核電站失電:如何度過危險72個小時

2020-11-22 第一財經

福島事故發生了10個月後,中美針對福島事件對於兩國現有核設施和反應堆設計的考察與完善即將取得階段性的成果。

去年12月22日,美國核管會(NRC)發布聲明,正式批准了新的AP1000的DCD19版本設計證書。這是美國在福島事故後所批准的第一個認證,也基本給予了AP1000在福島核事故後能在美國繼續開發的「路條」。目前,AP1000是中美兩國新建第三代核項目中應用最多的主導技術。

上周末的一次媒體見面會上,國家核電技術公司董事長王炳華也透露,目前國家核安全管理部門已完成並向上遞交核設施安全檢查報告、核安全規劃報告、核電中長期發展規劃調整報告等三份報告,不久國務院將會召開專門會議評估審查這三份報告並對我國核電產業發展提出明確意見。

「福島事故發生之後,國家核電技術公司和西屋公司在第一時間按照我們達成的意見,分別對AP1000的DCD15版的設計,把福島事故的兩個非常重要的參數輸入進去。」王炳華在會上對《第一財經日報》表示,「一個是9級的地震以及0.52g的水平加速度,一個是14米高的海嘯以及海嘯過後持續5米高的洪水,將這些參數輸入到系統並測算後,西屋公司的結論是安全的,上海核工程研究設計院獨立完成的結論也是安全的,就是說AP1000足以抵抗福島這種地震、洪水超設計限度的事故衝擊。」

非能動能否應對斷電72小時?

福島核事故本質上是一起由極端外部事件疊加導致全廠斷電而引發的群堆共模的嚴重事故。斷電讓福島核電站這樣的沸水堆失去了應急冷卻能源。AP1000如何應對這樣極端情況,這是中美兩國都重點考察的問題。

按照NRC的要求,核電站關於全廠斷電的應對能力至少要4個小時,美國現有核電站平均應對能力為4~8個小時,而AP1000的應對能力為168個小時,其中通過非能動方法能予以應對的是72小時。

所謂非能動技術,是指利用加壓氣體、重力、自然循環以及對流等自然驅動力為動力源來實現核電站安全功能,而不必像福島那樣必須等待外部救援。

本報記者從國家核電技術公司了解到,當遇到極端事件時,壓水反應堆內最為嚴重的事故是主蒸汽管道破裂,形成高熱、高壓的環境。這可能帶來三方面的危害,一是局部熱負荷過大,損害堆芯元件;二是巨大的壓力將影響安全殼的完整性;三是若破裂在安全殼外或者導致安全殼破損,還將對外釋放放射性物質。沸水堆的極端事故原理同壓水堆不完全相同,但上述三大危害在福島核事故中都已經發生。

國家核電技術公司表示,為實現及時冷卻,AP1000設計了非能動堆芯冷卻系統和非能動安全殼冷卻系統。

本報記者獲得的國家核電技術公司和西屋公司的評估文件表明,AP1000通過非能動系統能夠在類似福島的超設計基準事件發生時,將核電站逐步帶入穩定狀態,福島核電事故中所發生的最為可怕的堆芯或乏燃料池的燃料破損事故不會發生。

但核安全總是要考慮無數個「萬一」。萬一堆芯破損怎麼辦?是否會同福島核事故一樣出現鋯水反應造成的氫氣釋放並爆炸?

國家核電技術公司相關專家解釋說,安全殼內還不均勻地分布著多個點火裝置,一旦氫氣濃度超標,將自動點火將氫氣燃燒掉。

AP1000將繼續加強安全裕度

「那麼在評估中AP1000有沒有問題,具不具備進一步改善核電設計的條件?我們和西屋公司確定的原則,就是在現有安全性的基礎上,還要進一步增強安全裕度。」王炳華對本報記者說。

王炳華透露,AP1000改善措施主要包括四個方面。

「一個72小時之後應該怎麼辦?按照正常的邏輯,72小時後外部救援都能到位,國核技和西屋公司都在思考,『萬一』外援不能到位怎麼辦?應該如何去完善。」王炳華說。

第二個問題是外部援助中,移動式柴油發電機和水泵在群堆布置過程中如何配置?「究竟是一個對一個,還是群堆一個,還是區域性電站共用一個或兩個?這個設計目前正在優化,而且要求所有的接口條件要100%地適應構築物、柴油機的可靠性。」王炳華說。

第三個問題是,部分構築物的抗震等級和裡面所安裝的相應的電源設備要進一步評估,以確保構築物的安全和構築物內系統設備的安全。第四個問題是,在部分構築物洪水持續不退的條件下,如何進一步用一些可抗洪水的水閉門。

美國NRC所通過的AP1000的DCD19新版設計中,已經再次考慮了福島核事故的教訓。除了針對軟地基的設計修改不適用於三門和海陽的巖體地基,以及針對抵禦大型商用飛機惡意撞擊核電站在我國沒有法律要求外,中國三門和海陽三代核電自主化依託項目已經同步使用了新版本修改意見。

「美國西屋公司已經與項目業主籤訂了6臺機組的工程總承包合同,另有8臺機組也將採用AP1000技術,這將在一定程度上打消外界對於美國是否還會建核電站的疑惑。」西屋公司亞洲區總裁傑克·艾倫(Jack Allen)對本報記者說。

英國核管局和環境署於2011年12月也確認了AP1000符合英國的標準要求,為AP1000在英國落地奠定了基礎。

對於最先建設AP1000核電站的中國而言,非能動安全技術能在多大程度上繼續推廣還需要國家更高層面進一步明確。業內專家對本報記者透露,儘管非能動技術安全係數更高,但也有意見認為應該進一步採取非能動和能動相結合的方式提升核電安全保障水平。

 

 

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