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我國核電現狀與核安全保障

發布日期:2022-04-26 點擊率:21

我國是世界上少數幾個擁有比較完整核工業體系的國家之一。中國核工業始于1955年,二十世紀五十年代后期至七十年代,核工業主要是為國防服務。在此期間建立了相應的科研、設計、建造、教育和核燃料循環工業體系,為核工業日后的發展奠定了基礎。

自1978年中國開始實行改革開放政策,核工業轉向重點為經濟建設和人民生活服務。二十世紀八十年代初,國務院決定建造秦山核電廠和廣東大亞灣核電廠,中國開始發展核電工業。自1991年我國第一座核電廠-秦山一期并網發電以來,我國有6座核電廠共15臺機組906.8萬千瓦先后投入商業運行,8臺機組790萬千瓦在建嶺澳二期、秦山二期擴建、紅沿河一期。

截至目前,我國核電廠的安全、運行業績良好,運行水平不斷提高,運行特征主要參數好于世界均值;核電機組放射性廢物產生量逐年下降,放射性氣體和液體廢物排放量遠低于國家標準許可限值。大亞灣核電廠近年的運行水平與核能發達國家的水平相當,運行業績進入了世界先進行列。

經過各有關部門的共同努力,我國已具備了積極推進核電建設的基礎條件。在工程設計方面,我國已經具備了30、60萬千瓦級壓水堆核電廠自主設計的能力;部分掌握了百萬千瓦級壓水堆核電廠的設計能力。在設備制造方面,自上世紀七十年代即具有了一定的研制能力。目前,可以生產具有自主知識產權的30萬千瓦級壓水堆核電機組成套設備,按價格計算國產化率超過80%;基本具備成套生產60萬千瓦級壓水堆核電廠機組的能力,經過努力,自主化份額可超過70%;基本具備國內加工、制造百萬千瓦級壓水堆核電機組的大部分核島設備和常規島主設備的條件。在核燃料循環方面,目前已建立了較為完整的供應保障體系,為核電廠安全穩定運行提供了可靠的保障,可以滿足目前已投運核電廠的燃料需求。在核能技術研發方面,實驗快中子增殖堆和高溫氣冷實驗堆等多項關鍵技術取得了可喜進展。

核電安全是核電事業健康發展的關鍵,一方面搞好核電廠的安全運行,同時抓好在建核電廠的建設。“安全第一、質量第一”始終是中國核工業必須遵循的方針。1984年國務院決定成立國家核安全局,對民用核設施的核安全進行獨立監管,建立了核安全監督體系,并確定了政府有關部門和營運單位的職責。1986年開始陸續頒布核安全法規,依法監管核安全。為了使中國的核安全要求和核安全水平與國際水平保持一致,對已公布的核安全法規和標準逐步進行修訂,對修訂周期較長的法規內容,以“核安全政策聲明”的形式預先發布。

在核安全法規及核應急體系建設方面,結合國內核電的實際情況,我國目前已經初步建立了與國際接軌的核安全法規體系;制訂了核設施監管和放射性物質排放等管理條例,建立了中央、地方、企業的三級核電廠內、外應急體系。

2007年10月國家發展和改革委員會制定的核電中長期發展規劃2005~2020年指出核能已成為人類使用的重要能源,核電是電力工業的重要組成部分。由于核電不造成對大氣的污染排放,在人們越來越重視地球溫室效應、氣候變化的形勢下,積極推進核電建設,是我國能源建設的一項重要政策,對于滿足經濟和社會發展不斷增長的能源需求,保障能源供應與安全,保護環境,實現電力工業結構優化和可持續發展,提升我國綜合經濟實力、工業技術水平和國際地位,都具有重要的意義。

發展核電的重要意義是有利于保障國家能源安全。一次能源的多元化,是國家能源安全戰略的重要保證。實踐證明,核能是一種安全、清潔、可靠的能源。我國人均能源資源占有率較低,分布也不均勻,為保證我國能源的長期穩定供應,核能將成為必不可少的替代能源。發展核電可改善我國的能源供應結構,有利于保障國家能源安全和經濟安全,有利于調整能源結構,改善大氣環境,有利于提高裝備制造業水平,促進科技進步。

我們要充分認識到,建造核電廠是有風險的,首先是強放射性。在核裂變過程中,除了釋放出巨大的能量以外,伴隨著有大量放射性物質的生成。一般說核反應堆每1W熱功率,在燃耗末期積累的放射性活度將為3.7×1010Bq(貝可,3.7×1010Bq=1Ci)。一個100萬千瓦電功率的核電廠,熱功率約為300萬千瓦,燃耗末期積累的裂變產物放射性將高達1020Bq。當然,實際運行的情況下,核反應堆內放射性物質絕大部分都保留在燃料元件內。只要包殼不破損,芯塊不熔化,這些放射性物質就不會逸出到環境中。

其次是衰變熱。反應堆停閉后,堆芯內中子鏈式裂變反應雖然中止,但是,裂變產物繼續衰變,這些裂變產物的半衰期有的很長,射線在與周圍物質作用時由于受到阻擋而釋放出熱量,這就是衰變熱。由于反應堆在停堆后,還有一定量的功率,因此反應堆必須設置停堆余熱排出系統來保證反應堆的安全。反應堆停堆后的功率,主要由緩發中子引起的裂變反應、裂變產物的衰變以及其它材料的中子俘獲等因素引起的。經過科學計算,核反應堆在停堆幾小時后,還有1%左右的熱功率。可見核電廠即使停堆以后,在一個相當長的時間內,仍需要不斷提供冷卻手段,使堆芯得到冷卻。

為了達到核安全的目標,核電廠的基本設計思想是設置縱深防御設施及建立防止放射性物質釋放的多道實體屏障。

核電廠設置安全設施時采用了多層次設防的總的指導原則,這就是縱深防御原則。這一原則是針對核電廠特有的潛在的危險性而確定的。核電廠利用多層次的安全設施保護一系列的實體屏障,使得個別的人因差錯或機械失效可得到補救或改正,不會傷害公眾或影響環境,甚至在極不可能發生的多重失效致使實體屏障不完全有效的情況下,也能保持基本安全功能,對公眾和環境只會造成極小的傷害。

為了防止放射性物質的釋放,輕水堆核電廠普遍采用三道實體屏障,即燃料元件包殼、反應堆冷卻劑系統承壓邊界和安全殼及安全殼系統。另外,燃料芯塊、反應堆冷卻劑、安全殼內空間及廠外的防護距離也都可視為緩解放射性危害的屏障。正常運行時,大部分放射性裂變產物保持在燃料芯塊內,部分氣態裂變產物處在芯塊與包殼之間的氣隙內。燃料元件包殼將全部裂變產物密封在其內部,形成第一道屏障。在燃料元件包殼有破損的情況下,部分裂變產物釋放到反應堆冷卻劑系統,通過冷卻劑的凈化而控制對環境的釋放,形成第二道屏障。在燃料元件包殼破損,同時又發生反應堆冷卻劑承壓邊界破損的情況下,裂變產物將釋放到安全殼內,安全殼及安全殼系統,如安全殼噴淋系統、安全殼隔離系統將使裂變產物留在安全殼內,而后通過處理,控制對環境的釋放。

縱深防御原則主要通過一系列實體屏障來實施,只有在這些實體屏障全部完好且能發揮其設計功能時,才允許功率運行。對于每一道實體屏障,又要按照縱深防御原則采取一系列措施加以保護,來提高他們的可靠性,防止這些屏障受到過份的沖擊,防止他們受到損害而失效,并且防止多道屏障相繼損壞。

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