从日本危机看中国核电安全

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导读:日本福岛第一核电站3月14日上午3号反应堆机组发生了氢气爆炸,福岛核电事故已再次引发公众对核电安全性问题的讨论,如何在确保核设施安全性与满足能源需求之间取得平衡,是中国核电大发展过程中需要谨慎考虑的问题。 综合媒体3月14日报道,相比地震和海啸造成的重大伤亡,日本福岛第一核电站事故造成的少量伤亡吸引了全球密切的关注,它更能触及公众意识深处的恐惧。3月14日上午3号反应堆机组发生了和1号反应堆类似的氢气爆炸,外围建筑被摧毁,而美军直升机在距离核电站100多公里处发现了放射性物质,这令紧急事态进一步升级。
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日本福岛第一核电站3月14日上午3号反应堆机组发生了氢气爆炸,福岛核电事故已再次引发公众对核电安全性问题的讨论,如何在确保核设施安全性与满足能源需求之间取得平衡,是中国核电大发展过程中需要谨慎考虑的问题。


综合媒体3月14日报道,相比地震和海啸造成的重大伤亡,日本福岛第一核电站事故造成的少量伤亡吸引了全球密切的关注,它更能触及公众意识深处的恐惧。3月14日上午3号反应堆机组发生了和1号反应堆类似的氢气爆炸,外围建筑被摧毁,而美军直升机在距离核电站100多公里处发现了放射性物质,这令紧急事态进一步升级。


据英国《金融时报》3月14日报道,这种情况以前也出现过。至少有过一次不太引人关注的“彩排”。2007年7月,一场当时听来已属骇人的里氏6.8级地震袭击了距日本北部新泻县不远的**型柏崎刈羽核电站(Kashiwazaki-Kariwa)。随后爆出消息,这座规模位于全球前列的核电站,设计的抗震级别却远远低于那次地震的震级。其中一座反应堆所受到的震动,竟然超过其抗震能力近2.5倍。


可以说自切尔诺贝利核电站事故以来,全球核电行业的安全记录还算不错。这在一定程度上是由于更好的设计和监测。在这方面取得改进的同时,各方对气候变化的担忧日益加剧,这两个因素结合起来,已促使西方各国政府再次考虑建造核电站。在实现能源安全的渴求推动下,发展中国家正在快速发展核电。


3月12日,中国环境保护部副部长张力军率先表态,日本因地震发生的核泄漏事件不会改变中国发展核电的决心和安排。3月13日,国家发展改革委副主任、国家能源局局长刘铁男称,核电安全事关重大,有关方面一定要认真分析和总结日本核电事故经验教训,确保中国核电事业安全发展。上述两位官员的公开表态均表明,中国发展核电的总体安排预计不会改变,但福岛核电事故已再次引发公众对核电安全性问题的讨论。


核事故不会去理会什么国界。日本也远不是利用核技术的唯一地震高发国家。我们生活在一个有核世界。我们必须确保核设施安全运转,无论它们建在何处。作为日本历史上的首例重大核电事故,这对正在大规模建设核电站的中国有哪些启示?中国核电站的安全是否有保障?让我们抽丝剥茧,从日本危机看中国核电安全。


对于核电站受损会产生何种影响,现在评估还为时过早,但此次福岛核电站事故注定将是现代史上第三起重大核电站事故。前两起事故分别是:1979年,美国三里岛(Three Mile Island)核电站反应堆熔毁事故;1986年,前苏联切尔诺贝利(Chernobyl)核电站爆炸事故。这两起事故都导致了人们对核电的支持率大幅下滑。


自从核电站问世以来,在工业上成熟的发电堆主要有以下三种:轻水堆、重水堆和石墨汽冷堆。它们相应地被用到三种不同的核电站中,形成了现代核发电的主体。轻水堆又分为压水堆和沸水堆。目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆和改进型气冷堆以及快堆等,但用的最广泛的是压水反应堆。而建于上世纪70年代的福岛核电站,10台机组采用美国引进的BWR沸水堆技术。


福岛核电站位于东京北部的福岛工业区,由福岛一站、福岛二站组成,共10台机组。本次发生主要事故的1号机组于1967年9月动工,1970年11月并网,1971年3月投入商业运行;3号机组1976年3月投入运营。


由于建设期较早,其配套设施的抗震能力偏低,为事故发生埋下隐患。


福岛第一核电站之所以出现核泄漏,原因在于“堆芯熔化”。主要问题是,部分反应堆的应急柴油发电机无法正常启动,影响了冷却水循环,致使堆内余热无法正常排出,存在温度过高可致放射性物质泄漏甚至熔堆爆炸的危险。之所以会有冷却水循环问题,与其沸水堆的技术设计有关。沸水堆技术拥有一个回路,一旦冷却水循环不奏效,其必须要通过降压、使用海水冷却、其他水冷却等外部冷却方法才行。也就是说,沸水堆在不发电的时候,其燃料仍然在裂变,这将会加剧核物质的释放。


截至1996年底为止,全世界已运行的沸水堆有94座,总功率78285MW,占全世界已运行核电厂反应堆总数的21.7%和总功率的22.7%,仅次于压水堆。沸水堆最大优点是结构和运行都比较简单,尺寸较小,造价也低廉,燃料也比较经济,具有良好的安全性、可靠性与经济性。缺点是必须使用低浓铀,目前采用轻水堆的国家,在核燃料供应上大多依赖美国和独联体。此外,最重要的是堆内产生的蒸汽直接进入汽轮机,汽轮机会受到放射性的沾污,而且只有一个回路。


日本作为一个资源匮乏的国家,对于在这个危险的世界丧失关键能源供给充满了恐惧,这种恐惧几近病态,但又并非完全缺乏理性。目前日报三分之一的电力需求依赖核电,此次事故让日本政府放弃核电的可能性,可以说是微乎其微。不过日本可以重新思考需要什么样的核工业。


福岛第一核电站已经运行了40年,整座电站未来非常有可能被停用。如果日本必须拥有核反应堆,就必须建造现代化的反应堆,能够经受住的地震级别要远远超过几十年前过度乐观的规划者的设想。后备发电机组,以及核电站的其他“周边”设施几乎与核心反应堆本身同样重要,应该相应地进行建造或重建。


而截至2010年10月已经并网的中国大陆核电项目共计8个,13台机组,分别是秦山一期、二期和三期,大亚湾、岭澳一期和二期,田湾和秦山二期扩建项目,总额定功率为1083万千瓦,技术类型分为CNP300、M310、CPR1000等等。除了秦山三期核电站是“重水堆”方向之外,在建只有山东荣成的是高温气冷堆,其他核电站都是压水堆。2010年5月23日发生轻微泄漏的大亚湾核电站机组采用就是压水堆(当时一根燃料棒包壳出现微小裂纹,其影响仅限于封闭的核反应堆一回路系统中,放射性物质未进入到环境,未对环境造成影响和损害)。


中国目前主流“二代加”技术的CNP1000(中广核主导)和CPR1000(中核主导)压水堆均有两套回路系统,一回路系统与二回路系统完全隔开,它是一个密闭的循环系统。其冷却的循环回路是与正常反应回路分开的,只要冷却回路没有问题,仍可以将整个反应堆冷却下来,以防止其热量上升,造成堆芯熔化、放射性物质泄漏的问题。此外,中国的一系列新机组在安全方面也有多重保护。比如CNP1000有反应堆压力容器顶盖排放系统、稳定器卸压系统、堆坑淹没系统、安全壳内氢气控制系统等等,可应对严重的安全事故。


据全国政协委员、中国电力投资集团公司总经理陆启洲介绍,中国在建核电站采用“非能动”安全系统的第三代核电技术,比福岛核电站的二代技术更安全,不存在启用备用电源带动冷却水循环散热的问题。据了解,早在2007年,国家核电技术公司挂牌成立,代表国家正式受让第三代先进核电技术,实施相关工程设计和项目管理。


所谓“三代”技术,是指美国西屋公司开发的AP1000核电技术以及法国阿海珐公司开发的EPR核电技术。陆启洲介绍说,日本受影响核电站采用的是二代核电技术,最大问题就在于遇紧急情况停堆后,须启用备用电源带动冷却水循环散热。中国正在沿海建设并将向内陆推广的第三代AP1000核电技术则不存在这个问题,因其采用“非能动”安全系统,就是在反应堆上方顶着多个千吨级水箱,一旦遭遇紧急情况,不需要交流电源和应急发电机,仅利用地球引力、物质重力等自然现象就可驱动核电厂的安全系统,巧妙地冷却反应堆堆芯,带走堆芯余热,并对安全壳外部实施喷淋,从而恢复核电站的安全状态。“AP1000的压水堆技术,相比福岛第一核电站的沸水堆技术,更加安全一些。”一位从事核电站建设的工程师表示,“不会出现堆芯熔化。”


根据《国家核电中长期发展规划(2005-2020)》,到2020年中国核电运行装机容量将达到4000万千瓦,占全部发电装机容量的4%,核电年发电量达到2600~2800亿千瓦时。包括红沿河、宁德、阳江、广西防城港以及田湾5、6号机组,岭澳二期2号机等项目将采用“二代加”核电技术;广东台山核电站将采用法国阿海珐公司提供的EPR技术;浙江三门、山东海阳将采用AP1000技术。未来,中国核电将出现AP1000、法国EPR、中国自主研发的“二代加”等三类技术并存的情况。


但是我们仍然担心的是本次事件会产生心理层面影响-在众媒体的聚焦下,对核安全的担忧将被放大,或将最终影响国家核电规划目标的制定:从历史上看,大级别的核电事故都会引起对核电安全的社会性忧虑。


据《21世纪经济报道》称,在此次事故发生前4个月,也就是2010年10月22日,英国、法国、芬兰的核安全局在各自对法国阿海珐第三代核电技术EPR反应堆进行评估之后,非常罕见地发表联合声明,指出EPR反应堆的仪控系统在确保安全系统的充分性,以及安全系统与控制系统的独立性方面存在问题;阿海珐最初提交的EPR设计不符合独立性原则,其控制系统与安全系统之间有高度的复杂串联,二者则有可能同时失效。


尤其牵动中国神经的是,中国正在建设的广东台山核电站正是采用了阿海珐公司的该技术。更为重要的是,中国是目前世界上在建核电规模最大的国家。而第一个采用EPR核电技术建造的芬兰奥尔基洛托3项目,由于种种原因,项目工期一拖再拖,已比原定完工日期晚了257天,可能于2012年6月完工,这将比原定完工日期整整推迟三年多。


EPR是第三代核电技术的一种。第三代核电技术较第二代更安全、更经济。但是到目前为止,世界上还没有一座第三代核电站正式投入商业运行,第三代EPR技术实际上还处于工程实践阶段。阿海珐EPR仪控系统在欧洲出现的问题牵动着中国核电的神经。一位专家称,“仪控系统独立性不够,可能导致产生共模故障,核电站就有可能失控。但是很难断定一定会出现什么样的问题。”


该专家进一步指出,“对于非常重要的安全问题,现在人们已经考虑得比较充分,不会出现。但是几次大的故障,如美国三里岛、乌克兰切尔诺贝利,都是人们意想不到的、极端的、概率很低的事件所引起的大事故。”


1986年的切尔诺贝利核电事故,已经造成欧洲核电业近20年的停滞,美国甚至在三里河核电事故后30年几乎没有建造过新核电站。


“安全性”成为笼罩在核电产业头上的最大的阴影。如何在确保核设施安全性与满足能源需求之间取得平衡,是中国核电大发展过程中需要谨慎考虑的问题。


国家能源局发布数据显示,截至2009年底,中国在建核电机组20台,在建规模2192万千瓦,是世界上在建核电规模最大的国家。根据国家核电发展规划,到2020年,核电运行装机容量争取达到4000万千瓦。但是,之后“中国即将提高核电比例至5%(7000万千瓦)”,“中国或将再次提高核电目标至8600万千瓦”的消息不绝于耳。目前中国正处于核电规划的制定期,本次福岛泄漏事件很有可能在心理层面影响最终核电规划的目标。不能排除在担忧情绪膨胀的情况下,短期内会对核电装机目标采取更为保守的规划。当前中国的核电发电量,仅占全部发电量的2%;日本这几年略有下降,但仍保持在四分之一左右。即使与14%的世界平均水平相比,差距也很大。目前,中国核电发展存在隐患——一些核电站在保养和维护方面,存在操作不规范的地方;而与外方的技术合作,在个别项目上也出现了衔接不好的情况。国家要为核电发展留有余地,能让监管者或者经营者、建设者,有疲于奔命的的感觉。要做好核电安全的科学普及,以及信息公开工作。此外,核电站的退役,也是一个必须从规划之初就必须严肃考虑的问题。


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