现代电力工业的发展状况是一个国家是否发达的重要标志之一，而核电技术的发展程度则在一定意义上反映了该国高新技术水平的高低。核电之所以能成为重要的能源支柱之一，是由它的安全性、运行稳定、寿期长和对环境的影响小等优点所决定。2011年3月11日日本福岛核电站因大地震的影响导致核泄漏，不得不引起人们对核电的安全性给予重新审视。以噎废食者不可取，但盲目乐观者亦不可取。2012年6月16日国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，听取应对日本福岛核电站核泄漏有关情况的汇报，指出核电发展要将安全放在第一位。有关这次会议的点评之一是我国核安全规划应亟待出台，但就短期而言，核电安全规划仍难以出台。

如何面对核电安全，笔者曾撰写了4篇文章进行了阐述——《用一维自然科学体系中的两项科研成果探讨核电站选址与何时可安全发电》、《中国沿海11座核电站安全发电目前需要做哪些工作？》、《中国广东深圳大亚湾核电站未来安全发电的担忧》、《中国连云港田湾核电站安全发电的担忧》。这4篇文章均发表在核电网站上面，可点击核电网站www.heneng.net.cn/dz查看其具体内容。目前我国正在运行的秦山核电站、田湾核电站、大亚湾-岭澳核电站，能否做到当其附近地震发生时可以安全发电，笔者又从理论推导、实际震例验证等方面作了如下探讨。

 

理论推导核电站周围发生几级地震有可能导致核泄漏计算公式

 

     对于发生在地下几公里、十几公里、或几十公里地震的震源区而言，地震发生时所形成巨大的能量通常以三种方式对外释放（电磁能、热能、机械能），其中某一震级的地震所释放的能量大小主要是依据仪器监测到的地震波的振幅来确定震级，然后用公式(LogE=11.8+1.5M)将震级换算成能量。当地震波传播到地表某一距离时，其所携带的能量就有可能构成对当地建筑物及相关设施的破坏。传递到地表的这种地震波的能量在传播过程中要受到球面扩散、非弹性吸收、遇不同介质界面反射损失这样3个因素的影响，前面的因素与距离的3次方成反比，后面两个因素损失的能量则与距离成正比。除此之外，在计算过程中，地震波振幅的大小还要受震源深度、震源区物质属性、地震波传播路途物质属性、震源区内产生地震波这个体源的体积大小、发生地震时几何边界条件的成熟度以及地震机理等有关，而这些因素都随地球的不可入性变得无法对其准确厘定。所以对于地震能量的球面扩散、非弹性吸收、遇不同介质界面反射损失就可以用相对类比的关系对其做质的分析。假定地震发生时，对外传播出去的地震波的能量以三种形式的损耗进行衰减，仅从球面扩散这一几何因素来考虑（不考虑非弹性吸收、遇不同介质界面反射损失）时，就可以得出一个具体数值E1。然后再假定非弹性吸收的能量在随地震传播过程中占其总能量E1的A%，遇不同介质界面反射损失在随地震传播过程中占其总能量E1的B%，那么到达某地表时，其地震波所具有的能量就是

        （1）

  代表某地震波传播到某地地表时对地面建筑物构成威胁时的地震波能量；

  代表某震级的能量按照球面扩散公式计算地震波传播到某地表时，对地面建筑物构成威胁时的地震波能量；

  代表某地地表距某地震震源区中心位置的距离； 

  代表地震波非弹性吸收和遇不同介质界面反射这两部分能量占球面扩散计算能量E1的比例系数；

按照这种研究思路，就可以依据实际例证探讨几级地震所产生的地震波能量到达核电站时，可能对其安全发电构成威胁。

 

2011年3月11日日本福岛核泄漏确定的能量标准和地震波反射与吸收综合比例系数

 

日本福岛核电站的经纬度大约为37.40°N  141.78°E， 距离2011年3月11日日本Ms9.0震源区

38.1°N   142.6°E约105公里左右。此次地震的震源深度大约为24公里， 地震发生后地震波所产生的能量大约为1.995×1018焦耳。单纯从球面扩散这一简单几何机制来考虑，这些地震波能量传递到核电站按108公里考虑，按照上面公式（1）计算，单位面积（m2）地震波能构成对核电站造成核泄漏的能量大小可以写成下式关系

   （2）

 （2）式中减号后面一项一定是小于1的一个系数，假定110634×C为0.9，那么就可以求出C = 8.3×10-6。它与实际情况只相差一个系数x%。而这个x%是很难确定的，但是依据108000×C 为0.9，就可以对下面的计算求出具体结果进行定量分析、判断。而这样计算得出的结果不影响其结论的可靠性。

基于这种认识，就可以得出福岛核泄漏一个具体的参考数值，即

 = 37.8焦耳/m2

而这样计算出来的能量事实已经证明，可以导致核电站发生核泄漏。考虑到不同震级、不同距离、不同震源深度、核电站建筑质量、已服务年限、9级地震的发震周期较长等其它因素的影响，再考虑到保证核电站能安全发电，在地震时不会受到影响，其安全系数尽量大一些，就可以将福岛这次核泄漏的地震波能量降低到5分之一来对下面问题进行研究，也就是说当传到核电站附近的地震波所携带的能量低于

7.56焦耳/m2将不会对核电站构成威胁。

 

用实际震例计算能否对核电站构成威胁

 

1999年9月21日台湾南投发生Ms7.6地震。深圳大亚湾核电站经纬度为22.60°N   114.55°E，,距离1999年9月21日台湾南投Ms7.6级震源区23.85°N   1212.82°E约620公里左右。Ms7.6级地震的地震能量为1.59×1016焦耳，这些地震波的能量按照上面的计算方法，传到大亚湾核电站时，单位面积（m2）能量将为

        （2）

括号中后面一项大于1，为负能量。显然不会对大亚湾核电站构成威胁。

1905年8月11日，澳门发生过5.5级地震，这次地震大约距离大亚湾核电站100公里左右，按照上面公式的计算方法，传到大亚湾核电站时，单位面积（m2）能量为

        （3）

计算值远远小于7.56焦耳/m2，显然不会对核电站构成威胁。

1999年大鹏湾发生3.7级地震，距离大亚湾23公里左右。按照上面公式的计算方法，传到大亚湾核电站时，单位面积（m2）能量为

        （4）

计算值远远小于7.56焦耳/m2，显然不会对核电站构成威胁。

2010年19日14时42分，在广东深圳市(北纬22.5度，东经113.9度)发生2.8级地震，震源深度23公里。深圳市普遍有感。针对本次地震，大亚湾核电运营管理有限责任公司于19日晚对外发布了广东地区地震核电站安全情况通报。该通报指出，此次地震对大亚湾核电站、岭澳核电站一、二期，不会造成任何破坏性影响……大亚湾核电站厂区及周围历史上没有发生过6级以上地震，20公里范围内没有产生6级以上的地震能动层，地壳安全稳定，发生强地震的概率非常低……从设计上，大亚湾核电站、岭澳核电站构筑物的抗震设防烈度为：7级地震烈度可保持安全运行，8级地震烈度可确保安全停堆的标准设计和建设，厂房则按照8级地震烈度安全运行的标准设计和建设。

同理，2.8级地震按照上面的计算，其值也远远小于7.56焦耳/m2，显然不会对核电站构成威胁。

 

距离核电站多远的震源区发生几级地震可能会造成核电站出现核泄漏

 

如果未来地震的震源区中心位置距离核电站50公里附近，其震级能构成对核电站的威胁时，按照上面的计算方法和确定的7.56焦耳/m2标准，震级必须要在

  （5）

焦耳/m2                                         （6）

当距核电站50公里左右发生7.3级左右地震时，对核电站安全可能构成威胁。 

如果未来发震地点的中心位置就在核电站25公里附近，又能构成对核电站的威胁时，其所发生的地震，按照上面的计算方法和确定的7.56焦耳/m2标准，震级必须要在

  （7）

焦耳/m2                                          （8）

当距核电站25公里左右发生6.7级左右地震时，对核电站安全可能构成威胁。 

如果未来发震地点的中心位置就在核电站15公里附近，震源深度也在15公里附近，又能构成对核电站的威胁时，其所发生的地震，按照上面的计算方法和确定的7.56焦耳/m2标准，震级必须要在

  （9）

焦耳/m2                                         （10）

当距核电站15公里左右发生6.2级左右地震时，对核电站安全可能构成威胁。 

 

我国目前已发电的三座核电站

 

秦山核电站是我国大陆第一座核电站（秦山核电站座落于海盐县秦山双龙岗，面临杭州湾，背靠秦山）。它是我国自行设计建造的30万千瓦原型压水堆核电站，于1985年开工建设，1991年12月15日首次并网发电，1994年投入商业运行，已有十多年安全运行的良好业绩。

图1是该核电站所处构造位置示意图。就在秦山核电站附近1678年曾发生过4.75级地震。目前其周围多远潜伏着几级地震应力背景场尚不清楚。在这种情况下核电站制订的应急安全措施就有重新考虑的必要。

图2是大亚湾核电站所处构造位置示意图。1999年在该地区周围做过地应力普查，当时圈出的潜伏震源区就在其东南方向，预计未来地震的震级可能在Ms6.0-6.8之间，见图3。目前该震源区发震现状如何，何时发生几级地震、如何进行监测、预报这是目前大亚湾核电站需要解决的问题。

图4是田湾核电站所处构造位置示意图。田湾核电站是从俄罗斯引进的2×100万千瓦压水堆核电站，位于江苏连云港市。核电站采用了全数字化仪控系统和双层安全壳，进一步提高了安全性能。它于1999年10月20日开工建设，两套机组预计分别在2004年和2005年投入商业运行。

图中赣榆台站、连云港台站指出了未来可能发震地点。目前因其附近震源区活动强烈，赣榆台站所使用的仪器已经不能正常工作，仪器开机就处于死机状态。连云港地震局的MDCB—3型仪器2011年升级为5型时，同样处于经常监测不到数据或死机状态。这种情况与2012年2月底台湾花莲大学MDCB—5型仪器监测的情况相同。到2012年6月花莲大学附近发生了一次5级地震。田湾核电站目前正处于极度危险的局面，其附近地震随时都有可能发生。什么时间发震、震级是几级，未来震中位置距离核电站多远，这些都是目前急需解决的问题。