福島大事記（五）：長夜已至

海嘯漸遠，危險卻漸進。

如上文交待的，福島第一核電站1號機組陷入了信息的空洞：主控室（MCR）不再能夠檢測到反應堆信息：水位和壓力信息喪失，隔離系統的閥門狀況喪失，高壓冷卻系統（HPCI）無法啟動，狀態未知，乏燃料槽（SFP）的水溫水位信息喪失。

反應堆與隔離系統（IC）的可運行性都只能依靠命運骰子的轉動來預測，在3月11日下午16點36分，根據核應急法案第15條（Nuclear Emergency Act, Article 15），"應急冷卻系統冷卻水注入功能失效（ECCS cooling water injection function loss）"即刻生效，10分鐘內，有關部門也得到了相關的通知。

由此，主控室的操作員進入了嚴重事故操作流程。HPCI（高壓冷卻劑注入系統）因直流電源損毀還失效，RHR（衰變熱冷卻系統）則因為交流電源損毀和海水泵泡水而無法操作，緊急控制室這時想到兩種能夠向堆芯注水的方案:

- 利用現有的可以直接在高壓下向堆芯注水的系統，比如備用液控制系統（Standby Liquid Control system， SLC）或者控制棒驅動系統（Control Rod Driving system, CRD）。然而這些系統均需要交流電源驅動

- 利用其他替代設備，比如移動消防車（mobile fire engines）或固定柴油驅動消防泵(stationary diesel driven fire pump， DDFP)。這些設備能夠在低壓情況下向堆芯注水，但是利用這些設備需要將反應堆卸壓並校準防火管道。

地震發生後，餘震劇烈且頻繁，海嘯預警時時不息，對工作人員來說，在這樣惡劣的環境下，離開防震建築並前往廠址低處簡直是不可能的。儘管如此，緊急響應中心還是認為，儘快的查看電力設備評估恢複電力供應的可能性是十分必要的，因此，在大概下午16：00左右，一支勘察隊開始調查廠外電力設備。

沸水堆壓力殼內水位測量尺度及範圍，單位為英寸（來源：ORNL report）

這時，反應堆的水位指示突然恢復了功能（原註：恢復的原因未知），大範圍指示（wide range monitor）表明，在下午16：42分，堆內水位大約在 -90 cm，也就是說，在TAF（Top of Active Fuel, 有效燃料頂部）線以上2530 mm，當然，這個情況被立即彙報給了應急響應中心（ERC），據此情況，在下午16：45分，應急法案15條被相應取消。10分鐘後，在下午16：56,，壓力殼內水位線下降到了大範圍指示的底部（-150 cm,即TAF上部1930 mm），這就是說，水位正在以2.6 m/h的速度下降。又過了10分鐘，下午17：07分，主控室（MCR）嚮應急響應中心（ERC）彙報說，水位指示數據再次丟失，因而應急法案15條再次啟動，並在17：12分通知了有關的政府機構。在此期間，一支調查隊在16：55分試圖去啟動固定柴油驅動消防泵（DDFP），但是由於新一輪的海嘯預警，不得不返回主控室（MCR）。

下午17：12分，現場監理下達了評估並準備利用消防車代替防火系統注水的命令（原註：利用消防車注水並不在標準事故管理章程中）。因此，2007年新瀉-中越-隠岐地震後啟用的防火水箱及引擎被調用來進行注水。依照計劃，防火系統（FP），補充水冷能系統（MUWC）以及堆芯噴淋系統（CS）「注1」在渦輪記房和反應堆廠房的閥門將會被人工打開，並由此處的管線進行注水，以冷卻反應堆。然而，只有在反應堆內壓力足夠低時，消防車的泵才能夠將水注入。

1號機組安全系統示意圖，黑框圈出部分為人工打開並注水的閥門(來源：TEPCO)

正在這裡手忙腳亂的時候，下午17：15分，應急相應的中心的工程團隊估計反應堆內水位將要在一個小時內下降到TAF，換句話說，一個小時後，反應堆的堆芯可能不能夠再被充分冷卻。4分中之後，操作員進入到了渦輪機廠房的地下室，並重啟了防火系統的控制面板，十分鐘後，下午17：30分，工作人員確認柴油消防泵（DDFP）已經能夠正常運行，繼而操作員開始試圖開啟反應堆廠房的電動機驅動閥門，從而將柴油消防泵和堆芯噴淋系統連接，如上圖。

這時，在主控室丟失所有監控信息後兩個半小時，一些隔離閥的指示燈開始恢復工作，而且，控制面板指示，這些閥門均處於「關閉」狀態·「注2」。這說明，在直流電源斷電之後，IC系統沒有繼續冷卻衰變熱，而是停留在了操作員關閉時的狀態·「注3」，此後，通過確認序列A的舷外隔離閥的狀態，IC隔離閥確實處於關閉狀態，且IC沒有進入正常工作狀態。

當值團隊由是於18：18分遠程手動啟動了序列A的舷外隔離閥，在此之後，小股蒸汽出現在了一號機組的反應堆廠房之上，如上圖左上角所示，說明IC已經開始正常工作，然而，這個信號沒有維持多久便消失了，出於對IC系統可靠性的擔心，況且它也沒有顯示出正常運行的跡象，於是控制室在18：25分再次關閉了冷凝側的隔離閥，然而，這一行為並沒有相應彙報給緊急相應中心（ERC）。

與此同時，在時任首相（菅直人）的許可下，日本政府在3月11日19：03宣布了進入核緊急狀態。

回到事故現場，由於測量和控制設備失效，一位操作員工在20：07分進入了反應堆廠房，並讀取了壓力殼（RPV）內的壓力，在讀取時刻，壓力表顯示壓力殼（RPV）內壓力為7 兆帕（70 bar），由此證明，IC系統並沒有按照預期的那樣進入運行。

在20：47分，在移動發電機的支持下，主控室的部分照明開始回復，此外，在20：50分，柴油消防泵（DDFP）成功的籍由手動開啟在反應堆廠房外的電動機驅動閥門連接上了堆芯噴淋系統，不幸的是，反應堆壓力殼內7 兆帕（70 bar）的高壓讓最大壓頭為0.79兆帕（7.9 bar）的柴油消防泵望洋興嘆。如果不能適度減壓，柴油消防泵注水只能是痴人說夢。

在同一時刻，日本政府簽署了福島第一核電廠周圍2 km人員疏散的行政命令。

現場的工作人員又緊鑼密鼓的電池和電纜送進了1號和2號機組的主控室，試圖激活直流電源供電的指示燈。一翻忙活之後，部分指示燈換換的亮了起來，時間又過了近半個小時，在21：19分，水位指示燈再次被激活，顯示水位僅僅只高出TAF200 mm（原註：該測量的可靠性有待商榷，同樣可能的是該指示是由於參考側水分蒸發導致，致使操作員得出了反應堆仍在水面以下的結論）。

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沸水堆壓力殼內水位測量示意圖（來源：ASME）

反應堆內水位的測定對於了解反應堆正常狀況及事故狀況下堆芯的冷卻情況至關重要。但是水位不是一個可以直接測量的量，即不能將壓力殼做成透明也難以安裝若干攝像頭進行測量，事實上，反應堆內水位的測量是通過比較測量點與參考側壓力差來實現的。如上面示意圖所示，從反應堆下腔管引出一條充滿水的管道作為參考側，該側壓對感測器的壓力可以認為是恆定的，同樣，在測量側也有一根管，同樣感測器造成壓力。通過比較兩側的壓力差再對應相應的換算系統，反應堆內的水位即可測定。

不過這一切建立在參考側始終充滿水且密度恆定的情況下。在上述所述的1號機組事故狀況下，參考側水位可能已經出現部分蒸發，參考值改變，進一步就可能導致反應堆內水位測量不準，使得操作員出現判斷失誤。

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21：23分，作為核緊急相應中心的總幹事，首相菅直人簽署並下令疏散核電站周圍3 km的人員，並要求3 km 到 10 km內的人員進入屋內或其他有庇護的場所。

21：30，工作人員再次嘗試了啟動序列A的IC系統，儘管往壓力殼注水無法達成，至少柴油消防泵（DDFP）提供了一種向IC二次側殼層注水的可能，至少，在最初注水之後，小股蒸汽再次出現在了IC排氣管道口，然而，這個跡象立刻就消失了。在後來的調查中發現，IC殼層內的水量幾乎處在正常水平，而在事故發生時，該水位在序列A和B內只有80%（原注，在後來4月3號IC系統測量設備重新恢復工作後，AB兩序列二次側殼層內的水位分別是63%和83%）。

兩位操作人員進入了反應堆廠房以檢查反應堆內水位和IC馳壓池內水位，但是，當其中一位試圖進入反應堆廠房時， 他的個人劑量儀指示在短短10秒內，他就受到了0.8 毫希（0.8 mSv）的劑量。於是，操作員們立刻離開了反應堆廠房並回到了主控室彙報了這一情況，此時，時針指示時間是21：51分。此後，一支輻射防護小組在渦輪機廠房連通反應堆廠房北側和南側空氣鎖門前分別檢測到了1.2 毫希/時和0.5 毫希/時的高劑量。此後在23：05分，因為持續升高的輻射水平，現場監理下令禁止進入反應堆廠房。可以想像，此時的一號機組堆芯可能已經出現了損壞。

不幸的是，主控室的電力由外面的移動發電機提供，而電纜的存在，使得主控室無法完全關閉房門，因此，主控室內的輻射劑量也隨同著控制廠房內其他地方劑量的升高而升高，操作員們不得不挪到房間內二號機組一側進行操作。

在一天的結束，23：50分，移動發電機終於連接上了乾井（drywell DW）的壓力測量裝置。自失去電力後的若干小時，乾井（DW）內的壓力第一次有了有效數值，0.6兆帕（6 bar），已經超過了設計的0.528兆帕（5.28 bar），並且，這個數值還在繼續上升…

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回頭再來看2號機組，兩次海嘯的衝擊同樣帶走了2號機組所有的直流/交流電源，和1號機組共享的控制室內也陷入了黑暗和沉寂，同樣的，2號機組的操作人員開始按照停電事故（SBO）的緊急操作章程開始工作。

從停堆到電源全部丟失的短暫時間裡，2號機組的RCIC系統·「注4」持續以最高31升/秒的速度向壓力殼內注水，因此，壓力殼內的水位短暫的上升了。而斷電之後，操作員不再能夠知道注水是否還在繼續，因此，在16：36分，同樣根據核應急法案15條，"應急冷卻系統冷卻水注入功能失效（ECCS cooling water injection function loss）"開始生效，操作員開始與緊急響應中心（ERC）商討進一步的操作。

如前文所述，失去所有現場電源（LOOP）時，乏燃料槽的冷卻已經不能夠持續供應，而進一步失去直流電源，使得操作員甚至不能夠繼續監控乏燃料槽內的水位和溫度。

由於沒有具體應對失去直流和交流電源的操作章程，操作員無法依照具體要求進行操作，因而主控室（MCR）和應急響應中心（ERC）的工作人員開始商議如何能夠恢複電力供應以檢測和控制狀況。

商議的結果和1號機組沒有什麼區別，唯一的辦法就是利用消防車向堆內注水。不過由於1號機組內的輻射劑量迅速上升，2號機不得不讓位於1號機組的操作，直到晚上21：00，2號機組的連線工作才開始進行。

在下午17：35分，操作員發現停堆頻段的指示燈仍然可以工作，並顯示反應堆內水位穩定在了80%左右，當值監理因此嚮應急響應中心彙報了這一情況（原註：在18：12，該指示燈再次熄滅，此後堆內的水位狀況失去監測）。

在此期間，在下午16：00和18：00，救援隊試圖回複核電站的電力供應，並在晚上20：56分向主控室彙報說所有的金屬開關櫃（metal clad switch gear, M/C）已經無法工作，但是部分電力中心（power centre, P/C）仍然可以工作。

在20：47分，部分主控室照明重新連通，但是很多至關重要的數據，如壓力殼內水位和RCIC的工作狀況仍然無法知曉，因此，操作員假設RCIC系統沒有在工作狀態且2號機組反應堆堆芯的溫度仍然在繼續升高，在此假設下，2號機組壓力殼內水位將會在21：01分落至TAF一下，並在一小時內完全失去冷卻。應急相應中心（ERC）收到了反應堆將會在大約21：40完全失冷的報告，並由此，3 km的疏散命令在21：23籍由首相辦公室簽署。

如1號機組，在21：50分，部分指示信號暫時得到了恢復，幸運的是，該信號指示，此時壓力殼內水位仍然在TAF之上3400 mm，這說明RCIC系統仍然在運行，但是沒有任何控制系統能夠控制其運行。

22：00，高壓供電車到達了現場，由於電站電力系統的損壞，無法順利的連接上系統。

依照計劃，從21：00開始的連接消防車到反應堆廠房外接管線的操作終於完成，柴油消防泵開始順利注水，但是因為渦輪機廠房被淹，柴油消防泵的運行僅僅能夠通過其排氣上的煙霧來確認……

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3號機組，由於海嘯衝擊時，RCIC系統已經自動關閉·「注5」，而海嘯又沖毀了所有的直流電源，相對幸運的是，3號機組的部分直流電源得以表留。

因為泄壓閥持續泄壓，壓力殼（RPV）內壓力下降，同時水位也開始下降。借著僅存的直流電源，當值團隊在16：03分重新手動開啟了RCIC，並更夠進行操作和檢測堆內各項參數。不過，操作時間的長短和剩餘電力的供應息息相關，因此3號機組的操作員想方設法的減少電力的損耗：主控室內所有不必要的指示燈和測量設備首先下線，此外，為了防止水位過高或過低造成的閥門不必要的激活耗電，操作員手動的分流了部分壓力殼（RPV）注水到冷凝水箱（CST），使得水位接近於保持穩定。

21：27，3號機組的主控室成功的連接上了移動發電機，並恢復了電力。RCIC和泄壓閥（SRV）的正常運行，不斷的將衰變熱從壓力殼轉移到了馳壓池（SC），這一轉移，使得安全殼乾井（DW）內的壓力不斷升高，截止到午夜，乾井中壓力已經超過0.2 兆帕（0.2 bar）……

至於4,5,6號機組，由於地震來臨時並沒有在正常運行，因而除了受到了海嘯的衝擊之外，在當日並沒有出現太多額外的情況，詳情課見《福島大事記（四）：噩夢伊始》。

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1號和2號機組的主控室（MCR）位於同一房間內（同理3號機組和4號機組，5號機組和6號機組），兩套控制設備處於房間內不同的位置。在失去電力供應後，1號機組（以及2號和4號）的控制設備和指示燈完全失效，致使操作員只能夠得到及其有限的情況，很難對反應堆的實時狀況做出有效的判斷，乃至基本依靠推測對事故狀況下的反應堆進行操作，嚴重影響了操作員的決策和對事故的防止。

受到洪水的影響，大量的輻射劑量裝置在切斷電力供應後失效，以及，更為嚴重的是，東電的安全數據顯示系統（Safety Data Parameter Display System， SDPDS ）完全從中央處理計算機進行數據採集，在斷電之後，中央處理計算機失去功能，SDPDS竟然完全無法工作，進一步導致應急相應系統無法正常工作。

此外，由於主控室的位置，在出現堆芯損傷後，操作員受到了一定的難以避免的輻射，而且在事故期間，操作員幾乎無法進食、睡眠或使用廁所，進而對操作員造成了極大的不便和壓力。

×××××××××××××××××××××××××××××××評估的分割線×××××××××××××××××××××××××××××××

回首這漫長的一天，一條大致的時間線可以描述如下：

下午14：46分，東部大地震發生，所有的反應堆自動停堆。

下午14：50分，第一次海嘯預警，預報高度3～4 米，低於5.5米海堤高度。

下午15：02分，1.2.3號機組停堆確認。

下午15：06分，廠內應急相應中心（ERC）建立。

下午15：14分，第二次海嘯預警，修正海嘯高度為6米，高于海堤高度0.5米

下午15：27分，第一波海嘯到達，海嘯高度超過4米，未造成大規模損壞。

下午15：31分，第二波海嘯預警，預警高度10米。

下午15：36分，第二波海嘯全部淹沒第一核電站，造成所有直流/交流電源損壞，進入停電事故狀態

下午16：36分，推測1號2號機組出現嚴重事故，核應急法案第15條（Nuclear Emergency Act, Article 15），"應急冷卻系統冷卻水注入功能失效（ECCS cooling water injection function loss）"即刻生效，10分鐘內，有關部門也得到了相關的通知。

晚上19：03分，在時任首相（菅直人）的許可下，日本政府宣布了進入核緊急狀態。

晚上20：50分，日本政府簽署了福島第一核電廠周圍2 km人員疏散的行政命令。

晚上21：23分，應急相應中心（ERC）收到了2號機組反應堆將會在大約21：40完全失冷的報告，作為核緊急相應中心的總幹事，首相菅直人簽署並下令疏散核電站周圍3 km的人員，並要求3 km 到 10 km內的人員進入屋內或其他有庇護的場所。

晚上21：50分，2號機組部分指示信號暫時得到了恢復，幸運的是，該信號指示，此時壓力殼內水位仍然在TAF之上3400 mm，尚未出現堆芯裸露。

晚上21：51分，操作員在1號機組反應堆廠房內發現輻射劑量急劇升高，並向主控室彙報。輻射防護小組在渦輪機廠房連通反應堆廠房北側和南側空氣鎖門前分別檢測到了1.2 毫希/時和0.5 毫希/時的高劑量。

晚上23：05分，1號機組反應堆廠房輻射水平持續升高，現場監理下令禁止進入反應堆廠房。此時的1號機組堆芯可能已經出現了損壞。

晚上23：50分，1號機組乾井（DW）內的壓力第一次有了有效數值，已經超過了設計壓力。

注1： 見《福島大事記（四）：噩夢伊始》

注2：IC系統的隔離閥在設計時，採用的標準為：如果直流電源驅動閥門斷電，則為「斷電-關閉」模式，如果直流/交流電源驅動閥門斷電，則為「保持斷電時狀態」模式

注3： 見《福島大事記（四）：噩夢伊始》和《福島大事記（二）：天翻地覆》

注4：見《福島大事記（二）：天翻地覆》

注5：見《福島大事記（二）：天翻地覆》

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