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中国一年10台机组获批,核电安全问题何解?
2022-11-14  来源:中国起重机械网  人气: 3290
   11月1日,大连瓦房店市红沿河镇及周边的两万多居民,首次感受到当地核电站“送来的温暖”。这一天,东北首个核能供暖项目在辽宁红沿河正式投运,以代替红沿河镇原有的12个燃煤锅炉房,据测算,项目投产后每年将削减标煤消耗5726吨,减排二氧化碳1.41万吨。


作为清洁动力的核能,既能够发电,又能够供热。在“活跃安全有序开展核电”的政策下,本年以来,国家对新增核电项目的同意显着加快。9月13日,国务院常务会议核准了两个核电项目:福建漳州二期、广东廉江一期。此前4月20日,国常会核准了浙江三门二期、山东海阳二期和广东陆丰三个项目。迄今为止,我国本年已有5个核电项目、10台核电机组获得核准,为近14年最多。

依据《“十四五”规划和2035前景目标纲要》,到2025年,我国核电运转装机容量要到达7000万千瓦。我国核学会理事长王寿君在8月举行的世界核工程大会上表明,预计2022~2025年间,我国将坚持每年6~8台核电机组的核准开工节奏;到2035年,我国核电在总发电量中的占比将到达10%,比较2021年翻倍。

我国核电职业在蛰伏多年后,这一次真的要起飞了吗?核电安全的终极问题又该何解?

未来五年制作要防止“大起大落”

我国核能职业协会专家委员会常务副主任、国家核安全局原局长赵成昆告诉《我国新闻周刊》,本年我国核电工业加快,除了技能堆集现已开展到一定程度以外,在外部环境上,首要的“刺激”来自近两年极点天气频发叠加俄乌冲突带来的全球动力危机。

他解说,核电在整个电力体系中扮演着两层人物。一直以来,人们一般更着重它的清洁属性,因为核电发电进程发生的碳排放量极少。

但也有一些国家坚持弃核,归纳来看,假如仅从应对气候危机的长时间目标考虑,核电在与太阳能、风能等可再生动力的竞争上不占优势。“但假如从动力安全的角度切入,核电的含义就变得不同了。”赵成昆说。

赵成昆剖析,作为一种公认的“安稳电源”,核电的长处是发电安稳牢靠,不像风光等新动力受外部气候环境影响较大。上一年秋冬,当东北出现拉闸限电时,辽宁红沿河核电出力安稳,本年南边电力供应严峻时,核电厂的“体现也都非常好”。因此在全球动力危机布景下,核电的身份现已从清洁动力转为“保供动力”,在动力安全中扮演着非常重要的人物。世界动力署8月发布的陈述《核能和动力安全转型》也提到“今日的动力危机可能会导致核能复兴”。

一位接近国家动力局的人士对记者泄漏,实际上,国家动力部分上一年就在活跃酝酿加快上马核电,但由于各种原因,上一年“没办法一下批这么多”,本年归纳考虑各种要素,再加上条件也成熟了,就相对集中地核准了两批新的核电项目。

各种要素归纳下,我国核电本年从头起飞。赵成昆剖析说,我国核电起步晚,早些年以引进国外技能为主,但现在,无论在自主三代核电技能,仍是制作、装置、质量把控、工程办理等方面都居于全球前列,“整体技才能量很强,且大多数设备的国产率能到达90%左右”。因此每年开工6~8台机组,是依据我国当下核电才能做出的“一个比较客观和审慎的规划”。

国家电力投资集团有限公司核能总工程师、“国和一号”总规划师郑明光供给了一个更达观的猜测。他对《我国新闻周刊》说,跟着工程进度的有用、有序推动,我国核电的整体制作才能大约能够“确保”每年一起开工12台机组,“未来,批量化制作核电便是必经之路”。

事实上,从上一年起,核电的起飞就已见端倪。2021年3月的《政府作业陈述》提出要“在确保安全的前提下活跃有序开展核电”,这是近十年来我国官方首提“活跃”开展核电。赵成昆指出,“有序开展”便是要尽可能防止大起大落。

自1985年,浙江秦山制作了我国榜首座30万千瓦压水堆核电站后,我国整个核电开展脉络一直起伏不定。1990年代以“适度开展”为政策,十年内同意了8台核电机组。2005年之后,从“适度”转为“活跃”,随后五年内新开工30台机组。但到了2011年,日本福岛发生核事端,我国核电批阅一度暂停,2019年~2021年每年均匀新增核准机组只要4~5台。赵成昆以为,影响我国核电“有序开展”的不确认要素中,最中心的仍然是安全。

实际上,我国迄今未发生任何一同2级及以上的核事情。按世界原子能组织对核事情的分级规范,4至7级为核事端,等级越高,事情对人类社会的损害越大。全球已发生的三起严峻核事端中,1979年的美国三里岛核事端为5级,1986年切尔诺贝利和2011年日本福岛核事端都是最高等级7级。

现在,全球核电技能现已进化到第三代,第四代仍在研制试验阶段,多种技能道路并进。榜首代核电技能是以试验研讨堆为主;第二代的首要开展阶段是上世纪60年代初到1979年以前,现在发生过事端的核电站技能均在二代以下;第三代是在充分认识、剖析了严峻核事端的基础上逐渐开展而来,规划上首要环绕核电运转安全进行了一系列改善。

我国是继美国、法国、俄罗斯等国之后真实掌握自主三代核电技能的国家,代表性技能是“华龙一号”和“国和一号”。“华龙一号”是由中核和中广核自主研制的百万千瓦级先进压水堆核电技能,首堆福建福清5号机组已于2021年1月30日投入商业运转并顺利并网,标志着我国的三代核电技能已跻身世界前列。

2020年9月28日,由国电投开发的“国和一号”(CAP1400)发布,CAP1400是在吸收消化世界先进的非能动技能基础上、经过国家严峻专项自主研制而来,现在该技能尚未进入商用,坐落山东荣成市的首个演示项目正在制作中。别的,由华能主导开发的高温气冷堆已具有四代核电技能特征,首个演示工程已于2021年12月并网发电。国内其他四代技能道路仍在研讨中。

三代技能能否让福岛事端不再发生?

专家指出,三代核电技能和二代的首要区别,要害是在安全性的提升上。衡量核电站安全性的一个要害指标是,反应堆每堆年可能发生堆芯熔化的概率。堆芯是核反应堆的中心结构,假如堆芯内余热无法及时有用导出,就会构成堆芯熔化。

2011年3月11日发生的福岛核事端中,先是日本东北太平洋地区发生里氏9.0级地震,继而引发浪高达14~15米的巨大海啸,这些极点天然灾害迅速构成核电厂失掉动力电源,冷却体系随之失效,使堆芯内热量无法导出而发生熔毁,构成了许多放射性物质外泄。

“三代核电对堆芯熔化频率的基本要求是小于等于1×10-5,即十万分之一遇,二代核电的一般是1×10-4,而‘国和一号’机型CAP1400的堆芯熔化频率能够做到小于4.02×10-7,安全性比世界上对第二代核电的安全要求高100倍以上。”“国和一号”总规划师郑明光说。

三代与二代技能比较另一个严峻技能进步是引入了“非能动安全体系”。传统的二代核电一般采用能动安全体系,堆芯的有用冷却是经过泵将冷却水注入反应堆中。这是一套以电力为支撑的机械装置,事端发生后可自动启动。假如一旦失掉动力供应,堆芯冷却功能就会损失。福岛核电事端中便是如此,由于只要能动安全体系,电力和备用电源都失效后,整个安全体系随之瘫痪。

为处理这个问题,美国西屋公司的工程师们研制出一套不依赖动力电源,而是依托重力、温差、密度差等驱动的非能动安全体系。郑明光说,“国和一号”的安全规划便是全面采用了高牢靠的“非能动”理念,一旦发生事端,被置于高处的应急水会在重力作用下流到堆芯或安全壳表面,自动冷却堆芯并导出安全壳内的热量。

郑明光进一步解说,非能动体系使用的是大天然的客观规律,比如水往低处流,水热之后要天然蒸腾,热蒸汽遇冷会发生冷凝等。因此相对来说,非能动比能动体系在极限情况下更牢靠。

而且,“非能动”体系是被动触发,事端发生后72小时内都无须人工干预,给了操作人员足够“宽容时间”去了解核电厂所在状态。相同汲取福岛经历,第三代核电的安全体系都强化了对极点事情的容纳性,为应对9.0级地震这类“黑天鹅事情”做好预备。

赵成昆总结,各国从福岛事端中得到的最重要经历,便是有必要经过防护办法确保一直有“牢靠电源、牢靠水源和牢靠的现场操作人员”。当严峻事端发生后,只要这三方面能“控制确保得好”,就能够有用防止堆芯熔化,“后面的安全环节就好办多了”。

在核安全领域,最重要一个概念便是“纵深防护”,对可能的核事端层层设防,前一层次失效时,后一层次将加以补偿或纠正,不同层次防护间要尽可能彼此独立,以防止一起失效。福岛核事端堆芯熔毁后,假如有更好的应对办法,运营者能做出更及时的反应,终究可能不会导致如此许多的泄漏。

为了满足这一点,三代核电站进行了一系列改善,比如采用了大容量的双层安全壳,这是核反应堆的终究一道屏障。“即便真的不幸发生了堆芯熔毁,也能够让这些放射性的水关闭在安全壳内,不进入到环境中去。”赵成昆解说。

郑明光说,在设置了完好严峻事端与堆芯熔毁应对办法之后,我国的先进三代核电技能现已“不再存在福岛核电堆芯融化后放射性开释的场景或可能性”。

前述接近国家动力局的人士着重,一个核电站的安全运转,与多种要素有关,除了安全性规划之外,还需求有质控良好的制作才能和高效的运维办理水平。

对核电厂的严厉监管也是确保事端不会发生的重要前提。日本国会在福岛事端发生后的终究调查陈述中称,根本原因是日本监管当局和东京电力公司间的联系错位,导致“监视、监督机制崩溃”,错失防备核泄漏的最好机遇。事端发生前数年间,东京电力曾陈述发现福岛榜首核电站28次修改反应堆数据,一起,它还意识到要对核电站结构加固,假如海啸到达超规划基准,可能会发生堆芯熔毁和全面停电的危险。

我国民用核电站的监管由国家核安全局担任,跟着“十四五”期间开工的核电机组不断增多,掩盖的机组类型(水冷、气冷)、技能道路也越来越多元。前述人士指出,未来核安全监管组织将面对“多堆型、多技能、多规范”的杂乱局面,当下亟须扩大监管队伍、提升监管水平,并对每一种机型、技能更具针对性的监管,而非照搬国外规范。

影响终极核安全的“游戏改变者”

将目光从东部沿海地区的核电站移向西北地区:北山金庙沟村25号。在甘肃肃北县马鬃山境内,这儿是我国北山地下试验室所在地,也是确保我国长时间核安全的“终究一站”。

这是一片大西北典型的“无人区”,人烟稀少,常住人口只要一户牧民,王驹承受记者采访时,正是深秋十月,北山的36棵胡杨树现已悉数染成了金黄,这是当地季节流转的仅有依据,这儿连动物很少见到。但对王驹来说,这片荒芜之地是处置核废物的“抱负场所”。

王驹是北山地下试验室总规划师、中核集团核工业北京地质研讨院副院长,他对《我国新闻周刊》指出,核安全首要是处理两方面问题:一是防止核设施发生事端,二是核废料的永久安全处置。核电站发生的放射性废物中,99%归于中、低水平放射性废物,经过一段时间,其放射性就会衰变至无害水平。只要剩余的1%归于高水平放射性废物(下简称“高放废物”),含有钚、镅、锝等放射性核素,放射性强、毒性大、半衰期长,需求上万年乃至更长时间才能天然衰变到无害水平,如不能安全处置,将对人类生存环境发生巨大影响。

高放废物来历首要有两种:乏燃料(反应堆中核焚烧“焚烧”后发生的废料)和乏燃料后处理发生的高放废液及其固化体。王驹解说,美国、瑞典、芬兰等国出于处理本钱等经济考量,将乏燃料直接埋入地下或长时间封存。我国、英国和法国等以为乏燃料仍是一种资源,能够从中提取出有用的铀和钚,从头作为燃料循环使用。剩余的废液固化后装入特制废物罐中暂存,这仅仅一种暂时的储存方法。

专家指出,我国堆集的高放废物仍长时间存放在地表,部分废物储存时间过长,办理本钱和安全危险逐渐添加,成为影响我国长时间核安全的重要危险。而且,作为在建规划世界榜首的核电大国,跟着“十四五”期间核电机组规划不断扩大,乏燃料和放射性废物也将持续添加。

关于高放废物的永久安全处置,现在,世界上经过了几十年的广泛讨论和验证,在提出“深岩层熔融处置”“深海沟处置”“太空处置”等多种计划后,终究构成一致:“深地质处置”是现在最安全牢靠且技能上可行的计划。世界原子能组织总干事格罗西称其为“游戏规则改变者”。

这种计划中,把高放废物深埋于间隔地表深度约500至1000米的处置库中。处置库须在各种未来演化情形及不确认要素影响下,实现对有害核素万年以上的容纳、阻隔,防止有害核素对生物圈的不利影响,确保长时间核安全。各国现在都规则,高放废物地质处置库对应的安全阻隔期不得少于一万年。

我国从1985年起开端处置库的选址作业。归纳评价甘肃、内蒙古、华东、华南、西南和新疆6个预选区后,2011年,国防科工局和原环保部联合举行专家评审会,终究选定的首选预选区,便是甘肃北山。2021年6月,北山地下试验室正式开工,这是我国首个高放废物处置地下研讨试验室,由核工业北京地质研讨院整体规划制作。至此,我国在确保长时间核安全的战略问题上,又向前迈进了一大步。

北山地下试验室有两个首要的试验渠道,分别坐落地下280米和560米深处,主体结构由三个垂直向下的竖井和歪斜的螺旋坡道相连,从三维透视图看,就像一个缓慢盘旋下降的螺圈。“螺旋坡道现在现已向下挖到460米深处,揭露出的岩石极为完好,与猜测成果完全一致,螺旋斜坡道地下硐室的安稳性也非常好。”王驹说。

他解说,地下试验室并非终究处置库,不会埋入真的高放废物,仅仅一个“排演渠道”,经过研讨为终究处置库的选址供给科学依据。现在的作业与建成处置库的工程目标比较,还相差较远,仍处于选址的前期研讨阶段。依照国家规划,将在2040年确认处置库的终究场址,2050年左右建成并开端运转。“关于是否能遵从这个时间表推动,我整体上比较达观。”他说。

“邻避效应”何解?

王驹剖析,为了更好阻隔高放废物,终究选址的确认要考虑两类要素:天然条件和社会经济条件。以北山为例,当地海拔在1500~2500米,常年干燥,年降雨量只要70毫米,蒸腾量却高达3000毫米,地表水系不发育、地下水贫乏。“这样,浸透侵蚀到处置库的地下水就会极端稀少。”他说。一起围岩主体是坚硬的花岗岩,岩体完好、厚度可达2000米以上、浸透性极低,且地壳安稳,地震活动很弱。

另一方面,当地人烟稀少,也没有矿产和动植物资源可待开发,土地无更重使用价值,社会经济开展潜力很低。未来,还需考虑大众的承受程度。“北山仍是最有期望的一个预选地,不过假如处置库终究决议建在这儿,核电站大多散布在东部沿海地区,运输安全将非常重要,这就涉及利益和代价的权衡问题。”王驹说。

实际上,关于高放废物地质处置,虽然现在在工程技能上具有可行性,但对其长时间安全性的评价仍存在一些不确认性要素。其间要害挑战,就在于需求处置的时间跨度至少在上万年以上,而且人类在这方面没有任何可学习的经历。

“比如有许多科学和技能问题还有待处理:以现有的地表试验室条件研讨废物罐的安全性,以为它抗腐蚀才能很强,但在一个深部地质环境里,经过了上万年的演化之后,其抗腐蚀性是否仍能得到确保?在上万年的时间尺度下,放射性核素又会以什么方法在地下水中搬迁?搬迁到什么地方?”王驹说。

除了技能痛点以外,核工业规范化研讨所专家在2021年发表的论文《高水平放射性废物深地质处置法规规范探讨》中还指出,我国还没有专门针对高放废物深地质处置制定相关法律法规,构成处置责任不明、体制机制不协调、顶层规划缺失、资金筹集与办理准则不完善等问题,放射性废物办理严峻滞后于核能开展。

众所周知的是,核电安全问题涉及利益主体众多,大众敏感性强,即便技能、办理、准则、监管等层面的问题处理了,终究限制我国核电开展的要害,仍要看是否能处理“不要建在我家后院”的“邻避效应”。

我国工程院院士杜祥琬在2018年10月举行的“我国核能可持续开展论坛”上说,在一些地方,我国核能开展遇到了难以被大众承受的窘境,首要原因是大众对核电的认识有限,未能很好地、客观公正地认识核电,乃至出现被误导现象。

这方面,芬兰、瑞典、法国等欧洲国家的经历值得学习。芬兰于2021年开端制作高放废物永久处置库。作为全世界榜首个拥有处置库的国家,其在选址阶段就向当地社区开放了工作区域,并对社区承诺,假如该地被选中,他们将获得否决权。比及项目批阅时,更是创造了处置库所在城市七成以上民众支持的纪录。

处置库坐落芬兰西部的奥尔基洛托岛,这个岛上还有芬兰五座核电站中的三座。这是一片平整的土地,被松树掩盖,三边与波罗的海接壤。选址终究决议时,奥尔基洛托岛上的小型农业和渔业社区承受了该项目。与此一起,在间隔该岛车程只要约20分钟的陆上城镇劳马,人口约34000人,也对核安全表明了定心。

瑞典进度比芬兰稍慢一步,处置库于2020年获批。此前在制作地下试验室阶段,瑞典就把其作为与大众交流的窗口并对外开放,每年约有12000人前去观赏,其间包括瑞典女王。相反,美国早在1991年就确认在尤卡山制作处置库,但由于内华达州当地民众强烈反对,终究国会没有继续拨款,让项目放置至今。

在王驹看来,“邻避效应”是一个信任问题,破解出路在于公开通明,“咱们现在专门有一个课题组研讨如何促进与大众的交流,让他们更了解处置库制作的安全性与必要性。想让大众理解咱们,首先就要做到两点:公开和通明,而且让大众参加决策。”

杜祥琬也建议,大众不仅是科普目标,仍是参加主体,一开端就应参加立项的酝酿、交流和证明,“参加进来不是开一个陈述会,让他们当听众这么简单,有必要准则化、法制化、组织化,构成一种机制。”

 

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