來源:中國核電信息網 作者:彭士祿 張祿慶 發布日期:2011-04-20
筆者在上一篇文章(“日本福島核電廠嚴重事故及其原因分析”)中,將這次核事故定性描述為一起由極端外部事件疊加,導致全廠斷電而引發的群堆共模嚴重事故。亦即由于超強地震與超高海嘯共同作用,導致出現全廠斷電;長時間的全廠斷電引發了同一廠址的多座反應堆同時發生類似的嚴重事故。這次事故的危害已被定為最嚴重的7級。它不僅再次證明比設計基準事故更可怕的嚴重事故是可能發生的,更為重要的是由于這次事故的新特點,在投運核電機組運營管理與嚴重事故操作程序編制、現在通行的一些核安全設計理念、多堆廠址的安全管理、如何恢復公眾對核電的接受心理等方面提出的新課題,將是核電今后進一步發展必須正面應對的挑戰,將對全世界核電今后的發展產生重大影響。國務院常務會議通過的“國四條”對今后一段時期我國核電的發展提出了要求。政府有關部門與核電界正好利用這次機會,對前一段時間我國核電的發展,進行冷靜的反思。本文試圖就以上挑戰和影響談些看法。不妥之處,歡迎批評指正。
1.必須確保投運核電廠的運行安全
這次福島嚴重事故給電廠周邊地區的公眾健康、日常生活、生態環境,特別是海洋衛生造成了極大的危害。嚴重后果再次給人們敲響了警鐘:核事故無國界,“一家出事故,大家受牽連”。核安全是核電廠的生命線。確保投運核電廠的運行安全,無論如何強調都不過分。
本屬一家的中核集團與中廣核集團的各核電機組運營單位對此始終保持著清醒的頭腦和高度的警惕。自我國大陸第一座秦山核電廠和第一座大亞灣商用百萬千瓦核電廠投產以來,所有投運機組的安全運行業績良好,從未發生過2級以上的核事件。能取得這個良好業績,主要來自于以下四方面的貢獻:
(1)政府高度重視,核安全標準國際接軌
我國自核電發展伊始,就十分重視核電的安全性。國務院更明確地提出了“安全第一”的方針。當安全問題與其他問題發生矛盾時,要求首先保證服從安全的需要。1984年10月,國家核安全局正式成立,主要承擔民用核設施的核安全、輻射環境監測、放射性廢物管理、核材料管制和核承壓設備的安全監督,民用核設施安全許可證審批、監督檢查,參與核事故應急等工作。國家核安全局在上海、深圳、成都和北京設有4個地區核安全監督站。
在國家核安全局的統一領導下,我國以國際原子能機構(IAEA)1986年版的核安全法規為藍本,并參考了美國等核電先進國家的相關法規和實踐經驗,編制并基本形成了我國的核安全法規體系,并在2004年實現了全面升版。迄今已建立起包括《環境保護法》,核設施、核材料和核事故應急三項管理條例,有關核電廠選址、設計、運行、質量保證和放射性廢物管理等安全規定,以及基本上覆蓋了核安全監管的各個方面的上百個部門規章、核安全導則的核安全法規體系,實現了與國際接軌。這就為核電廠從項目策劃到核電機組退役的全過程管理工作奠定了完整的法律依據。
例如,我國的《核電廠選址安全規定》就是針對陸上固定式熱中子反應堆核電廠廠址提出安全要求的法規。這本法規是參照IAEA的實施法規編寫而成的。該規定為評價核電廠和廠址互相影響提出了最低的安全要求,以保證核電廠與廠址的綜合影響,不致構成不可接受的放射性事故的風險。根據該規定,我國核電廠的選址相當保守、安全。針對抗震條件,首先采用排除法,廠址不考慮火山、地震多發和高震級地區,避開地質斷裂帶和人口稠密區。再對候選廠址查閱所有的地震歷史記錄,在該地區歷史上發生過的最高地震烈度等級上再提高一級作為電廠的設計基準地震等級,發生更高級別強震的可能極低。例如,廣東大亞灣周邊地區歷史上最高發生過5級地震。所以,大亞灣核電廠的設計基準地震等級定為6級。大亞灣周邊20公里范圍內沒有能動斷層,地殼安全穩定。此外,要求核島座落于完整的基巖上,對提高抗震能力十分有利。資料表明,同屬日本東電的福島核電廠與柏崎-刈羽核電廠的設計抗震等級也不一樣。
至于這次核事故中萬眾矚目的海嘯,我國核電廠設計中也已經予以充分考慮。標準要求核電廠址要按照“干廠址”設計,即場地平面不會積水。在考慮該廠址所在地歷史上發生過的千年一遇最大洪水、天文潮、臺風、龍卷風、海嘯等分別引起的水位增高的疊加后,再加上一定的余量(1m左右),作為該廠址的零標高超過當地海平面的高程。這種考慮也是合理、保守的。由于我國沿海核電廠所在地區不是地殼板塊的邊緣,也不在斷裂帶上,大陸架延伸較遠,近海的海水不深,廠址所在地歷史上未發生過淺表強震,不具備出現大海嘯的前提條件。例如,秦山地區歷史最大海嘯僅有半米高。
所以在我國沿海核電廠址附近同時出現福島那樣的強震加超高海嘯的可能性極其低微,由此引發所有安全級應急柴油發電機組同時失效幾乎不可能。盡管如此,中核集團在安全自查中,仍然決定在秦山地區考慮適當加高廠址防波堤,在廠內高處再設置一臺總備用的應急柴油機組等超保險的安全措施。
(2)我國核電技術起點高
我國大陸的核電發展,從一開始就選定了實際應用最廣泛的壓水堆技術路線。因為我們起步較晚,因而就避免了一些在設備與系統設計、材料選擇等方面國外曾出現過并已有定論的問題,各種改進均已被充分吸納,少走了不少彎路。我國不僅在已有的軍用動力堆技術基礎上,自行設計、建造了30萬千瓦機組,而且通過對當時引進的法國M310機型的消化吸收,國內核電設計能力取得了顯著進步。在上世紀80年代專門組建的核動力運行研究所(RINPO)已成長為核電廠運行技術支持的中堅力量,在核電廠在役檢查、質量保證、人員培訓、運行經驗反饋等方面發揮著重要作用。從服役年限上看,我國投運的核電機組屬于運行壽命的最佳時期。
(3)核電技術持續改進
我國核電是伴隨著改革開放的春風發展起來的。通過國際交流、對國外先進技術的消化吸收,我國核電界持續進行著對投運核電機組的技術改進。在先進堆芯核設計與堆芯燃料管理新技術的采用、先進燃料組件的使用、概率安全評價(PSA)方法的推廣運用、電廠儀表和控制系統從模擬量向數字化的改造、機組總體布置設計等重大技術改進或升級換代方面取得了很好的效果,機組面貌大為改觀。一些預防和緩解嚴重事故后果的安全措施,如自動泄壓系統、非能動堆芯應急冷卻系統、可以有效防止氫氣爆炸的氫復合系統,以及安全殼泄壓過濾系統等,在投運與在建的二代改進型機組的設計框架內都盡可能地得到應用,使得我國在建的二代改進型機組成為當今世界二代機組中最安全、最經濟的機型。
我國引進的AP1000和EPR三代機組正在建設,三代壓水堆技術被揭開了神秘的面紗。國核技在AP1000技術基礎上研發的CAP1400正在開展初步設計。除上文所述的技術改進外,另外一些預防和緩解嚴重事故后果的技術,如安全殼內置換料水箱、堆芯熔融物壓力容器內滯留(IVR)技術或堆芯捕集器、雙層安全殼等,在中核集團和中廣核集團自主創新的三代設計中都得到了相應的應用。我國還開展了第四代核能系統的基礎研究,并取得了可喜的成果。
(4) 核安全文化建設得到高度重視
一座核電廠能否安全、可靠、經濟地運行,不僅取決于設計,而且與設備制造質量、土建安裝、建成后的運行管理、操作人員的運行素質與水平密切相關。因此,我國核電營運單位都高度重視全體員工的核安全文化建設,牢固樹立“安全第一”、“質量第一”的意識,確保核電廠的安全穩定運行。
以核電廠關鍵崗位——反應堆操縱員和高級操縱員的培訓與取證為例。在我國,反應堆操縱員必須具有大專以上文化程度或同等學歷;經過課堂理論、全范圍模擬機運行操作培訓,達到所要求的學時數后,再經考核合格方可獲得國家核安全局頒發的操縱員執照。而高級操縱員還必須在此基礎上再增加擔任操縱員二年以上且成績優秀的要求。為了滿足這些要求,秦山核電廠和大亞灣核電廠的首批操縱員都曾送到國外核電廠接受長期培訓。各座核電廠均設置了包括全范圍模擬機在內的完整的一套操縱員培訓設施。在工作中還不斷有復訓的要求。
2. 福島事故后的安全設計技術面臨新挑戰
筆者認為,日本福島核電廠嚴重事故打破了業內人士過去的兩大思維定式:一是認為地震與全廠斷電事故不可能同時發生,二是同一廠址上的數臺機組不可能同時發生類似事故而釀成大禍。從而引出一址多堆廠址的輻射安全管理新課題。早期沸水堆設計也暴露出相當嚴重的安全問題,特別是在發生全廠斷電與小坡口失水情況下,事故處理操作規程以及發展成為嚴重事故的處理程序的制定、如何確保安全殼這到最后的安全屏障的完整性等。所有這些新挑戰將對世界核電安全設計理念和安全設計標準,以及核安全技術研發等產生重大影響。國家有關部門正根據國務院常務會議的指示精神,加緊編制我國的核安全規劃。IAEA也將在近期召開專題會議研究這些問題。如何理性地制定新的核安全標準,世界各國政府、業界和公眾都將對此十分關注。筆者認為,現在對各國領導人和廣大公眾,不僅要讓他們了解反應堆堆芯熔化的可能性小到“萬年一遇”或“十萬年一遇”,更重要的是讓他們相信:無論什么原因造成堆芯熔化,都可以確保安全殼的完整性,確保事故對公眾和環境不會造成危害。核電界應當理直氣壯地宣傳:如今的核電技術確實能夠做到這一點。
3. 對核電在我國能源供應與環境保護中作用的認識不應動搖
這次福島核事故發生后,美、俄、法等核電先進國家的政府領導人紛紛發表講話,表示堅持發展核電政策的態度。核電在我國能源供應中的作用可以從需要和可能兩個方面來分析。
對積極發展我國核電的必要性和緊迫性,已經在政府、企業內外形成了上下一致的共識。與其它非化石能源相比,核電技術成熟、可大規模提供穩定的電力供應,是調整電力結構、保障電力供應最為有效的替代能源。從我國社會和經濟全面、協調、可持續發展的需要來看,要實現到2020年非化石能源占一次能源15%的目標,發展核電是唯一現實、可行的選擇。但目前核電裝機只占全國電力總裝機的1.1%,規模實在太小,應當有一個較大的發展,不存在發展規模超過需求的問題。
再從可能性來看,我國核電設計、制造、土建安裝、研發能力大大加強;近年來我國核電國產化水平大幅提升。二代改進機型的關鍵設備國產化率已達80%以上。三代核電機組所需的超大鍛件等關鍵部件的制造也取得了突破。我國已具備成套供應二代改進型百萬千瓦核電機組的能力;核燃料供應、人才隊伍建設等問題,已從政府部門、核安全監管機構和核電企業三個層面上得到持續的高度重視,并已采取了切實有力的措施,不太可能成為不可解決的制約因素。
上文已分析了我國投運和在建的二代改進型核電機組的安全性是有充分保證的,今后的技術發展方向也是明確的。因此,筆者堅信,我國積極發展核電的方針,不應該因為日本福島核電廠嚴重事故的發生而動搖。
4. 切實加強國家對核電行業的監管與領導
日本福島核電廠嚴重事故再一次讓人們了解了核電這個行業的特殊性。正常運行時萬事大吉,人們常戲稱核電廠為“印鈔機”。可一旦出了事故,則是震動全國,政府主導事故處理,世界矚目這只傷人害命的電老虎。這次人們也許能從事故處理過程中,對核電姓“電”還是姓“核”的爭論悟出一些道理。
回顧我國核事業的整個發展歷程,從當年舉國齊心,以超過別人的速度迅速完成“兩彈一艇”從無到有的研制,到如今核電從“一統天下”到“雙雄分治”,又到“三足鼎立”發展到“群雄逐鹿”的體制變化以及“九龍治水”的行政管理方式,真是感觸良多!追溯這種變化的原因,人們可以舉出政治、軍事、經濟、外交和科技等等的因素,筆者只想從法制角度出發,呼吁盡快出臺原子能法。
原子能法是原子能領域的基本大法,在核立法體系中,原子能法在世界各國都被認為是最高層次的法律。它是制定行政法規、條例、規定、導則和標準的主要依據。凡與之有抵觸之處,一律以原子能法為準進行修改。目前世界上主要的核電國家,如美國、英國、日本、德國、俄羅斯、印度、加拿大等十多個國家已經制定了原子能法。
原子能法內容涵蓋原子能的研究、發展、應用和安全監管等方面,對原子能主管部門和安全監督機構的職責和權力、核科學研究與產業發展、核礦藏的開采、核材料管制、核設施的監督和管理;核廢物的處理和處置、輻射安全、輻照裝置和放射性同位素的應用、核事故應急管理和核損害賠償、國際合作與交流等均有明確的規定。為了促進原子能的研究、開發和利用,推動原子能事業的發展,保護資源、環境和公眾健康,理順政府各部門之間的職責分工,加速本國現代化和法制化建設,必須制定原子能法。我國已經編制完成原子能法初稿,只需要根據具體國情作進一步修改即可發布施行。
5.加強核能科普宣傳是提高核電公眾接受性的關鍵
二十世紀的物理學對人類社會產生最重要影響的發明莫過于核能的利用。“二戰”中兩顆原子彈的毀傷、戰后核潛艇、核航母的核威懾,以及核電對人類文明做出的巨大貢獻和三次嚴重事故的慘痛教訓,使得人們對“核能”這柄雙刃劍產生一種神秘和恐懼感。我國核電發展三十多年來,各核電廠都開展了大量的科普宣傳活動,取得了一定的成效,但總體而言尚有很大的改進空間。從這次波及全國的搶鹽風潮就可見,要使人們從一知半解、似懂非懂提高到理性地對待核電的利益與風險,還要做相當多的工作,應當講究科普宣傳的人性化與多樣性。當然,歸根到底還是要確保運行核電廠的安全可靠,讓事實說服公眾。
6. 加強國際核能合作,共渡難關
這次福島核事故的善后處理將是一件十分艱難的工作。尤其是由于難以實現這幾臺失事機組燃料組件的冷卻循環,將不可避免地繼續產生大量的放射性廢水,也存在泄漏到海洋環境的風險。日本政府與東京電力公司應當做好放射性廢液的收集與水泥固化后處置,切記不可再往海洋超標傾倒。如果需要,我們也可以提供力所能及的相應的幫助。
由于日方公布的電廠事故資料不盡完整,中核集團應當利用參加世界核電營運者協會東京中心(WANO-TC)年會的機會,更加詳細、準確地了解事故全貌,便于進行事故分析與經驗反饋。同時,我國核電界也應做好參加IAEA國際專題研討會的準備,與各國同行共同分享從福島核事故中吸取的經驗教訓,研究今后核電的安全設計標準,進一步提高核電的運行安全,攜手合作,共克時艱,繼續推進核電的復蘇。
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