手掛式風鑽，用於清理障礙和鑽穿大塊碎片。iRobot可搬運石塊(圖3-31)
圖32 BOB CAT 機器人 圖 33 iRobot機器人
瑞典布魯克（Brokk）機器人(圖34)不同於其他的偵防探測機器人，可以攜帶不同的工具進行現場清理和廢物處置，大大加快事故處理進度，減少人員的輻射傷害。
圖34 布魯克機器人 圖35日本國產機器人Quince
日本千葉工業大學的Quince(圖35)機器人能通過瓦礫且能上下廠房樓梯，有望進入此前使用美國產機器人所不能到達的核電廠深處進行調查，可惜該機器人10月20日以後陷在2號機反應器廠房內動彈不得16。
六、高污染水洩漏外釋處理
(一)放射性廢水洩漏處理經過
法國核輻射監測機購10月27日說，就福島一廠核事故洩漏入太平洋的銫137活度而言是迄今對海洋造成的最大單起核污染事件。今年3月21日至7月中旬，累積活度為27.1千萬億貝克的銫137進入大海，其中82％於4月8日前經冷卻事故反應器產生的污水入海。大量碘131也在核事故發生後進入大海，但由於半化期短，污染得以“迅速消減”。得益於洋流對污染物的稀釋作用，就太平洋而言，銫137活度最終將穩定在每升0.004貝克的水準，就輻射安全而言，此水準不會產生影響17。
圖36電纜豎井
東電4月2日提供的照片(圖36)顯示福島一廠2號機取水口附近的電纜豎井出現的裂縫可能是漏源，東電實施阻水工程來防止高放射性污水排入海中，首先在2號機水閘前實施“鐵板封堵”(圖37)工程，從海面直插海底。此外在2號機水閘前、4號機南側堤防附近和北側水閘入口3處地方設置攔砂網(圖38)。攔砂網是由聚酯材料製成的薄膜，遠看像大塊窗簾，通常在河川或海岸工程中用來防止汙濁的水擴散。攔砂網帶有浮子和重物，一側浮在水面，一側沉入海底，其高約10米，寬約120米。
圖37鐵板封堵 圖38 攔砂網
東電自4月15日開始，向福島一廠附近海洋投放一種能有效吸附銫137的礦物質-沸石(圖39)。東京電力公司決定分別在2號、3號機組取水口附近的2個地點，各投放5個裝有100公斤沸石的砂袋來吸附銫137，百萬年前當熔化的岩漿和海水接觸後形成固態的沸石由於它的籠子狀結構及天然造成的帶負電，而有促進人類健康的好處。帶負電使得它可以像磁石一樣吸引帶正電的金屬及毒素陷入籠子中而被帶出體外(圖40)。
圖39 投入裝有沸石的砂包 圖40 沸石吸附機制
日本利用沸石吸附放射性物質效果良好，日本研究人員4月19日宣佈開發出一種能有效捕捉溶解在水中的放射性碘、銫、鍶並使之沉澱的粉末。此成果有望用於處理福島一廠的高放射性污水。金澤大學教授太田富久與一家專業污染處理公司合作取得了上述成果18。這種粉末是將天然沸石等數種礦物和一些化學物質混合一起製成。放射性碘濃度即使達到100ppm，用這種粉末也能清除。日本已開發一種利用細菌將土壤及水中銫137除去的方法，日本專家發現細菌可幫助從土壤及水中除去銫137，這有助於福島一廠的土壤除汙作業，由廣島大學Ken Sasaki教授領導的團隊已經從事10年的相關研究，使用一種稱作phototrophic bacteria的細菌作移除金屬，由於細菌上的陰離子可吸引陽離子故移除銫是可行的。此研究小組最近用2.5克的銫與90克的細菌溶入水中作實驗，結果在24小時內銫的密度降為原來的十二分之一，第3天就完全消失了。同樣效應也在土壤中確認，此研究團隊為也能從電廠中移除銫，為實際應用成果將用福島縣的水及土壤作實驗。
(二)1號至3號機反應爐之地下室、坑道與隧道積水關聯
福島核電廠有很多坑道和隧道，從每一個機組的反應爐建築先連接到汽機建築，再連接到大海。在某些位置，這些連接通道是露天坑道，在其他位置，是地下隧道。在坑道和隧道內部，鋪設有電纜與輸送管(圖41)。3月27日東電報告在搶修2號機的電力系統時，發現汽機廠房地下室淹入大量非常高輻射污水，檢測到輻射為正常值高十萬倍。日本原子力安全保安院宣佈，強烈懷疑2號機熔毀的燃料棒外釋的放射性物質已藉著圍阻體內水媒介通過未知路徑外洩至渦輪機室造成污水的輻射超高。
1~3號機的渦輪機房下麵的坑道也都浸滿了污水。這些坑道離大海很近，坑道過高的污水水位，加上有可能溢流至大海，使得冷卻作業更困難。反應爐需要澆水冷卻，但這造成坑道淹滿了污水的副作用，導致溢流至大海，使輻射外釋更嚴重。因此東電將注入2號機的冷卻水大幅降低，東電採取兩種方法防止高輻射污水洩至大海，從3月27日開始，東電將汽機廠房地下室的污水抽至冷凝器，冷凝器很快就被盛滿需要用水泵將冷凝器內部的水轉移至建築物外面的儲存槽。這樣，冷凝器可以容納地下室的污水。假若儲存槽和冷凝器都盛滿的話，東電考慮用鋼製浮體(圖42)來暫存輻射污水。第二種方法是堵住從2號機外一個豎井內的裂縫洩漏至大海的輻射污水。東電認為，這20公分長裂縫是造成洩漏的主因，早在3月11日大地震之後，從損壞的水管，輻射污水持續不斷地洩漏到水管下方的礫石，然後流到豎井，再通過裂縫，最後洩漏至大海。東電嘗試用將沙袋與混凝土投灌入豎井內堵漏。4月2日這堵法遭遇失敗，混凝土無法按照正常方式凝固。 4月3日東電又注入高分子聚合物、木屑、報紙等等吸水後會膨脹的物質，但是仍舊無法堵漏。 4月4日在豎井附近注入示蹤劑，觀察污水流動路線。 4月5日在豎井附近鑽孔注入示蹤劑。經一番努力終於在觀察到污水從豎井內的裂縫流出。一小時後，員工將凝聚劑注入孔內。員工又鑽孔至豎井下方的礫石，然後注入1500公升的水玻璃（矽酸鈉）(圖43)。 4月6日東電宣佈堵漏成功，輻射污水已停止從豎井洩漏至大海。
圖41 反應爐之地下室、坑道與隧道積水關聯
圖42 鋼製浮體 圖43 水玻璃
七、環境污染處理
(一) 噴灑特殊樹脂固定污染粉塵
按原子力保安院的想法，工程人員於3月31日向福島一廠約三分之二地面噴灑特殊樹脂(圖44)，面積大約1.2公頃。目的是防止放射物質擴散入空氣或進入海洋，媒體報導樹脂防止污染擴散的原理類似向地面灑水，使灰塵沉降。
圖44 噴灑特殊樹脂固定污染粉塵
(二)搭建防護外罩防止放射性物質繼續外洩
福島一廠因在海嘯中受損並發生氫爆，反應器廠房受損嚴重，為防止放射性物質繼續洩漏到空氣中，東電為1號機組廠房修建外部防護罩，搭建的防護外罩高達54米，使用鋼筋等作為支架，然後貼上厚度大約1毫米的聚酯材料，將1號機組廠房完全封蓋。為儘量降低作業人員的輻射劑量，圖45及圖46是防護外罩搭建前後對比。
圖45 氫爆破壞後之福島1號機 圖46 廠房防護外罩完工後外觀
(三)污水處理廠衍生環境污染問題
日本福島縣政府5月1日說，從該縣一處下水道污水處理設施的污泥和污泥焚化後形成的熔渣中，檢測出了高濃度放射性銫。福島縣政府認為，應該是地表的放射性物質隨雨水流入下水道，繼而在處理污水的過程中被濃縮。此污水處理設施每天產生80噸污泥，其中70噸經焚化後形成重2噸的熔渣，剩餘的10噸作為生產水泥的原料運送到一些水泥公司。日本千葉縣政府5月26日宣佈，從我孫子市處理廠焚燒的污泥灰中測出放射性銫，含量每公斤2.05萬貝克。從千葉市兩家處理廠的污泥灰中也分別測出5550和2870貝克的銫。
(四)受到落塵污染地區垃圾處理問題
日本環境省的規定(6月23日公佈)允許有通風吸收過濾裝置的焚化爐焚化污染垃圾。允許地方政府掩埋銫污染不超過8000貝克/公斤的垃圾在防水設施內。但掩埋場地日後不能轉作建地。焚化灰燼若銫污染逾8000貝克/公斤須貯存於有遮罩效果的特殊桶內，若銫污染逾100,000貝克/公斤則須貯存於有混凝土遮罩的設施內。環境省要求詳細偵測焚化的垃圾輻射狀況。日本政府也設法讓福島居民形成共識興建一個放射性廢料處置場。堆積如山的垃圾石礫變成福島縣一個頭痛的問題，離福島一廠30~50公里處已經產生了22萬噸的垃圾(圖47)。千葉縣流山市垃圾焚燒的灰渣被測出含有大量放射性銫，被禁止運往垃圾處理場，目前存放的灰渣達493噸(圖48)19。
圖47 福島縣堆積的污染垃圾 圖48千葉縣垃圾焚灰含放射性銫而大量積存
(五)日本國土清除放射性污染工作
日本環境省指出20，福島一廠事故後，全年遭受輻射劑量達１毫希弗以上需要清除放射性物質的地區為1.16萬平方公里，約佔日本國土面積的３％。其中全年輻射劑量達５毫希弗以上的地區位於福島縣內達1800平方公里。１至５毫希弗的地區還包括宮城、茨城、栃木、群馬、千葉、埼玉７個縣以及首都東京等地，面積達9800平方公里。日本環境大臣細野豪志說，全年輻射劑量１至５毫希弗的地區和５毫希弗以上的地區，將採相同的方法清除放射性物質。
日本共同社5月14日報導21，日本農林水產省將在福島一廠方圓20公里警戒區外側輻射量較高的計畫性疏散地區種植向日葵和油菜籽以吸收土壤中的放射性物質(圖49)。據悉，銫與肥料中的鉀性質相似，容易被向日葵吸收。車諾堡核事故後曾種植油菜花以淨化土壤。日本農水省副大臣篠原孝4月下旬曾赴車諾堡事故現場以西約70公里的地區，對油菜籽栽培地進行考察。由於符合計畫性疏散區內福島縣飯館村的需要，日本政府還考慮將作物加工為燃料。篠原表示種植向日葵和油菜花能夠防止農田荒廢，早在今年3月已有日本學者主張在福島第一核電站30公里內種植向日葵，隸屬文部科學省的宇宙航空研究開發機構成立研究小組探討此可行性。
據朝日新聞網站報導，10月26日福島縣飯館村公開進行了土壤銫分離實驗，希望通過烘烤法將福島事故造成的污染土壤中含有的銫分離出來。如果能將放射性銫分離出來便可將土壤放回原地，如此就可以減少需處理的廢棄物數量。
圖49 日本利用向日葵消除土壤中的放射性銫實驗園
伍、結語
一、須將“核恐慌”轉化為“核信心”23
在福島核事故處理進程中，日本確實出現一系列“人為”因素引起的麻煩，但因此而“去核”，明顯是矯枉過正，恐怕將由一些“小錯誤”引發一系列不可挽回的“大錯誤”。這輪“棄核”、“去核”風潮中，對核能的安全性、有效性的理性爭論已淹沒在政治壓力和競選考慮中。日本作為核危機肇事者，表態平息國內民怨安撫國外民憤，算是迫不得已的策略。德國有17座核電廠，到2022年大多該退役了，現在拿來說是“透支”民意而已。德國在風能、太陽能等新能源技術投資不少，希望借此推廣輸出環保技術和設備也是隱蔽的經濟打算。瑞士靠大邊，它的5座核反應堆2034年到期，提前20年表態無所謂？義大利早在1982～1990年4台核電機組就關閉了，表態只是“作秀”，義大利經濟是靠奢侈品、時尚、旅遊和借貸這些虛擬經濟過活的。核能發電佔比80%的法國沒說什麼“去核”，在“核恐慌”氛圍中保持著難得的冷靜。而核大國美國，雖然在1979年三哩島事故後沒有再建核電廠，但核電開發技術一點沒耽誤。福島事故後，美國核管當局對全部104座核反應器進行安全檢查，結論是沒問題。這些老舊的核電設施，至今仍為美國提供了20%的發電量。
二、各種能源均有優劣點
每一種能源利用都有風險和不利因素，風能產生噪音，太陽能佔用大量土地，石油油井爆炸和煤礦礦難事故，總是威脅著人的生命並讓環境付出代價。但是，人們從來沒有因為這些風險而放棄文明。《華爾街日報》在日本地震後發表評論：“物質和技術進步越讓我們安全，我們似乎就越害怕風險。我們生活越舒適，就越不想冒險，但風險是通往未來進步的唯一道路。事實上，核能利用是人類至今為止在技術發展和工業進步上所獲得的最高階段的成果。全球正在運行的400多座核反應堆，幾十年來發生過3次事故，其風險發生率與其他能源相比已經非常低了。更重要的是，目前的核開發只是核分裂技術，仍處於核能開發的初級階段。全球科學家們正在開發快滋生的中級階段及可控制“核融合”技術的高級階段，即“人造太陽”工程。如果成功，人類有可能在2040年建立第一座“核融合”電廠。這將使人類永久性地突破能源瓶頸。如果與月球開發及外太空探索工程結合起來，人類的文明程度將由此實現跨越式的升級換代，“地球人”將進化成“宇宙人”，但若廢核則一切願景將成泡影值得吾人深思。
陸、參考文獻
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