我国核电现状与核安全保障

2019-09-10 08:31



      我国是世界上少数几个拥有比较完整核工业体系的国家之一。中国核工业始于1955年,二十世纪五十年代后期至七十年代,核工业主要是为国防服务。在此期间建立了相应的科研、设计、建造、教育和核燃料循环工业体系,为核工业日后的发展奠定了基础。

  自1978年中国开始实行改革开放政策,核工业转向重点为经济建设和人民生活服务。二十世纪八十年代初,国务院决定建造秦山核电厂和广东大亚湾核电厂,中国开始发展核电工业。自1991年我国第一座核电厂-秦山一期并网发电以来,我国有6座核电厂共15台机组906.8万千瓦先后投入商业运行,8台机组790万千瓦在建(岭澳二期、秦山二期扩建、红沿河一期)。

  截至目前,我国核电厂的安全、运行业绩良好,运行水平不断提高,运行特征主要参数好于世界均值;核电机组放射性废物产生量逐年下降,放射性气体和液体废物排放量远低于国家标准许可限值。大亚湾核电厂近年的运行水平与核能发达国家的水平相当,运行业绩进入了世界先进行列。

  经过各有关部门的共同努力,我国已具备了积极推进核电建设的基础条件。在工程设计方面,我国已经具备了30、60万千瓦级压水堆核电厂自主设计的能力;部分掌握了百万千瓦级压水堆核电厂的设计能力。在设备制造方面,自上世纪七十年代即具有了一定的研制能力。目前,可以生产具有自主知识产权的30万千瓦级压水堆核电机组成套设备,按价格计算国产化率超过80%;基本具备成套生产60万千瓦级压水堆核电厂机组的能力,经过努力,自主化份额可超过70%;基本具备国内加工、制造百万千瓦级压水堆核电机组的大部分核岛设备和常规岛主设备的条件。在核燃料循环方面,目前已建立了较为完整的供应保障体系,为核电厂安全稳定运行提供了可靠的保障,可以满足目前已投运核电厂的燃料需求。在核能技术研发方面,实验快中子增殖堆和高温气冷实验堆等多项关键技术取得了可喜进展。

  核电安全是核电事业健康发展的关键,一方面搞好核电厂的安全运行,同时抓好在建核电厂的建设。“安全第一、质量第一”始终是中国核工业必须遵循的方针。1984年国务院决定成立国家核安全局,对民用核设施的核安全进行独立监管,建立了核安全监督体系,并确定了政府有关部门和营运单位的职责。1986年开始陆续颁布核安全法规,依法监管核安全。为了使中国的核安全要求和核安全水平与国际水平保持一致,对已公布的核安全法规和标准逐步进行修订,对修订周期较长的法规内容,以“核安全政策声明”的形式预先发布。

  在核安全法规及核应急体系建设方面,结合国内核电的实际情况,我国目前已经初步建立了与国际接轨的核安全法规体系;制订了核设施监管和放射性物质排放等管理条例,建立了中央、地方、企业的三级核电厂内、外应急体系。

  2007年10月国家发展和改革委员会制定的核电中长期发展规划(2005~2020年)指出核能已成为人类使用的重要能源,核电是电力工业的重要组成部分。由于核电不造成对大气的污染排放,在人们越来越重视地球温室效应、气候变化的形势下,积极推进核电建设,是我国能源建设的一项重要政策,对于满足经济和社会发展不断增长的能源需求,保障能源供应与安全,保护环境,实现电力工业结构优化和可持续发展,提升我国综合经济实力、工业技术水平和国际地位,都具有重要的意义。

  发展核电的重要意义是有利于保障国家能源安全。一次能源的多元化,是国家能源安全战略的重要保证。实践证明,核能是一种安全、清洁、可靠的能源。我国人均能源资源占有率较低,分布也不均匀,为保证我国能源的长期稳定供应,核能将成为必不可少的替代能源。发展核电可改善我国的能源供应结构,有利于保障国家能源安全和经济安全,有利于调整能源结构,改善大气环境,有利于提高装备制造业水平,促进科技进步。

  我们要充分认识到,建造核电厂是有风险的,首先是强放射性。在核裂变过程中,除了释放出巨大的能量以外,伴随着有大量放射性物质的生成。一般说核反应堆每1W热功率,在燃耗末期积累的放射性活度将为3.7×1010Bq(贝可,3.7×1010Bq=1Ci)。一个100万千瓦电功率的核电厂,热功率约为300万千瓦,燃耗末期积累的裂变产物放射性将高达1020Bq。当然,实际运行的情况下,核反应堆内放射性物质绝大部分都保留在燃料元件内。只要包壳不破损,芯块不熔化,这些放射性物质就不会逸出到环境中。

  其次是衰变热。反应堆停闭后,堆芯内中子链式裂变反应虽然中止,但是,裂变产物继续衰变,这些裂变产物的半衰期有的很长,射线在与周围物质作用时由于受到阻挡而释放出热量,这就是衰变热。由于反应堆在停堆后,还有一定量的功率,因此反应堆必须设置停堆余热排出系统来保证反应堆的安全。反应堆停堆后的功率,主要由缓发中子引起的裂变反应、裂变产物的衰变以及其它材料的中子俘获等因素引起的。经过科学计算,核反应堆在停堆几小时后,还有1%左右的热功率。可见核电厂即使停堆以后,在一个相当长的时间内,仍需要不断提供冷却手段,使堆芯得到冷却。

  为了达到核安全的目标,核电厂的基本设计思想是设置纵深防御设施及建立防止放射性物质释放的多道实体屏障。

  核电厂设置安全设施时采用了多层次设防的总的指导原则,这就是纵深防御原则。这一原则是针对核电厂特有的潜在的危险性而确定的。核电厂利用多层次的安全设施保护一系列的实体屏障,使得个别的人因差错或机械失效可得到补救或改正,不会伤害公众或影响环境,甚至在极不可能发生的多重失效致使实体屏障不完全有效的情况下,也能保持基本安全功能,对公众和环境只会造成极小的伤害。

  为了防止放射性物质的释放,轻水堆核电厂普遍采用三道实体屏障,即燃料元件包壳、反应堆冷却剂系统承压边界和安全壳及安全壳系统。另外,燃料芯块、反应堆冷却剂、安全壳内空间及厂外的防护距离也都可视为缓解放射性危害的屏障。正常运行时,大部分放射性裂变产物保持在燃料芯块内,部分气态裂变产物处在芯块与包壳之间的气隙内。燃料元件包壳将全部裂变产物密封在其内部,形成第一道屏障。在燃料元件包壳有破损的情况下,部分裂变产物释放到反应堆冷却剂系统,通过冷却剂的净化而控制对环境的释放,形成第二道屏障。在燃料元件包壳破损,同时又发生反应堆冷却剂承压边界破损的情况下,裂变产物将释放到安全壳内,安全壳及安全壳系统,如安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统将使裂变产物留在安全壳内,而后通过处理,控制对环境的释放。

  纵深防御原则主要通过一系列实体屏障来实施,只有在这些实体屏障全部完好且能发挥其设计功能时,才允许功率运行。对于每一道实体屏障,又要按照纵深防御原则采取一系列措施加以保护,来提高他们的可靠性,防止这些屏障受到过份的冲击,防止他们受到损害而失效,并且防止多道屏障相继损坏。(作者:马栩泉)


(本文来源中国核学会)



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