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对中国核电安全发展的思考

日期:2012-4-16

国务院研究室综合司副司长 范必

 

当前,中国核电发展总体形势良好,虽然存在一些安全风险,但不能因噎废食。
  【编者按】
  福岛核事故的发生,将核电安全推至舆论焦点,安全问题也成为核电发展关键。福岛核事故一周年之际,我国核电安全所面临的挑战有哪些?又需采取什么措施予以应对?国务院研究室综合司副司长范必提出了他的观点。
  
  一、确保核电安全必须采用先进技术
  从表面上看,福岛核事故的起因是九级特大地震引发的海啸,是不可抗力造成的。但国际原子能机构认为,任何事故都是可以避免的,关键是要采用先进技术与进行科学的管理。因此,对核事故原因分析,不应停留在自然灾害层面,而应当从核电站安全系统技术特点等方面进行深刻反思。
  造成这次福岛核事故,有企业应急措施迟缓、政府监管和反应不力等原因,但从根本上看,能动型安全系统失灵是主因。按照核电站的运行规则,出现事故后首先要实现停堆,然后将堆芯余热导出,这是确保核电站安全最关键的一步。如不能及时导出余热,就会发生堆芯熔化,严重的会引发爆炸、泄漏。在解决余热导出问题上,有两种技术路线,一种是能动型安全系统,一种是非能动型安全系统。能动型系统主要依靠外部电网或备用电源驱动,一旦全厂失电,冷却系统即告失效;非能动系统不依赖电源,而是依靠重力、对流、蒸发、凝结等物质固有的自然规律来带出余热。福岛核电站使用的是能动型余热导出系统,地震后反应堆实现了自动停堆,并利用柴油机驱动冷却系统工作。然而一小时后,海啸摧毁了柴油发电系统,导致其后一系列严重事故。
  上世纪六七十年代全球开发的核电站,包括压水堆、沸水堆、重水堆、石墨堆等,使用的都是能动型安全系统,这些电站占世界在役核电站的绝大部分。核电界早已认识到,“能动型”安全系统在失去电源时存在“不能动”的隐患,虽然出现的概率很低,但必须予以解决。前苏联切尔诺贝利和美国三哩岛事故后,美国和欧洲分别制定了核电用户要求文件(URD和EUR),明确要求新建核电站堆芯熔化概率和大量放射性物质向环境释放的概率,要比原有核电机组降低两个数量级,以预防和缓解严重事故。符合这一标准的核电技术被称为三代核电技术。
  经过长期探索,科学家对能动型安全系统作了很大改进,有的新建机型达到了三代标准,如法国的EPR。同时,科学家开发出了不依赖电力的“非能动”核电技术,极大地提高了核电站的固有安全性,成为第三代核电技术的重要发展趋势。目前,具有代表性的机型有美国西屋公司开发的非能动先进压水堆AP1000,以及GE与日立联合开发的经济简化型沸水堆ESBWR,俄罗斯开发的半非能动型压水堆等。中国在第三代核电招标中,经过多方比选,引进了AP1000机型。一旦发生事故,可以在72小时内无需电源和人工干预而自动冷却,遇到类似日本这次自然灾害能够避免发生重大核事故。同时在抵御恐怖主义、人为破坏核电站方面也有相当优势。这次事故表明,以非能动技术代替能动技术将是核电发展的主要方向,我国应当统一技术路线,坚持引进消化吸收AP1000技术,并自主开发新的机型。
  一些人士担心,AP1000虽然安全理念先进,但最早也要在2013年建成发电,在首堆没有建成、其它国家没有运行经验的情况下,我国批量建设AP1000是否可行。经专家研究认为,这是完全可行的。因为AP1000的核蒸汽供应系统(除主泵外)都是基于二代的成熟技术,AP1000与二代的差别主要是安全系统。AP1000的非能动安全系统已在美国经过严格的台架实验验证,获得了美国核管会的审查批准,二代技术能动型安全系统也是采用同样的方法进行验证。所有的核电安全系统,不论是传统的能动型的还是新的非能动型,都无法进行事故实况下的破坏性试验。即便AP1000运行若干年,对验证非能动的安全系统也没有实质意义。国际上以往推出的新机型,都是在首堆建设的同时梯次推进、批量化建设。如法国的EPR,在芬兰首堆建设的同时,在法国、中国、美国、印度进行批量化建设。我国AP1000依托项目一次建设4台,事实上已开始批量化。目前,美国已有6台AP1000项目签订了EPC总包合同,14台正在申请建造许可证。随着主泵耐久性实验的完成,AP1000进行批量化建设时机已经成熟,条件完全具备。
  二、我国核安全面临的挑战
  经过长期努力,我国建立了符合国际标准、比较完善的核安全管理和核事故应急体系,核电建设和运行总体上保持了安全稳定。但是对安全问题仍然不能掉以轻心。近年来,我国核电呈快速发展态势。与日本相比,我国在役机组数量较少,但在建、拟建机组数量较多,安全质量控制压力持续加大,核电发展配套能力、核安全监管和应急体系亟待加强,长期安全隐患不容忽视。
  第一,采用能动安全系统的二代核电机组上得过多。在这一轮核电发展中,从2005年至今,国家已核准核电机组34台,装机容量3702万千瓦,其中28台是二代机型。另有16台机组已批准允许开展前期工作,其中12台是二代机型。其它上报国家能源局待批项目也大部分采用这类机型。这些二代机组经过改造,与大亚湾最早使用的原型堆M310相比,安全性有所提高,但仍无法解决全厂失电后会出现的严重安全事故。这些机组开工时间晚,运营周期可长达40—60年。如果在2020年建成,要到2060—2080年才能退役。在这期间,不仅二代核电已经被淘汰,三代核电技术也会逐渐落后,第四代具有固有安全性的核电技术将成为主流,甚至第五代可控核聚变核电技术也可能投入使用。由于世界各国现役二代机组大都在未来20年左右退役,之后的40—50年中,我国将成为世界上核电安全风险最大的国家。
  第二,核电安全状况与最先进的标准仍存在差距。今年3月16日,国务院第147次常务会议决定,要按照最先进的核电安全标准进行检查。这一标准应当是国家核安全局发布的《核动力厂安全设计规定》(简称HAF102)以及相关的19个导则。该标准与国际原子能机构和欧美现行的核电安全标准同步。对照HAF102,除已开工建设的4台AP1000和2台EPR机组外,其它所有的核电机组均不同程度地存在差距。在正常条件下,大部分机组能够实现安全运行,但需要持续加强监督管理,区别不同情况进行处理。
  第三,核电研发、制造、建设和监管力量跟不上。由于近年核电发展较快,容易造成安全隐患。主要是,有限的核电研发设计分散,影响了先进安全技术的标准化和推广应用。既使是二代加机组,也存在技术标准不统一,产品质量不稳定的问题。一些工程建设和装备制造企业安全意识不够强,质量保证体系不健全,重大质量问题时有发生。高端人才和专业人才不断稀释,有经验的技术和管理人才陆续退休,新人成长需要较长时间。乏燃料后处理能力薄弱,把过多的乏燃料储存在核电站,会面临福岛第一电厂4号机组乏燃料池放射性泄漏的潜在风险。尤其是核安全监管能力严重滞后,国家核安全局和国防科工局从事安全监管的人员数量不足,监管人员待遇远低于核电站工作人员,增加了吸引人才、稳定队伍的难度。
  三、当前面临的紧迫任务
  从核电发展历程看,每一次重大核事故都带来了核电技术的升级,日本福岛核事故也完全可以成为开发应用更安全、更先进核电的动力和契机。当前,中国核电发展总体形势良好,虽然存在一些安全隐患,但不能因噎废食,应当坚持“十二五”规划确定的“在确保安全的基础上高效发展核电”的方针,坚决贯彻落实国务院第147次常务会议决定精神,按照安全第一、质量第一的原则,用最先进的标准对所有的核电设施进行安全评估,加强核电设计、建设、运营的全过程管理,消除一切隐患,确保万无一失。
  第一,合理控制核电发展规模和节奏。经过这几年发展, 核电在建和核准项目规模已突破2006年制定的规划,核电企业争厂址、争项目的现象十分严重。各方面对2020年核电装机规模的预期普遍超过7800万千瓦,大多数核电业主和配套企业是按照装机1亿千瓦以上制定自身发展规划。即使在福岛核事故后,国务院常务会决定暂停核电审批的情况下,有的核电企业仍在策划继续大上二代项目,这种做法有违核电安全发展的方针。在目前国家编制核电安全规划与调整核电中长期规划中应当明确,核电发展中应当把安全放在第一位,而不是把规模、速度放在第一位。“十二五”期间应当集中力量建设已经核准和开展前期工作的项目,不再批准开展新的前期工作项目。“十三五”期间再视情况决定是否恢复审批,防止过多过快上马核电机组带来长期安全风险。
  第二,用最先进的标准对核电站进行安全审查。我国核电最先进的标准应当是《核动力厂安全设计规定》(HAF102)及相关19个导则,这一标准与国际上最先进的标准是一致的。对核电安全的评估,除了运营安全和建设安全外,更重要的是对核电站的设计进行对标审查,这样才能从根本上摸清核安全家底。对于存在严重隐患的核设施,应当立即停建或关闭;存在一定隐患,可以改进的核设施,要限期整改。此外,应对在役、在建、拟建核电站厂址发生极端灾害事件的概率进行评估,提出应对措施。
  第三,适时调整未建成核电项目的机型。为了从整体上提高核电安全水平,应当对所有未开工的核电项目进行一次评估。只要条件允许就要坚决改用AP1000机组,这类机组估计有十多台。今后新开厂址和现有厂址的后续项目,均应采用非能动安全AP1000系列机组。同时,加强大型先进压水堆重大专项研发和示范工程建设力度,尽快批准CAP1400开展前期工作。
  第四,强化核电配套能力建设与核安全监管。统筹考虑核电发展规划与人才、燃料、制造等方面的关系,促进核电装机与相关产业的协调发展。充实国家核安全局力量,使其成为具有权威性的监管机构。加快核电应急管理体系建设,核事故应急系统与核电日常管理工作应当在机构和人员上统一起来。定期开展应急演练,确保所有应急对策与措施始终处于有效状态。总结这次事件中日本的经验教训,结合我国实际情况,修订完善《国家核应急预案》。(来源:北极星电力网)
 
 

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