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發展核電是中國戰略選擇

日期:2012-9-12
中國工程院院士、國防科學技術工業局專家咨詢委委員、核安全專家委員會委員  葉奇蓁
 
“中國核電的‘后發優勢’有技術成熟度和工程建設水平上的明顯特征,吸收了國內國際上的經驗反饋,安全水平優于現役國際同類核電站”。
福島核事故發生后,出于審慎的態度和安全至上的原則,核電“國四條”的部署應需而生。國務院常務會議要求,立即組織對我國核設施進行全面安全檢查,切實加強正在運行核設施的安全管理,全面審查在建核電站,嚴格審批新上核電項目。
事故第5天,中國便對核電安全大檢查作出部署。在9個多月的時間里,對全國41臺運行、在建核電機組,3臺待建核電機組,以及所有民用研究堆和核燃料循環設施等,進行了綜合安全檢查。反應之靈敏、重視之程度、啟動速度之快,全球少有。
“檢查的結果令人欣慰。”日前,中國工程院院士、秦山二期工程總設計師、國防科學技術工業局專家咨詢委委員、核安全專家委員會委員葉奇蓁在接受記者專訪時表示,“預防類似福島核事故,已經有短期、中期、長期計劃和相應對策,而且每個核電站都有針對性的改進措施。”
“福島核事故應當成為我們改進的一面鏡子。”他同時認為,發展核電是中國的戰略選擇,但安全是核電的生命,中國的核電要取得長遠的、可持續的發展,核電發展就必須安全、高效地推進。
我國運行核電站總體上是安全的,核安全監管是到位的
記者:福島核事故后,我國立即啟動了核電安全大檢查。在這個過程中,主要發現了哪些問題呢?
葉奇蓁:我國核電綜合安全檢查的總體結論是:我國核安全標準全面采用國際原子能機構的安全標準,核安全法規標準體系與國際接軌。民用核設施在選址中對地震、洪水等外部事件進行了充分論證。核電廠在設計、制造、建設、調試和運行等各環節均進行了有效管理,總體質量受控。
檢查發現的問題主要是:個別核電廠的防洪能力不滿足新的要求,個別民用研究堆和核燃料循環設施抗震能力未達到新的標準,部分核電廠未制定實施嚴重事故預防和緩解規程。對這些問題有關部門和企業迅速組織整改,目前已取得階段性成效。
記者:針對我國核電安全,如何認識和吸取福島核事故經驗教訓?
葉奇蓁:從福島核事故中可以看到,應當采取以下改進措施,包括:加強極端自然災害時的核電站防水淹措施;增加在極端自然災害時的應急補水措施;在現有電源可靠性基礎上,增加在極端自然災害時全廠斷電情況下的臨時移動電源;增加乏燃料水池的應急監測裝置;增加應急情況下的氫監測和控制設施;保證應急控制中心在極端自然災害時的可居留性;應急輻射環境監測改進,保證在極端自然災害時監測的可靠性;建立外部災害的預警及制定防災預案;制定嚴重事故管理導則、極端災害緩解導則等措施。
我國吸取福島核電事故的教訓,根據在建核電站建造程度不同,已經采取相應改進措施,防范極端自然災害可能帶來的安全隱患。
記者:中國核電的“后發優勢”體現在哪些方面?
葉奇蓁:目前,我國核電機組大多采用上世紀90年代以后的新機型,稱為二代改進型,技術水平達國際同類先進?;緦崿F自主設計、自主制造、自主建設和自主運營,建成了完整的核燃料供應體系。在運、在建電站安全性能都大大提高,堆芯損壞概率(CDF)、放射性早期大量釋放概率(LERF)、放射性大量釋放概率(LRF)接近三代安全技術水平。在運核電站的年負荷因子達到85%90%,也就是除了換燃料的時間外,基本都是在正常運行。
對于運行核電站,總體上是安全的,核安全監管是到位的。預防類似福島核事故,已經有短、中、長期計劃和相應對策;每個核電站都有針對性的改進措施。全部核電機組運行水平均在國際中上水平。
目前,我國大陸地區已投入運行的核電機組共15臺,迄今從未發生過國際核事件分級(INES)2級及以上的運行事件,也從未發生過對人員或環境造成污染和危害的事件。核設施周邊的輻射環境水平始終保持在天然本底漲落范圍內。盡管我國運行核電機組數量不斷增加,但運行事件數量卻呈現總體下降趨勢。
在建核電站進展良好安全、質量受控。中國核電的“后發優勢”有技術成熟度和工程建設水平上的明顯特征,吸收了國內國際上的經驗反饋,運用了當前科技發展的新成果,在設計上采取了一系列改進,提高了安全水平,優于現役國際同類核電站。同時,設備國產化率達到80%左右,工程建造質量受到嚴格控制。
“必須采取最嚴格的安全措施
記者:保證核電站及環境安全具體有哪些要求?
葉奇蓁:有三項基本要求:一是反應堆安全停閉。反應堆一旦出現故障,反應堆要停下來。如果出現事故,里面還存在核反應,熱導不出來了,事故會越來越大;二是確保反應堆余熱導出。核電站跟火電站不一樣,火電站停止燃燒就沒有能量了,最多潛熱而已,核電站還有一些余熱,大概是原功率的6%7%,一天左右衰退到1%2%,300萬千瓦熱功率的核電機組的6%相當于18萬千瓦,這是相當大的數字,所以一定要把這些能量導出來;三是放射性安全殼內包容。如果遵守了這三條原則,即使發生任何事故,也不會對環境發生影響。
記者:我國的核電設計中采取的安全措施具體包括哪些?
葉奇蓁:核電設計必須采取最嚴格的安全措施??沟卣鹪O計方面:廠址必須遠離斷層,具備抗安全停堆地震的能力,其年超越概率為0.01%,廠房的地基應安放在基巖上,中國的設計是這樣的。而日本的設計很有爭議。日本的東海岸正好處于亞洲和太平洋板塊的交接處,日本人也承認不應該在這里建核電站,美國人說在美國一定不會出現像福島第一核電站一樣的核事故。
在防洪水要求方面:福島第一核電站地震破壞的一小時之內,安全保護系統及應急電源是正常工作的,如果沒有海嘯的話,福島第一核電站也不會出現核事故,我們看到5、6號機組沒問題。在基準廠平面上的應急電源沒有被水淹的機組沒問題,而被水淹的機組出問題了,所以我們要考慮外部洪水事件組合。包括最高天文潮、可能最大風暴潮(臺風)、海嘯、海平面上升、暴雨洪水、上游潰堤,以及波浪影響,超越概率為0.1%,使廠坪高于基準洪水位,即干廠址。什么是干廠址?就是在最大的洪水面前,淹不到。
電源可靠性方面:每個機組兩臺主廠用變壓器,從主網供電;一條專用后備外電源及兩臺備用廠變;兩臺核安全級的應急柴油發電機,提供應急電源;廠區還設置一臺附加柴油發電機,提供后備應急電源。
防氫爆措施方面:設有氫濃度測量裝置,監測氫濃度;配有移動式氫復合裝置,現增加非能動氫復合裝置,以便隨時進行氫復合。
防止安全殼超壓失效方面:設置安全殼過濾排放系統,過濾掉放射性雜質、氣溶膠、元素碘,然后再經金屬棉過濾,排入大氣,既防止安全殼超壓,又避免污染環境。
防止壓力容器超壓和高壓熔堆方面:設置穩壓器快速卸壓系統,在嚴重事故情況下迅速降低壓力容器的壓力。
除了這些措施外,現在正在開發堆腔注水系統,防止堆芯熔融物泄出壓力容器。
實現核電安全高效發展
記者:核電技術路線的選擇是爭論比較多的話題,我國在技術路線的選擇上主要有什么考慮?
葉奇蓁:我國中長期核電發展規劃(2005—2020)確定了“堅持發展百萬千瓦級先進壓水堆核電站”,“按照熱中子反應堆—快中子反應堆—受控核聚變堆三步走”的核電發展戰略,使我國盡快實現先進壓水堆核電工程設計、設備制造、工程建設和運營管理的自主化,形成批量化建設中國品牌先進核電站的綜合能力,實現核電技術的跨越式發展,趕上世界核電先進水平。
目前,我國核電發展的技術路線主要包括幾個方面:一是繼續堅持壓水堆堆型路線,二是以三代先進壓水堆作為我國核電機組系列化的基礎,三是適當建造一批二代改進型的壓水堆機組,四是跟蹤研究借鑒其他堆型的第三代先進核電技術,五是跟蹤第四代核電技術和堆型的研究和開發。
記者:在剛才提到的技術路線中,壓水堆多次被提到,有什么特殊的考慮?
葉奇蓁:中國近30年來建造運行的機組,除了兩臺是重水堆外,其余全部為壓水堆機組。中國目前在核電技術、制造、營運等方面建立的基礎也是以壓水堆為主,繼續堅持壓水堆路線對于我國核電持續發展最為有利。
從安全性上看,壓水堆核電站有四道屏障,核裂變產物是固定在這四道屏障之內的。
第一,二氧化鈾芯塊能包容98%的裂變碎片及其裂變產物;核裂變以后,鈾原子分裂為兩個碎片,及兩到三個中子。這兩個碎片有放射性,放射像α射線、β射線、伽馬射線等,裂變以后,碎片會在二氧化鈾的芯塊中,不會溢出來,芯塊不熔化,放射性的碎片會保留在二氧化鈾的芯塊中,二氧化鈾本身就起到了包容裂變碎片的作用,但裂變產物是隨機的,可能有2%是氣態的,98%的裂變產物是固態的,氣態的可能會跑出來。
第二,鋯合金包殼管把燃料和裂變產物封閉起來,里面留有小小的空間,且空間里有彈簧,氣態裂變物聚集在頂部,儲存起來,包殼管不破,氣體就不會出來。
第三,壓力邊界能包容帶有放射性的高溫高壓冷卻劑。壓力邊界內的水在150個大氣壓下工作,工作過程中不容許有泄漏,因為冷卻劑水有放射性,核電站投產時,試驗過219個大氣壓,是實際壓力的1.33倍,保證不泄漏。
第四,安全殼能抵御外部破壞,如龍卷風、飛機撞擊等,還能在嚴重事故下防止放射性外泄。內面襯有6毫米厚的鋼襯里,焊接成一體,外面是1米厚的預應力鋼筋混凝土,運行的時候是封閉的。
記者:目前,世界上壓水堆三代核電主要在中國建設,其安全性方面又有了怎樣的改進?分別有什么特點?
葉奇蓁:目前世界上在建的壓水堆三代核電主要有AP1000和EPR兩種,壓水堆三代核電機組全球總共在建8臺機組,中國占6臺,中國處于領先地位。AP1000的4臺核電機組全部在中國建造。EPR核電機組在建工程一共四臺機組,一臺在芬蘭,仍未建成;一臺在法國,兩臺在我國的臺山。目前臺山EPR項目建設順利,一號機已吊裝安全殼穹頂,進入全面安裝階段??赡軙^法國機組工程進度。
AP1000具有非能動安全系統、嚴重事故預防和緩解、雙層安全殼、全數字化儀控和先進控制室、模塊化施工等特點。其非能動安全系統包括非能動安注以及非能動余熱排放系統、多級自動卸壓系統、非能動安全殼冷卻系統。這一系統的設計使設計基準事故和超設計基準事故的處理和緩解,以及事故后衰變余熱的導出不依賴依附于電源系統的能動設備,同時使事故工況下大氣成為最終熱阱,而不需要泵送冷卻水排除事故中釋放的熱量。嚴重事故預防和緩解方面主要采用了堆腔淹沒技術、安全殼內氫點火和氫復合系統。
EPR具有高功率(1500MWe1700MWe)、4通道安全系統、嚴重事故預防及緩解、全數字化儀控和先進控制室、模塊化施工等特點。EPR使堆芯熔化概率降低到10-6/堆年以下,并能實現在發生嚴重事故時,緩解事故后果,不使放射性污染環境。從實際上消除放射性事故對環境的影響。
AP1000和EPR型等核電機組是上世紀90年代以后國際上開發的新一代核電機組,從設計階段就比較充分地考慮了嚴重事故的預防和緩解,設計安全水平進一步提高。我國正在對引進的三代核電技術進行消化吸收,根據自身的經驗特點開發新的三代機型,形成批量化建設中國品牌先進核電站的能力。這將更有利于我國核電安全、高效、有序地發展。(來源:《瞭望》新聞周刊)

 

 
 

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