โรงไฟฟ้านิวเคลียร์กับแผ่นดินไหว

ในปี 1995 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ซึ่งตั้งอยู่ห่างจากเมืองโกเบไปทางเหนือ 110 กิโลเมตร ไม่ได้รับผลกระทบที่เกิดจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่โกเบและโอซากา (Kobe-Osaka earthquake)

ในปี 1999 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 3 แห่ง ดับเครื่อง (shut down) โดยอัตโนมัติ เมื่อเกิดแผ่นดินไหวในไต้หวัน และเริ่มเดินเครื่องอีกครั้งใน 2 วันต่อมา

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในญี่ปุ่นและอีกเป็นส่วนใหญ่ในที่อื่น ได้รับการออกแบบให้คงทนต่อแผ่นดินไหว และการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ทำให้ดับเครื่องลงได้โดยปลอดภัย

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Ohi
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Mihama
เมืองโกเบ (KOBE) ปี 1995

เมื่อวันที่ 17 มกราคม 1995 หนังสือพิมพ์ได้พาดหัวข่าวเรื่องแผ่นดินไหวที่ทำลายเมืองโกเบและบริเวณโดยรอบ รวมทั้งรายงานถึงความปลอดภัยของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์สองแห่งที่ตั้งอยู่ในบริเวณที่เกิดเหตุการณ์นี้

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์กำลัง (power reactors) ที่ตั้งอยู่ในรัศมี 200 กิโลเมตรจากศูนย์ของแผ่นดินไหว ไม่ได้รับความเสียหายและสามารถเดินเครื่องได้ที่กำลังระดับเดิม เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์วิจัย (research reactors) ในพื้นที่เดียวกันทั้งในโอซากาและโตเกียวก็มีรายงานว่าไม่ได้รับผลกระทบจากแผ่นดินไหว

บริษัทคันไซอิเลกทริก (Kansai Electric) มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้น้ำความดันสูง (pressurized water reactors) หรือ PWRs เดินเครื่องอยู่ 11 หน่วย ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 3 แห่ง ได้แก่

  • โรงไฟฟ้า Takahama มีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จำนวน 4 หน่วย มีกำลังในการผลิตไฟฟ้า 2 x 780 MWe และ 2 x 830 MWe
  • โรงไฟฟ้า Ohi ซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในญี่ปุ่น มีกำลังในการผลิตไฟฟ้า 2 x 1120 MWe และ 2 x 1127 MWe และ
  • โรงไฟฟ้า Mihama ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบ PWR แห่งแรกในญี่ปุ่น มีกำลังในการผลิตไฟฟ้าหน่วยแรก 320 MWe หน่วยที่สอง 470 MWe และหน่วยที่สาม 780 MWe
โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ทั้ง 3 แห่ง ตั้งอยู่บนชายฝั่งทะเลญี่ปุ่นในอ่าว Wakasa โดยโรงไฟฟ้า Takahama และโรงไฟฟ้า Ohi ตั้งอยู่ห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหวประมาณ 130 กิโลเมตร บนเกาะ Awaji ในมหาสมุทรแปซิฟิก ใกล้กับเกาะ Honshu ส่วนโรงไฟฟ้า Mihama ตั้งอยู่ห่างจากเกาะ Awaji ประมาณ 180 กิโลเมตร
แผ่นดินไหวที่เมืองโกเบ เมื่อ 17 มกราคม 1995

ไต้หวันในปี 1999

เหตุการณ์แผ่นดินไหวขนาด 7.3 ทางตอนกลางของไต้หวัน เมื่อวันที่ 21 กันยายน 1999 ทำให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 3 หน่วย ที่ Chinshan และ Kuosheng ทางตอนเหนือของเกาะดับเครื่องลงโดยอัตโนมัติ และกลับมาเดินเครื่องอีกครั้งใน 2 วันต่อมา ขณะที่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เครื่องที่ 4 กำลังอยู่ระหว่างการเปลี่ยนเชื้อเพลิง (refuel) เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 2 หน่วยที่ Maanshan ทางตอนใต้ของเกาะยังคงเดินเครื่องอย่างต่อเนื่อง แต่ลดกำลังในการเดินเครื่องลงเนื่องจากมีความเสียหายในส่วนของระบบการส่งไฟฟ้า หลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวสิ่งที่ต้องเร่งทำ คือการหาทางส่งไฟฟ้ากลับให้ภาคอุตสาหกรรมให้เร็วที่สุด

มาตรฐานการออกแบบ (DESIGN CRITERIA)

อุปกรณ์ทางด้านนิวเคลียร์ได้รับการออกแบบมาให้ทนทานต่อแผ่นดินไหวหรือเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายนอก ไม่ให้มีอันตรายต่อระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้า เนื่องจากประเทศญี่ปุ่นมีความถี่และขนาดของแผ่นดินไหวเกิดขึ้นค่อนข้างสูง จึงมีการพิจารณารายละเอียดในการหาที่ตั้ง การออกแบบและก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ค่อนข้างมาก

การออกแบบโรงไฟฟ้าให้ต้านทานต่อแผ่นดินไหว ต้องใช้มาตรฐานด้านความแข็งแรงสูงกว่าโรงไฟฟ้าที่ไม่ใช้นิวเคลียร์ (non-nuclear) โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ของญี่ปุ่นได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อแผ่นดินไหวที่ความเข้ม 2 ระดับคือ S1 และ S2

พื้นฐานการออกแบบให้ต้านทานต่อแผ่นดินไหว สำหรับการเคลื่อนตัวของพื้นดินระดับ S1 หมายถึง แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่สุดที่คาดว่าจะเกิดตรงตำแหน่งที่สร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โดยใช้ข้อมูลความรู้ของแผ่นดินไหวในบริเวณนั้น โดยเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์สามารถเดินเครื่องต่อเนื่องได้อย่างปลอดภัยเมื่อแผ่นดินไหวที่ระดับ S1 แต่ในทางปฏิบัติจะถูกปรับให้ลดกำลังการเดินเครื่องให้อยู่ในระดับที่ต่ำลง

แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ขึ้นจากการเคลื่อนตัวของพื้นโลก เนื่องจากโครงสร้าง tectonic ของเปลือกโลกหรือกรณีอื่นจะนำมาพิจารณาร่วมด้วย แม้ว่าจะมีผลน้อยมากก็ตาม แผ่นดินไหวจากการเคลื่อนตัวของแผ่นดินขนาดใหญ่ที่สุดที่จะเป็นไปได้ การออกแบบเพื่อรองรับแผ่นดินไหวจากการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกอยู่ที่ระดับ S2 ระบบความปลอดภัยของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะทำงานเมื่อแผ่นดินไหวที่ระดับ S2 โดยจะดับเครื่องลงได้อย่างปลอดภัยและไม่มีการรั่วไหลของกัมมันตภาพรังสีออกมา

โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์มีการติดตั้งเครื่องตรวจจับแผ่นดินไหว ถ้าตรวจพบการสั่นสะเทือนของพื้นดินตามระดับที่กำหนด ซึ่งมักจะต่ำกว่าระดับ S1 อยู่ช่วงหนึ่ง เพื่อให้เกิดความปลอดภัยมากขึ้น ระบบจะทำงานโดยอัตโนมัติและทำให้โรงไฟฟ้าดับเครื่องลงอย่างปลอดภัย เครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้าส่วนใหญ่จะก่อสร้างบนชั้นหินแข็ง เพื่อลดความสั่นสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหวให้น้อยที่สุด

หลังจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่เมืองโกเบ ได้มีการประชุม เพื่อทบทวนระบบความปลอดภัยของอุปกรณ์ด้านนิวเคลียร์ และการจัดทำแนวทางในการออกแบบและก่อสร้าง คณะกรรมการความปลอดภัยทางนิวเคลียร์แห่งญี่ปุ่น (Japanese Nuclear Safety Commission) ได้อนุมัติรายงานฉบับนี้ หลังจากที่มีการคำนวณใหม่ การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ให้ทนทานต่อแผ่นดินไหว และมีคามปลอดภัยเมื่ออยู่ใกล้กับศูนย์กลางของการเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ ทำให้ได้ข้อสรุปภายใต้แนวทางฉบับนี้ โดยทำให้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์จะยังคงปลอดภัยอยู่ได้เมื่อแผ่นดินไหวที่ความแรง 7.75 ตามมาตรา Richter ขณะที่แผ่นดินไหวที่เมืองโกเบมีระดับความแรง 7.2

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แห่งอื่น เช่น Hamaoka ที่อยู่ใกล้กับ Tokai อยู่ในบริเวณที่คาดว่าอาจจะมีแผ่นดินไหวที่ความแรง 8.5 Richter ก็มีการออกแบบตามมาตรฐานนี้เช่นกัน

 
 
แผนที่แสดงตำแหน่งและความลึกของการเกิดแผ่นดินไหว
ประสบการณ์ในที่อื่น

ก่อนหน้านี้เคยเกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวใกล้กับกับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หลายแห่งของญี่ปุ่นโดยไม่มีผลกระทบใดๆ เกิดขึ้น ในบางกรณีโรงไฟฟ้าจะดับเครื่องโดยอัตโนมัติ ด้วยระบบความปลอดภัย เนื่องจากแผ่นดินไหวอาจมีผลต่อการทำงานบางระบบของโรงไฟฟ้า

ในเดือนตุลาคม ปี 2004 เกิดแผ่นไหวขนาด 6.8 ที่เมือง Niigata ห่างจากกรุงโตเกียวไปทางเหนือ 250 กิโลเมตร โดยไม่เกิดผลกระทบต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Kashiwazaki Kariwa แต่ 2 สัปดาห์ต่อมาได้เกิดแผ่นไหวขนาด 5.2 ทำให้เครื่องปฏิกรณ์ฯ เครื่องหนึ่งในหน่วยที่ 7 ดับเครื่องโดยอัตโนมัติ และในเดือนมีนาคม 2005 เกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.0 ทางตอนเหนือของเกาะ Kyushu ซึ่งไม่มีผลกระทบต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Genkai โรงไฟฟ้า Sendai โรงไฟฟ้า Shimane และโรงไฟฟ้า Ikata

เมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2005 เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 3 หน่วยของโรงไฟฟ้า Onagawa ของบริษัท Tohoku ได้ดับเครื่องลงโดยอัตโนมัติ เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.2 ทางตะวันออกเฉียงเหนือของญี่ปุ่น หลังจากที่ผ่านการตรวจสอบอย่างละเอียด เครื่องปฏิกรณ์ Onagawa-2 ได้เริ่มเดินเครื่องอีกครั้งเมื่อวันที่ 10 มกราคม 2006 โดยมีการวิเคราะห์ทางธรณีเทคนิค (Geotechnical analysis) และประเมินความปลอดภัยภายใต้องค์การความปลอดภัยทางนิวเคลียร์และอุตสาหกรรมของญี่ปุ่น (Japan's Nuclear & Industrial Safety Agency) ทำหน้าที่ตรวจสอบรายงานของบริษัท และคาดว่า Tohoku จะส่งรายงานของเครื่องปฏิกรณ์ฯ หน่วย 1 และ หน่วยที่ 3 ในต้นปี 2006

ในระยะ 20 ปีก่อนปี 2004 เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของญี่ปุ่นไม่เคยดับเครื่องจากการทำงานเครื่องตรวจจับแผ่นดินไหว ในเดือนพฤศจิกายน 1993 เกิดแผ่นดินไหวขนาด 5.8 ทางตอนเหนือของเกาะ Honshu ทำให้เกิดแรงสั่น (ground acceleration) ขนาด 0.121g ที่เครื่องปฏิกรณ์ฯ Onagawa 1 ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบ BWR ขนาด 497 MWe อยู่ห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหว 30 กิโลเมตร การออกแบบได้ทำให้ระดับของ S1 อยู่ที่ 0.25g และ S2 อยู่ที่ 0.375g และเครื่องปฏิกรณ์ได้รับการออกแบบให้ดับเครื่องเมื่อวัดแรงสั่นได้ 0.2g แต่เครื่องปฏิกรณ์ถูกดับเครื่องที่ 0.121g เนื่องจากฟลักซ์ของนิวตรอนมีค่าแปรปรวนเกินกว่าตัวแปรที่กำหนดเอาไว้

 
 
สัญญานจากเครื่องตรวจจับแผ่นดินไหวที่โกเบ
การเกิดแผ่นดินไหวในครั้งอื่นๆ เครื่องปฏิกรณ์ยังคงทำงานอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น การเกิดแผ่นดินไหวขนาด 7.8 ตามมาตรา Richter ที่ชายฝั่งของเกาะฮอกไกโด (Hokkaido) เมื่อเดือนกรกฎาคม 1993 ไม่มีผลกระทบต่อโรงงานนิวเคลียร์ของญี่ปุ่น เครื่องปฏิกรณ์ Tomari 1และ 2 ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบ PWR ขนาด 550 MWe ตั้งอยู่ห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหว 95 กิโลเมตร ยังคงเดินเครื่องตามปกติ ในเดือนธันวาคม 1994 แผ่นดินไหวขนาด 7.5 ตามมาตรา Richter ได้ทำลายตอนเหนือของญี่ปุ่น แต่ไม่ได้ทำให้เกิดความเสียหายต่อเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำเดือด (boiling water reactor) 11 หน่วย หรือโรงงานนิวเคลียร์ที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งทั้งหมดยังคงเดินเครื่องเป็นปกติ

มีการประมาณไว้ว่า 20% ของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในโลก มีการใช้งานอยู่ในพื้นที่ที่มีนัยสำคัญที่จะเกิดแผ่นดินไหว เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั้งแบบตะวันตกและแบบโซเวียต ต่างก็ได้รับการออกแบบให้รองรับต่อแผ่นดินไหว ที่อาจจะเกิดขึ้นในอเมริกาเหนือหรือยุโรป โดยไม่เกิดความเสียหาย เครื่องปฏิกรณ์ฯ San Onofre 2 ขนาด 1,070 MWe กับ San Onofre 3 ขนาด 1,080 MWe ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบ PWR ของ California และเครื่องปฏิกรณ์ Diablo Canyon 1 ขนาด 1,073 MWe กับเครื่องปฏิกรณ์ Diablo Canyon 2 ขนาด 1,087 MWe ซึ่งเป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบ PWR ยังคงเดินเครื่องเป็นปกติ ขณะที่เกิดแผ่นดินไหวขนาด 6.6 เมื่อเดือนมกราคม 1994 โดยโรงไฟฟ้า San Onofre ที่อยู่ใกล้กว่านั้น ตั้งอยู่ห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหวประมาณ 112 กิโลเมตร

ในเดือนธันวาคม 1988 ได้เกิดแผ่นดินไหวทางตะวันตกเฉียงเหนือของประเทศอาร์เมเนีย (Armenia) ทำให้มีผู้เสียชีวิต 25,000 คน แรงสั่นสะเทือนนี้ รู้สึกได้ที่โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ของอาร์เมเนีย ที่ตั้งอยู่ห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหวไปทางใต้ประมาณ 75 กิโลเมตร แต่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ชนิด PWR ซึ่งออกแบบโดยโซเวียต ยังคงทำงานเป็นปกติและไม่มีรายงานความเสียหาย

 

สึนามิ (TSUNAMIS)

แผ่นดินไหวใต้ท้องทะเลมักทำให้เกิดสึนามิ ซึ่งเป็นคลื่นความดันที่เคลื่อนผ่านมหาสมุทรอย่างรวดเร็ว และกลายเป็นคลื่นยักษ์ที่มีความสูงมากกว่าสิบเมตรเมื่อไปถึงน้ำตื้น ก่อนจะโถมเข้าใส่แผ่นดินชายฝั่ง ในเดือนธันวาคมปี 2004 แผ่นดินไหวขนาด 9 ริกเตอร์ ทีอินโดนิเซีย ทำให้เกิดสึนามิไปถึงชายฝั่งตะวันตกของอินเดีย และทำให้เกิดผลกระทบต่อโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ Kalpakkam ที่ตั้งอยู่ใกล้กับเมือง Madras/Chennai เมื่อเครื่องตรวจจับพบว่ามีระดับน้ำหล่อเย็นที่ผิดปกติ เครื่องปฏิกรณ์ได้ดับเครื่องลงโดยอัตโนมัติ และเดินเครื่องอีกครั้งใน 6 วันต่อมา

สำหรับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ตั้งอยู่ใกล้กับระดับน้ำทะเล โครงสร้างอาคารที่คลุมเครื่องปฏิกรณ์ (containment) มีความแข็งแรงทนทาน สามารถป้องกันความเสียหายจากสึนามิ ต่อส่วนที่เป็นอุปกรณ์ทางนิวเคลียร์ได้ และหากส่วนอื่นของโรงไฟฟ้าได้รับความเสียหาย ก็จะไม่มีอันตรายที่เกิดจากรังสี

 

ถอดความจาก Nuclear Power Plants and Earthquakes
เวบไซต์ www.uic.com.au

การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกใต้ทะเล ทำให้เกิดแผ่นดินไหว

 

สึนามิเป็นคลื่นยักษ์ ที่เกิดจากแรงสั่นของแผ่นดินไหว ใต้ทะเล ที่โถมเข้าใส่ชายฝั่ง