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写在日本3.11特大地震3周年---社会基础设施系统的防灾 精选

已有 5777 次阅读 2014-3-11 13:00 |系统分类:科研笔记

今天是日本3.11特大地震发生三周年。

2011311日,日本东北地区东太平洋发生特大地震。由于日本抗震技术领先世界,其建筑和桥梁破坏所造成的生命损失较小。但是,地震诱发的海啸将日本东北部分地区彻底摧毁,其中最令人世人惊讶的是后续的福岛第一核电站的核泄漏事故。这次诱发的这一事故,对于世界各国在建或运营中的核电站有很大的冲击。我国政府在第一时间紧急叫停了一些规划中位于内陆的核电站的建设。欧洲有些国家已经制定了具体的时间表,停运所有的核电站。瑞士计划在2017年停运国内的四座核电站。由于电能的紧缺,风能、太阳能、潮汐、生物质能等可再生或绿色能源进入了大发展时期。

作为社会基础设施系统的最基础组成部分,电力系统的安全一直备受关注。想象一下如果发生了电力中断,会有什么样的后果?2008年我国南方大范围的冰灾造成的大面积电力中断所造成的后果,到目前也不知具体对当年国民生产造成了多大的影响。

3.11大地震以前,日本发生过的最重要的地震可能算是1995年的神户地震。对于电力系统在神户地震后的快速恢复,日本电力工程界非常自豪:一个星期。在神户地震发生后一个星期之内,所有的大大小小的用户的电力都得到了恢复。在3.11地震发生之前,和日本电力系统的一些朋友谈及此事,他们是很得意自豪的:7天,全部恢复。20085.12汶川大地震,震区震后的恢复时间是漫长而艰难的,至少从掌握的资料来看,一年之内并没有全部恢复(包括电厂、变电站等等)。

3.11大地震给了日本电力系统一沉重打击。福岛第一核电站已经写入了核技术安全的教材。世界上的一些核科学组织对日本在地震后的表现颇有微辞。和一些国际同行的交谈中,我听到的有些评论更是直接怀疑日本的文化,是否日本这种文化造成了很多人在这座核电站问题的初始阶段撒谎,贻误了救援最优方案的展开,逐至事情逐渐不可补救,从而酿成了人类的一次大灾?

3.11大地震充分说明:类似于核电站这类巨型工程是一个高度复杂和互联的大系统,这个系统中的各个子系统必须能够协调工作才能维持整个系统的正常运转。在这个大系统中,任何一个微小的环节出现了问题,都有可能发生多米诺骨牌效应,从而导致大系统的崩溃。福岛第一核电站发生的灾害恰好就是由于其反应堆冷却系统停运所导致的。在核反应堆的控制棒插入反应堆以后,链式反应停止(福岛做到了),但是链式反应停止后还有大约2-3%的反应余热,这些余热需要进行冷却。维持反应堆冷却的有一个运行系统和两套备份系统。一套正常的余热冷却运行系统需要借助外部电源。福岛第一核电站的外部供电来自日本的东北电力公司。在地震中,一般而言,极难完全避免电网局部出现问题,福岛也不例外,地震后外部电源供电中断。核电站有两套冷却系统的备份:一套为柴油发电机组;一套为蓄电池组。由于日本地震频发,而位于地下的结构有优于地面以上的结构的抗震性能,因此,福岛第一核电站的柴油发电机组位于地下,然后就是海啸的发生,柴油发电系统崩溃。反应堆冷却系统的最后一根稻草就是蓄电池组,但是蓄电池组只能维持8个小时。基于很多原因,8个小时之内并没有新的能源供应系统出现,8个小时以后就发生了举世震惊的核事故。

3.11地震也给我国提出了警告:我们的核电站是否足够安全能够应付各种自然灾害。大地震发生后,我受邀对国内某核电站进行了考察。某部门计划对该核电站的冷却备份系统进行抗巨震的性能评估,以考察这些系统是否能应对超过设防烈度的地震,冷却系统能否正常运转。3.11地震后大家还是很有热情的,都摩拳擦掌:如果发生了类似3.11这样的大地震,我们的系统会否正常运行?我到现场进行了详细的考察,其安检系统之严密远超我所料,当让这是必须的。当时计划启动该研究项目,要我们做技术支撑。当然对我们而言,大家都希望做这样一个事情,看看评估结果到底如何。在现场考察的时候,我对他们的设备连接方式等等提出了很多的改进建议,即便是不进行计算分析,单凭我个人的经验,这些建议的措施都可以改进整个系统的抗震性能。研究计划并未立即启动,然后就开始了等待。漫长的等待过后,得到了答复:那个计划下马了。对于计划的下马,在我的意料之中。这种具有时效性的课题,没有按时启动,随着时间的推移,多半是要下马的。即便是课题计划下马,我还是非常认真的就我考察时候发现的问题给对方了一些建议,有些零件的简单更换,肯定可以在某种程度上提高抗震能力。具体的联系人是个年轻人,估计在领导面前也不一定能说上话。后面的事情就不得而知了。

日本有个说法:地震就似一个幽灵,总是在人们没有准备的时候进行袭击。

我们的基础设施系统,准备好了对抗地震幽灵吗?




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