核电作为清洁能源之一，在世界多国应用较广，但是强烈 地震 及其 次生灾害 威胁着核电站，从而可能威胁全人类的安全。

核电高速发展的同时，核电的危险性也在增大。 尤其是地震灾害对核电站的威胁。

地震灾害虽然具有 毁灭性 ，但其发生的范围局限于地球上某一的地域，其灾情具有一定 局限性 ，不会对全人类的生存构成威胁。

地震造成核电厂发生严重事故的后果非常严重，对政治、经济和社会，甚至全人类的影响是非常巨大的。

因此，包括日本在内的大多数国家，核电站设计均考虑了地震的因素，保证在发生重大地球运动时安全关闭。

1995年，日本发生神户-大阪大地震，距离神户以北约110公里的一个核电站未受影响。但在2004年、2005年、2007年、2009年和2011年，日本一些核电站的反应堆，因地面加速度超过其跳闸设置而自动关闭。

01

地震灾害带来的核电站破坏

1999年

中国台湾

7.6级南投地震

1999 年 9 月 21 日，我国台湾南投县集集镇发生 7.6 级地震。地震发生时， 核电机组自动停堆 。但是还是受到地震的冲击，岛内中心的两座重要的 配电站受到严重破坏 。

2011年

日本

9.0级大地震

2011 年 3 月 11 日发生在日本福岛附近的东日本 9.0 级超强地震，引发了人类历史上 第三次重大核灾难 ，这次东日本大地震作为有史以来对核电站产生最大灾难的地震灾害， 对全世界造成巨大冲击 。

福岛核电站内共有 6 个沸水反应堆机组。在大地震发生时， 4 、 5 、 6 号机组正处于停机状态。当检测到地震时， 1 、 2 、 3 号机组立刻进入自动停机程序。

因此，厂内发电功能停止，由于机组与电力网的连接遭受到大规模损毁，只能依赖紧急柴油发电机提供冷却系统。

随即而来的 大海啸 又淹没了紧急发电机室，损毁了柴油发电机， 冷却系统停止运作 ，反应堆开始过热。

1、2、3号反应堆发生了堆芯熔毁，发生了几起氧气爆 炸事件，导致大量放射性物质泄漏。

此次由地震引发的福岛核电站事故造成了广泛性的环境影响， 地震灾难后续放射性物质处理远未结束 。此次核事故在国际核事件分级表中被评为最高级的 第七级 ，也是 1986 年切尔诺贝利核电站事故以来最严重的核事故。

2011年

美国

5.8级弗吉尼亚地震

美国弗吉尼亚的North Anna核电站

2011 年 8 月 23 日，美国东海岸发生的 5.8 级地震，附近 12 个核电厂均有 震感 。该次地震中核电机组实现了停堆，核电厂丧失了场外电源， 4 台应 急柴油机 全部启动，核电厂厂房水平方向和竖起方向各加速度反应谱均有超出。

反应堆厂房内部的结构墙体出现了裂缝，放射性废物储存罐也发生了滑移。

02

各国抗震措施

日本

日本 “3.11” 地震引发的福岛核泄漏造成巨大的损失，给早已进入“ 以核电为主力的时代” 并且处于地震带上的日本敲响了警钟。

震后，日本核电站采用以下三个方面的抗震措施。

1. 进行安全评价 。 “3.11” 地震发生 4 个月之后，日本政府宣布应用欧洲国家的压力测试方法和经验对日本全境核电站进行 安全评价 。

2. 加固供电塔 。 “3.11” 地震导致供电塔倒塌使核电站丧失了 外部供电功能 ，因此事故发生后，各核电站都对供电塔进行加固增强其抗震能力。

3. 采用隔震技术 。震后日本政府资助东芝、三菱、日立三大核电工程承包商联合开展核岛 隔震设计 ，以提高核电站抵御超设计基准地震的能力。

欧洲各国

欧盟成员国中有 14 个成员拥有核电站。福岛核事故后，欧洲理事会宣布重新审查欧盟所有的核电站的安全，对欧洲各核电国家开展了评估 核电站安全裕量的压力测试 ，以最大程度确保核安全。

其中德国政府决定逐步退出核电领域，直到关闭境内全部核电站。

美国

美国全国电力的 20% 来自核能发电，因此福岛核事故对没有影响美国发展核电的立场，只是美国进一步 加强了核安全 举措。

核管制委员会要求核电站业主重新对核电站的地震风险进行评估，以确认是否需要根据新的地震风险分析结果来修正安全相关的抗震设计基准。

中国

福岛核事故发生后，中国政府对核电站 暂停 了新项目的审批工作。成立了 民用核设施综合检查团 对大亚湾核电站、岭澳核电站一二期、秦山核电站一二三期、田湾核电站、方家山核电站等 在役在建核电项目的选址 和 地震地质评价 、 抗震能力评估 等情况进行了全面安全检查。

通过检查，国家核安全局总体上认为我国核电站在抗震能力方面没有发现问题，但是对于无抗震设计的一些建筑增加了抗震要求。

例如，对于原始设计无抗震要求的应急指挥中心和乏燃料水池监测仪表，安全壳过滤排放系统等。

华龙一号的抗震设计

核电站抗震指标代表其防御地震的能力，直接关系核电结构国际竞争力。目前国际先进三代堆型抗震指标达到0.25-0.3g，即可以在地震最大地面加速度达到0.3个重力加速度情况下实现安全停堆，保证安全。

华龙一号是中核集团在几十年核电站研发、建造和运行经验积累的基础上，充分吸收借鉴三代核电技术的先进设计理念，开发具有完全自主知识产权的百万千瓦三代核电堆型。

华龙一号的抗震设计指标从国内目前已建二代核电堆型0.2g提高到0.3g，指标提升了50%，达到了国际先进水平，这也给抗震设计工作带来了巨大的挑战。

关键结构：

华龙一号反应堆冷却剂系统中蒸汽发生器设备作为热量从一回路传递到二回路的重要设备，重量大、体型高，在已建二代核电堆型中抗震能力已达上限，其抗震能力提升是华龙一号系统抗震设计的关键。

已建二代核电堆型的支承设计为间隙-止挡块形式，华龙一号改用新的零间隙支承方案，使用拉杆代替了间隙，并对阻尼器进行了重新的布置。

设备和支承之间的质量-刚度关系，直接影响设备的动态特性（固有振动频率），决定了设备的地震载荷响应大小。

因此需要优化零间隙支承方案的刚度配置，使其与设备达到最佳的配合关系，降低设备地震响应至合理水平。

03

抗震设计思路

核设施的设计，应确保地震和其他外部事件不会危及核电站的安全。

例如，在法国，核电站的设计承受地震强度，是每个核电站计算的1000年地震强度的两倍。

据估计，全世界有20%的核反应堆在地震活动严重的地区运行。国际原子能机构（IAEA）有一份关于核电站地震风险的安全指南，规划中使用了各种系统，包括概率地震危险性评估（PSHA），该评估由IAEA推荐并被广泛接受

地表加速度峰值（PGA）或设计基准地震地面运动（DBGM）的测量单位为伽利略–Gal（cm/sec2）或g–重力，其中一个g为980 Gal。

长期以来，PGA一直被认为是结构损坏的不满意指标，一些地震学家建议用累积平均速度（CAV）代替它，作为一种比地面加速度更有用的指标，因为它会带来位移和持续时间，而且根据IAEA的说法，“操作员能够高置信度地确定是否存在潜在损害”。

对数里氏震级（或更准确地说，现在更普遍使用的矩震级）衡量地震中释放的总能量，而这与特定地点的强度（地面运动）并不总是有很好的相关性。

日本的地震烈度等级为shindo单位0至7，弱/强划分为5级和6级，因此为10级。这描述了特定地点的地表强度，而不是地震本身的震级。

最初，地震学家测量短周期地震波的震级以指示地震震级，在20世纪60年代，测量长周期地震波成为可能，这更准确地指示大地震的大小。

他们开始根据地震矩，使用这些长周期波测量来量化地震。为了将这一尺度与旧的震级联系起来，提出了矩震级尺度。对于8级以上的地震，其结果与旧震级相同，但对于2004年的苏门答腊和2011年的日本等较大地震，其反映了真实大小。而不是分别为9.3和9.0，在旧量表上分别为8.6和8.2。

04

核电站抗震典型国家——日本

由于日本地震的频率和震级，在核电站的选址、设计和建造中特别重视地震问题。此类核电站的抗震设计所依据的标准，远比适用于非核设施的标准严格。动力反应堆也建在坚硬的岩石基础上（不是沉积物），以尽量减少地震震动。

日本的六所村再处理厂和相关设施也建在稳定的岩石上，设计可承受8.25级地震。

1995年神户7.2级地震后，对日本核设施的安全性及其建造的设计指南进行了审查。

日本核安全委员会（NSC）随后批准了新标准。建筑和道路施工标准也在此时进行了彻底审查。

在重新计算核电站在大地震震中附近保证安全所需的抗震设计标准后，国家安全委员会得出结论，根据现行指南，此类核电站可以在7.75级地震中保证安全。

2000年，在一个没有已知地质断层的地区发生里氏7.3级地震后，日本国家地震委员会根据最新积累的地震学和地震工程知识，以及先进的地震设计技术，下令全面审查该国的地震准则（该准则于1981年被国家地震委员会通过，2001年部分修订）。

核动力反应堆设施抗震设计审查的新监管指南于2006年9月发布，导致国家安全委员会和核工业安全局（NISA）呼吁，业主与NISA进行核电站特定的抗震安全审查，该审查将于2008年完成。

此次审查的主要结果是，S1–S2系统于2006年9月被NSC正式替换为单一设计基准地震地面运动（DBGM Ss），仍以Gal为单位测量。

该指南指出，主反应堆设施“应在DBGM Ss引起的地震力下保持其安全功能。

”他们和附属设施，还应能够承受根据应力分析计算的“弹性动态设计地震地面运动Sd（EDGM Sd）”引起的地震力荷载，至少为Ss数字的一半。

日本核电站的设计能够承受地面运动（Ss）中明显的规定地震强度，单位为Gal。

05

跳闸基准

核电站配备了地震探测器。如果这些记录到设定水平的地面运动（以前是S1的90%，但在福岛只有135 Gal），系统将被激活，以自动使核电站立即安全关闭。

2006年9月，日本修订了《审查核动力反应堆设施抗震设计的监管指南》，将Ss数字增加到相当于反应堆正下方里氏震级或矩震级为6.7级的地震，系数为1.5（高于6.5级）。

根据该地区的已知地震活动性和局部活动断层，将原设计基准地震动（DBGM）或峰值地面加速度（PGA）S1级定义为，可合理预期在核电站现场发生的最大地震。

在S1级地震期间，动力反应堆可以继续安全运行，尽管在实践中，它们被设置为在较低水平下跳闸，如果真的关闭，预计反应堆将在S1事件后很快重启。

2007年5月发布的修订地震法规，将S1数字增加到相当于对数里氏震级的6.7，系数为1.5（高于6.5）。

考虑到构造结构和其他因素，也必须考虑该地区较大的地震地面运动，尽管其概率非常低。

最大的可能地面运动是上限设计基准极端地震地面运动（PGA）S2，通常假设反应堆正下方发生6.5级地震。

在S2级地震期间，核电站的安全系统将有效，以确保在不释放放射性的情况下安全关闭，尽管在重启前需要进行广泛检查。

特别是，反应堆压力容器、控制棒和驱动系统以及反应堆安全壳应完全不受损坏。

06

实际应用

2008年3月，东京电力公司将其对福岛可能的设计基准地震地面运动Ss的估计提高到600 Gal，其他运营商也采用了相同的数字。

2011年3月日本9.0级地震在福岛没有超过这个数字。

2008年10月，东京电力公司接受1000 Gal（1.02g）DBGM作为2007年7月地震后柏崎刈羽核电厂的新Ss设计基础，而中部电力则接受浜冈核电站的新Ss设计基础。

东北电力也接受了女川核电站的申请，尽管2011年3月记录的最大值为568 Gal。

东京电力公司于2010年7月在福岛第一核电站5、6和7号机组附近开始运营一个新的应急响应中心（ERC），该中心的设计容量是DBGM的1.5倍。

2014年，北陆电力接受了新化核电站2号机组 ABWR的1000 Gal水平，显然也接受了新化核电站1号机组的1000 Gal水平，将其从600 Gal提高。

经NRA（日本核监管局）批准，九州电力将仙台核电站的DBGM从540 Gal提高到620 Gal，关西电力将高滨核电站3号和4号机组的DBGM从550 Gal提高到700 Gal。NRA现在负责确定所需的DBGM水平。

2016年1月，东京电力公司和NRA就柏岐刈羽核电站5-7号机组1209 Gal和1-4号机组2300 Gal的Ss达成一致。

2016年10月，日本电力公司和NRA就东海核电站2号机组的Ss 900 Gal达成一致。

东京附近的滨冈核电站等日本核电站所在的地区可能会发生8.5级地震。事实上，东海地区大约每150年就发生一次大地震，距离上次大地震已经有155年了。

中部电力滨冈核电站反应堆的设计能够承受预期的东海地震，设计基准S1为450 Gal，S2为600 Gal。3号和4号机组最初设计为600 Gal，但2007年9月制定的Ss标准需要800 Gal。自那时起，3-5号机组已升级为1000 Gal的新Ss标准。

2009年8月，附近的6.5级地震自动关闭了滨冈核电站4号和5号机组，5号机组记录到426 Gal的地面运动。一些辅助设备损坏，3号和4号反应堆在检查后重启。5号机组的重启一再被推迟，因为该公司分析了为什么会在其上记录如此高的地震加速度，以及在停堆期间进行的一些计划性维护。

2011年1月重新启动。浜冈核电站1号和2号机组分别于2001年和2004年关闭，等待抗震升级——它们最初的设计只能承受450 Gal。

2008年12月，该公司决定注销它们，并建造一个新的反应堆来替换。将这两个20世纪70年代的机组修改为新的抗震标准将花费约33亿美元，而且不经济，因此中部电力选择了17亿美元的减记。

2010年初，日本经济产业省（METI）证实，根据要求760 Gal PGA不锈钢的新标准，文殊快堆的地震安全性是足够的。

评估是与关西的美浜核电站和日本电力公司的敦贺核电站一起进行的，这两个电站都在附近。

07

其他国家

韩国设计的新型APR-1400反应堆能够承受300 Gal的地面加速度。主要运行反应堆的设计容量为200 Gal，但福岛核电站升级后的容量将达到300 Gal。

中国新的CAP1400反应堆的设计容量为300 Gal PGA和500 Gal HCLPF（高–95%置信度，低故障概率）。

在美国，代阿布洛峡谷（Diablo Canyon）核电站的峰值地面加速度为735 Gal，圣奥诺弗雷（San Onofre）核电站的峰值地面加速度为657 Gal。

在美国东海岸，2011年8月，在震中20公里外的一次5.8级地震中，北安娜核电站停机，当时地面加速度达到255 Gal，而设计基准为176 Gal。未发生任何功能性损坏。

核电站的后续检查是根据NRC的管理指南进行的：1997年3月通过的《重启因地震事件关闭的核电站》。这是美国有史以来第一座因地震而关闭的核电站。

美国核管理委员会（NRC）“完成了安全评估审查”，于11月批准重启该系统。

2011年3月，针对福岛事件，美国核管理委员会（NRC）指示其检查员评估核电站许可证持有人采取的行动。

这些检查于2011年4月底完成，旨在验证重要设备和材料是否足够，是否进行了适当的准备、测试和维护，以应对严重地震、洪水事件或所有电力损失。

本文来源：硬核小螺号，嘿嘿能源heypower，济震微讯