核电安全及三代核电_核安全文化国家核电

2020-02-28 其他范文 下载本文

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核电安全与三代核电

郑 岩

核电是人类利用能源重要组成部分,在石化能源探明储量有限、环保要求严格的今天,显得核电发展尤为需要。

核电是五大能源的载体,在可控状态的核电工艺,是原子能、热能、动能、机械能、电能同时转换,输出洁净能源广泛利用,为人类造福。

核电是潜在的危险源,一旦出现较大事故,其危害严重和惨烈、沉痛而深远、广泛又无法逆转。核电的安全要万倍警觉、千倍防范、百倍布控,力求核事故伤害和财产损失在有限范围内。

核电是科技进步的标志,从1938年德国发现核裂变,到1939年法国居里和意大利费米证实裂变链式反应,至1942年费米实现裂变反应可控。核能首先被战事军用,延至1950年方转为和平利用,出现核能发电技术。历经一代、二代核电的实践和改进,安全风险在逐步缩小,设施完备在不断增多;人类在核电灾难后,认识更清醒,设计更合理,审批更慎重。现在,启动第三代核电,研发第四代核电,是全球利用核能向安全王国大步跨越。

一、核电安全是全球顶级事项

核电事故的偶然性、必然性、危害性众人皆知;各国重视核安全,政府关注核安全,人们恐惧核事故,担心核辐射后患,这是客观事实。因为核泄漏事故较其他事故的危害和影响广、深、大、长、远。由于核电事故的影响,英国核电停建十多年,美国冻结新建核电30年,因福岛核电事故,我国于2011年3月16日理智的缓建十多座核电站,停止审批核电新项目,待《核电安全规划》出台方可复原,这是为子孙后代负责的明智之举。

对核电的BOP的安全,要认识安全原理,分析事故规律,掌握安全辩证法,剖析事故因果关系,知晓多重原因论,抑制危险源扩延,预测事故链生成,防范能量逸散,避免误入禁区等,是各国共同研究安全的永恒课题。对核岛及其相关系统,更要加倍、深化、细致研究核安全理念,设计更完善、更有效、更信赖的核安全设施。这是全球人类的共同期待。

4、核电核乏料处置:有较大辐射能量的核乏料目前是深埋在千余米的地下处置库或再利用。美国、日本、前苏联等国家的核乏料的核辐射已有过公害,运行了半个世纪的强国核乏料却没进入地宫正寝,快速禁锢。中国不能走他们的老路,建设费用虽昂贵,地下核废料处理库的选址、审批、建设刻不容缓。打破西洋和东洋的框框,走中国之路,早期建设,迎接核电运营高潮的到来。同时加速快中子堆核电站的规划与建设,提高核燃料利用率,减小核乏料数量。

三、核电核泄漏事故等级

按国际原子能机构制定的《国际核和放射事件分级表》标准,核泄漏事故共分7级。

1级2级:轻微、局部泄露;3级:较重泄露。(1-3级为事件级别)4级:对场外不会造成明显危险的事故。核设施有部分损坏,堆芯部分熔化,和(或)一名或多名工作人员遭受很可能致死的过量辐射。有辐射物外逸,辐射剂量超标,对人构成伤害。

5级:具有场外风险的核事故。导致核装置严重损坏,和(或)外泄的放射性物质活度达到一定水平放射性物质“释放量有限”,可能需要部分执行应急计划对策。核设施损坏面较大,对周围环境造成核辐射污染。(如1979年美国三哩岛核电事故)

6级:重大核泄漏事故;有“相当数量”的放射物外泄。可能需要全面执行应急计划对策,严重的健康影响。(如1957年苏联车里雅宾斯克核废料事故)

7级:特大核泄漏事故。涉及放射性物质“大量外泄”。按放射性核素碘131换算,放射物质活度达到每小时数万万亿贝克勒尔;可能有急性健康影响;大范围地区有慢性健康影响;有长期的环境后果,对公众健康和环境造成广泛影响。(如1986年前苏联切尔诺贝利核事故和2011年日本福岛核电站事故)

四、核电安全常规评价

遵照墨菲法则、遵循逆向思维、考量战事要素、防控恐怖袭击等,要从事故理念、设计标准、选厂方略、设备功能、自控逻辑、软件管理、防

2011年3月11日福岛核电站事故:没有抵挡巨浪围堤、没有可靠备用电源、防止事故扩大的决策失误等原因,海啸降临之际,直毁福岛核电站,成为核害之源。

暴力行为引发的核电事故:

1987年11月17日,伊拉克飞机轰炸伊朗南部在建的布歇赫尔核电站,三天两炸,包括核专家及德国工程师等11人身亡,数人受伤。若运行的核电被狂轰,其后果不想得知。

人为事件导致的核电事故:

1957年英国的温德斯凯尔核电站事件,英国十几年核电发展停滞不前。1979年3月28日,美国宾夕法尼亚州的三哩岛核电站,2号机组反应堆燃料棒发生熔毁及核泄漏事故,惊动白宫,总统前往,人员疏散。由此美国30年核电建设叫停;此间,美国核能界只好走增容延寿的危险之路。

1986年4月26日,在乌克兰境内的切尔诺贝利核电站发生了世界最严重的核岛爆炸事故。先后6万多人受核辐射死于非命,百年噩梦挥之不醒。

历史长河里:十字军东征能否再现,希特勒式狂人能否再生,萨达姆式肆疟核电站能否重演,美国百层国贸双塔会否再袭陨落,美国五角大楼能否再次撞毁,这些智者难以预料;地壳板块微动,两极冰山溶化,浅层地震,近域海啸,谁能阻挡。

上述极端事件有铁的事实,事故灾难令人战栗,我们要温故知新。为此,我国不能否定核电建设和运营的规划前景。但是,前车之鉴却提示核电审批决策层,除常规核电安全风险评定外,核电站应建在何处,必须认真思索。无论在沿海还是在内陆,不应在人口稠密处、民众饮水之源旁,建起新的核电站,也包括安全裕度较大的第三代核电站。

六、核电回顾与展望

2010年底世界运营核电机组442台,总装机容量3.7亿千瓦,发电量占世界发电总量的16%。我国运行核电机组13台,装机1080万千瓦。美国有核堆64座,75.7%建在内陆,封杀新建核电30年后又重新启动;前苏联核电站建在内陆100%;我国内陆5座核电正在安全论证;世界各国建设先

经验。我国已掌握了现在普遍采用的压水堆二代改进技术。

第三代:先进轻水堆(ALWR):ABWR、APWR、System80+、AP600、AP1000、EPR及沸水堆:SWR-1000、ABWR-Ⅱ及ESBWR。

在第三代核电发展中,世界出现两种走向:

欧洲型:法、德合作开发的欧洲动力堆EPR。它立足于成熟技术、逐渐演进,加大堆芯安全裕度,增加能动安全系统,增强严重事故预防,强化缓解能力,提供数字化、信息化、模块化,加大机组容量规模效应。称欧洲第三代核电为改良型,芬兰正在建造世界上第一座EPR核电厂。

美洲型:美国西屋公司研发的以非能动安全系统、简化设计、简约布置、模块化建造为主要特色的APl000。采用加压气体、重力流、自然循环流以及对流等自然驱动力;无需运行人员操作,安全支持系统就能保证安全运行,赢得3昼夜特别处置时间。因其融入新概念而称为革新型。我国三门核电厂1号机组的建设将成为APl000的世界首堆工程。

第四代:规划包括超临界水堆在内的6种堆型。技术更先进、安全更可靠、裂变转聚变;燃料利用率高,由1%到90%的飞跃,大大减少核乏料数量及处置。我国已加入了研发行列,已安排了超临界水堆关键科研课题的基础研究项目。

八、第三代核电非能动技术

我国田湾核电站和法、德设计的EPR采用双层安全壳。美国西屋公司的APl000则采用全新设计的非能动冷却安全壳及其辅助系统。

1、PA1000的电厂主要参数

设计寿命60年,电厂利用率93%,输出电功率1117MW,核蒸汽供应系统功率3415MW,电厂效率32.7%,设计地震烈度(地面加速度)0.3g,换料周期18个月。

核蒸汽供应系统:额定蒸汽流量1888.7kg/s,蒸汽压力5.61MPa,蒸汽温度271℃,给水温度226.7℃;蒸汽发生器△125型:设计压力一次侧17.13MPa、二次侧8.17MPa;在RCS(反应堆冷却剂系统)稳定运行工况,冷却剂压力15.5MPa;设计温度一次侧343.3℃、二次侧315.6℃。

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