下篇：核能电厂
一、 核能电厂的厂址选择
厂址选择对核能电厂相当重要，优良的厂址及详细厂址调查，可使核能电厂建筑在基础稳固地基上，建筑物牢固不受地震侵袭，兹就厂址选择前的准备，厂址调查与资料搜集，地质调查及地震安全设计基准四项
分述如下:
（一）厂址选择前的准备
核能电厂在作厂址选择前的准备时，应根据已有的厂址地质资料小心分析，特别注意直接影响厂址之可接受因素如可能活断层(Capable Fault)、喀斯特现象(Karstic Phenomena)、斜坡不稳定性(Slope Instability)、土壤液化(Liquefaction)或下沉(Subsidence)及对地震之设计基准有重大影响者如海啸。
（二）厂址调查与资料搜集
1. 地震历史资料
尽可能兑集厂址附近完整历史地震数据，时间愈古远愈好，并收集该区之地震结构地质等数据，调查范围随该区特性而定，一般约在半径数百公里范围内，地震调查数据报括如下:
．震央及震源位置
．地震规模
．震央之震度或最大震度
．厂址之震度
．等震度图
．其他可能帮助评估地震结构之数据。
2.地质资料调查与搜集
（1）区域地质调查
区域地质调查资科包括地面特性(Characteristic Ground),地层学(Stratigraphy)，地区构造(Regional

Tectonic)，大地构造特征(Characteristic Of Tectonic Features)及地下特性(Subsurface Characteristic)等。
（2）厂址邻近地区研究
 使用人造地震方法产生弹性波作调查。
 用特殊仪器测量颤动特性如在地面上置放此种仪器研究该
区微动倩形。
 微地度研究(Microearthquake Studies)。
3．厂址地质调查
厂址选定须作下面地质调查，以便进一步明了大地结构
（1）基础(Foundation)调查和实验室试验以决定当地基础(Local Foundation)地下各层厚度、深度、静态及动态性质。
（2）钻探
（3）挖掘测试
（4）选用用适当振动测试模式
二、核能电厂地震设计基准
（一）设计基准
在对厂址及邻近地区之大地结构及地质特性充分了解后，根据测试及搜集资料将导出许多兴建核能电厂设计的基准，作为核能电厂对结构物、设备、系统之设计基础，这些基准中重要考虑因素的如下:
1.地动设计基准(Design Basis Ground Motion)
地动设计地动设计基准为核能电厂建筑物结构、系统及设备之重要设计基准。在厂址决定后依据该区过去地震历史及地质调查等数据，按其设计需要分为SI 及 S2 。 SI被考虑为核能电厂运转期间该厂址可能之最大地动，有些国家将SI定义为S2分数(如 1/2)，然而最适当的SI选择应视核能电厂运转限制而定。S2直接与最终安全需要有关，以设计观点来看，它表示该区未来可能发生之最大潜在地震之最大地动，它的推算值可从该区之地震历史(如震度、规模、震央、震源 )，大地构造(断层、地震波传输)及厂址地质特性等推算之。
注：简单的推算亦可用地震强度方法(Intensity Method)推算，即从过去发生在该地区之地震图及现有类似地质曲线，可大略推算厂址未来该地表面最大加速度。
2. 阻尼 (Damping)
在设计时，除了考虑S] 及 S2外，阻尼亦是重要考虑因素。
3. 其他考虑因素有: 可能活断层、海啸、水霸损害、土壤液化、山崩、崩塌、下沉等。
(二) 核能电厂建筑物结构、系统、设备之设计
1.核能电厂建筑物结构、系统、设备之防震分类
一般核能电厂设备依防震需要分为三类，即地震一类(Seismic Category 1)，地震二类(Seismic Category 2)及无归类 ( Uncategoried )
（1）地震一类设备具备有下列特性之一：
．设备或系统其故障直接或间接引起机组发生严重事故(Accident Condition)，辐射线释放危及民众者。
．设备或系统其功能为使反应炉安全停机，保持在停机状态并移除热余。
．地霞时或地震后，设备或系统可减轻(Mitigate)严重事故之后果。属于地震一类设备之设计，必需符合SI及S2设计，如果
其设计符合S2而远大于S1，则不用详细计算S1。
2) 地震二类:
地震二类之设备可能为核能电厂所具有，但须符合S1之要求，其归类准则并无严格定出，但所考虑对象不外乎是与安全有关但不属第一类之设备。
(3) 不归类:
不属第一类与第二类之设备则为不归类，该设备应需按各国防震规定办理。
(4) 在同一系统或设备中若有包括两种以上不同类且较低级类 (二类或不归类 )损害时会危及该系统较高类(第一类或第二类 )之功能时，则该较低级类设备需换成和高级类设备同类或须证明在参考地动(Preference

Ground Motion)下，该低级类设备故障时并不损害或丧失高级类设备功能。
2．结构物、系统与设备防震设分析、测试与质量鉴定
(1)分析
在结构、系统及设备依其所需要功能分成地震一类、二类及
不归类后，利用地震数据以大有限元素模式(Large Finite Element Models )或多块质且模式(Multi-lumped Mass Model )作动态分析以求得自然频率，内部作用力及地板反应谱等数据或用其他准静态分析。对属地震一类之仪器及电气设备的防震资格证明，除了必须作分析外，亦应做测试以映证分析结果的正确性及证实该电气及仪控设备支撑结构和盘面结构所作分析是正确。
值得一提的是在地震时储存槽、水池等水面会产生泼溅效应(Sloshing Effect)使水面产生振荡，不但影响容器之受力，同时使设备功能变差，譬如泼溅效应会使燃料池蝠射遮敝效果降低或仪器信号受干扰等，其他如液体受力，造成泵浦打水能力之问题，等都须者考虑。
(2) 测试:
虽然结构物、设备、系统使用分析方法以保证在地震时能保持其完
整性及正常功能，但仍让人不能完全放心，最好能有实验来左证，来证明分析结果是正确的。适用此种测试的设备包括控制机构、泵、阀、电驿、电气设备等，测试模型可分为全尺度(Full Scale)模型，缩小尺度(Reduce Scale)模型，当然一个有意义的实验必须正确的模拟实际的地震状况使实验结果不致于偏差实际情况太大。对于较复杂之结构物(如控制盘 )之测试可能需要先作个别设备的测试然后再作整体性的测试。设备作全尺度测试可直接在施工时或机组起动前以非常低之震动如风或泵之运动转等作测试或在实验室以摇动的桌子或其他合适设备作测试，但对尺度太大以至无法作全尺度测试之设备，则可适当设计成缩小尺度模型作测试。
3．结构、设备、系统防震质量
对防震质量保证，需评估其老化(Aging)效应及其他造成潜在损毁之测试，必要时考虑进行使用中的检视(Inservice Inspection)。
(三) 核能电厂厂地震仪之装置
1.目的:核能电厂装置地震仪的目的有三：

(1) 记录核能电厂对地震的反应，评估地震后是否须对某些结构物、设备或系统作检查。
(2)搜集结构物、系统、设备在地震时之数据以验证防震设计分析是否恰当。
(3) 在强烈地震时强动传感器(Strong Motion Sensor)会引动警报或使反应炉安全停机。
2．地震仪之装置原则
有关地震仪之装置原则如下:
(I) 至少装贵一个三轴向强动纪录仪以纪录自由场(Free Field)运动历程。
(2) 在适当位置装置三轴向强动地震仪以纪录:
．反应器厂房基座(Base Mat)运动
．视需要可在其他地震第一类结构物装置一个运动(Motion)纪录器
．其他类似结构物基座，这些纪录器装置之目的是希望了解所有不同型态结构物在地震时的反应以确保不同地基之安全。
．三轴向强动纪录器装置在某些最具代表性之地震一类厂房之地板上，以便获得不同厂房对地震之反应，确保厂房安全。
．在某些第一类设备和管路上装置强动地震仪，以了解这些主要
设备和管路对地震之反应。
．使用共同触发(trigger)讯号，以同时纪录系统震动情形，包括
记录：地震强度、水平振动频率、垂直振动频率。
三、地震与机组运转
1．平时:
核能电厂平时须作好防震准备，备妥完善的运轴程序书，装置在电厂之强动地震仪保持在可用状态，厂内附属物或装设(含装潢 )力求牢固。
2．地震时机组之运转
地震发生时运转员按 "地震时运转变程序书"执行，无特别任务之办公室人员等应按一般地震防护要领处置并避免伤亡，海边工作人员及泵室工作人员要远离海边，慎防海啸及海水激荡可能造成之人员伤害。
3．地震后之处置

地震后检查核能电厂设备是否受损，并将地震仪之纪录搜集作各复分析，等待机组起动指令，电厂无持殊任务员工可按一般地震后处置要领协助地震后复建工作。
如果地震复读(Play Back)后，发现其强度大于 S2时，应把地
震本身之资科如震幅、水平振助频率、垂直振动频率等输人管路之原先应力分析程序中，以确认所有结构及管路有无超出设计( 因有安全余裕，故未见损害 )或潜在性之伤害。
四、实例：
兹以核三厂为例说明核三厂在厂址的选择和防震的设计
(一)厂址选择
（a） 台电在对核三厂搜集历史性地震资料、钻探、调查后对核三厂的评估如下:
核三厂厂址最重要的地质结构是由厂区东方向南廷伸的纵谷断层区和厂址西方向南延伸的潮洲断层，这两层断层是地震的活动区，从厂址到纵谷及潮洲断层最近距理估计有35公里和20公里，规模最大地震是芮氏8．3及 7.1，根据地质构造及最大规模地震且不排除震央在厂址，保守估计厂址地动加速度分别为 0.4g 及 0.32g( 1g = 980gal)，因此SSE设为0.4g，1/2 SSE设为0.2g，1/2 SSE并设计为机组能继续安全运转之依据。并且对厂址地下钻探得知核三厂基地有充足的灰泥岩，所有重要建筑物都以此做基础。
（二）电厂结构、系统、设备之设计
I．就B0P（Balance of Plant）及NSSS（Nuclear Steam Supply System ）系统之设计分类核三厂地震设计准则是依 10 CFR 50.Appendix A ( General Design Criteria For Nuclear Power Plants )和 10CFR100.Appendix A (Seismic And Geologic Siting Criteria For Nuclear Power Plants)之防震要求而设计。对BOF系统与设备而言，凡属于地震一类之结构，设备系统必须按NRC Regulatory Guide1.29 之规定以确保下列功能：
．反应器冷却水压力边界之完整性。
．能使反应器停机和保持在安全停机状况。
．在可能造成厂外暴露超过 10 CFR IO0 规定之事故中，能防止或减轻事故之严重性。

非属地震一类设备，在 SSE 时其损坏能影响到第一类结构系统设备者，应详细分析并确保其完整性，以免在SSE时，非地震一类之设备影响到地震一类发生崩坏。对于NSSS 设备，一般依ANSI Nl8.2规定格设备分为Safety Class 1、Safety Class 2 、Safety Class 2及Non-Nuclear Safety 四类，其分类要领如下:
．SafetyClass1:
该设备故障时会发生Condition III或IV之丧失反应器冷却水事故。
.SafetyClass2:
属于反应器围阻体和其设备，且
（a）不属于Safety Class1反应器冷却水压力设备
（b）可直接从反应炉及反应器围阻体移除热量
（c）任伺安全理由而设的反应炉冷却循环水系统，以便反应器停机后，炉心能冷却或事故后冷却围阻体及减少围阻体内的辐射外泄。
（d）控制反应器围阻体氢气
. Safety Class 3:
不包括Safety 1，2但有下列功能
（a）提供或支持安全之系统
（b）控制空浮释放到围阻体外超过 10 CFR 100 限制
（c）从用过燃料移除衰变热
. Non-Nuclear Safety
不属SafetyClass1，2，3 但与正常安全运转及液体轴射有关者。
2．结构物、系统设备分类
核三厂结构物、系统和设伪之分类分为地震一类及非地震分类两种，依震度大小分为 SSE (核三成设为0．4g) 及 1/2SSE 两种，而1/2 SSE 被设计成能符合继续安全运转，地震一类结构之完整动态分析是用大有限元素模型(Large Finite Element Model )或 多元块块质模型(Multi-lumped Mass Models )，动态分析土壤性质、阻尼系数，并用适当模式计算结构物自然频率，内部作用力和地板 (Floor)反应谱 (Response Spectra)作为内都组件、系统、设备等设计之依据，且非属第一类之设备、结构，在SSE时，其故伟并不损害地震一类结构设备之功能。

（三）核三厂地震仪的装置
1. 核三厂地震仪规画是参考 Regulatory Guide1.12 Revision I 及
ANSIN I8.5 但略有差异，叙述如下:
（1）反应谱纪录器并非独立设置而是由一个设在控制室之 “谱分析器”作统一，更能完整的搜集资科与分析。信号从强动加速仪 ( Strong Motion Acceleromenter：SMA) 送到谱分析器，产生地震谱。
2．地震触动器（Trigger） 使用在围阻体地基动作点，其可调范围最少在0.01g~0.03g )且依ANSI NI8.5 规定灵敏度为0.005g，触动信号如低于0．01g很可能受正常运转之振动影响而产生假信号，每个位置之地震触动器皆要调到最合适之最低触动点，使其能同样纪录地震的严重性。
3．因为强烈地震很少超过30秒钟，因此SMA最低可记录5分钟就足够
使用。
4．因为地震一类之设备、系统、结构之设计，最低限制为IHz，故本地震仪系统并不考虑一秒以下之频率。
B．地震仪的装置:
所有核三厂地震仪包括其备用电池池电力在发生 SSE时，须保持其功能且在 SSE后，可由地震一类备用电池供电30分钟以上。
1. SMA:
SMA装置地点如下:
位于围阻体之地基(OF-SG-YT-002)；围阻体厂房之地板层(OJ-SG-YT-003)；辅助厂房 RHR热交换器支撑物，高度101呎 (OF-SG-
YT-005)；辅助厂房地基，高度74呎 (OF-SG-YT-004)；自由场(Free Field)，(OJ-SG-YT-006)；反应器设备蒸汽产生器一个支撑物，高 101呎(OF-SG-YJ-018)；控制厂房，高度 126呎 (OJ-SG-YT-019)，上述SMA仪器可将反应谱信号送到位于控制室之反应谱分析器作分析。
2．地震触动器 (Seismic Trigger)
三轴向地震触动器是用来启动SMA记录系统，装置在控制盘(N-OJ-ZJ-P025)，有两个，一个触动器(OJ-SG-YS-OII)可收集SMA(OJ-SG-YT-002)送来之信号，另一个触动器(OF-SG-YS-012)可收集SMA(OF-SG-YT-003)送来之信号。
3．峰值记录加速仪(PRA：Peak Recording Accelerograph )
PRA是独立仪表系统，它可测出装置位置的最大加速度，其装

置位置如下：靠近围阻体最上方(OJ-SG-YR-013)；轴助厂房RHR
管路，高度 120呎(OJ-SG-YR-014)；控制室，高度 126呎(OJ-
SG-YR-016)；围阻体内蒸汽产生器B之支撑高度101呎(OJ-SG-YR-015)；反应器管路高度12C呎(OJ-SG-YR-017)。
4．地震开关 (Seismic Switch)
三轴向地震开关(OJ-SG-YS-007,008,010)装置在控制盘(N-OJ-ZJ-P025)上,用来监SMA (OJ-SG-YT-002,003,018)，这些设备皆与控制室警报器相连，在地震时加速度超过 1/2SSE
时，能警告运转员。
5．记镍与纪录重现系统
此设备装在控制室有纪录、纪录重现和校正功能。
参、结论
台湾因为处于环太平洋地震带上，所以地震发生频率繁多，并且经常有强烈地震发生，依据统计，台湾每年发生一千四百多次地震，虽然大多数为无感地震，但有感地震亦有二百六十几次，换言之，有感地震每天发生0.7次，无感地震每天发生3次，其中发生灾害的，平均每年发生一次。大地震所带来的灾难虽无可奈何，但我们如能事前有计划，临事时能处理得当，应可将灾害减至最低程度。
参考文献：
1. 地球科学概论：陈毓雷、戚启勋 合译，大中国图书公司出版
2. 地震工程：徐明同 编着，中国工程师学会出版
3. 自然杂志第六卷第六期6月份号、第十卷第十期10月份号、第十一卷第八期8月份号、第十卷第七期7月份号。
4. 神秘的地球：张丰荣编辑，龙和出版社
5. 宇宙与气象：徐东汉编辑，纽约 时代公司
6. Fundamentals of Earthquake Engineering ：NEWMARK / ROSENBLUETH著作，PRENTICE-HALL INC.出版
7. 地震百问：中央气象局
8. 地震大解剖：牛顿出版公司
9. 核三厂FSAR