[陇文化]核电站：多安全才算安全？

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黄盖河

在环境保护部6月发布的《中国民用核设施综合安全检查报告》中，列出了中国大陆所有15个运行中的核电机组的清单。它们分别属于秦山、秦山2号、秦山3号、广东大亚湾、广东岭澳、江苏田湾等六个核电站。，其核电机组采用的技术都属于二类。

日本发生核事故的福岛核电站使用的技术也属于二级。

这起事故令人担忧:同样采用二次核电技术的中国核电站能否确保安全？

安全标准:必须尽可能考虑

这里当然有区别:福岛核电站建于1971年，而中国最早的核电站秦山核电站建于1991年。20年后，中国的核电后发优势将使其在核电安全方面有许多改进。所以国内已经建成的核电站都属于二代+级别。但问题依然萦绕在人们的脑海里:即使是第二代+，这种核电站能保证安全吗？

国家核电科技公司专家委员会专家余祖胜向《中国新闻周刊》详细解释了核电安全的技术细节。作为前核安全局安全中心主任，余祖胜对中国的核电行业和国外核电技术的发展前沿了如指掌。他从一代核能技术开始。

20世纪50年代，原子弹爆炸成功后，人们开始思考如何利用原子能的能量发电。所谓的第一代技术，解决了核电技术的可用性。第一代核电站主要是指60年代初以前建造的核电站。当时，人们试图慢慢释放核能的巨大能量来发电。里程碑式的事件是，1954年，苏联建造了一座电力为5000千瓦的实验核电站；1957年，美国建造了电力9000千瓦的石屏港核电站原型。这些成果证明了利用核能发电的技术可行性。中国科学院院士欧阳宇在一篇论文中评论道。

第二代核电技术从20世纪60年代中期开始出现，直到1979年美国三里岛核电站事故，期间全世界建造了近400个第二代核电机组。第二代技术不仅证明了核电在技术上是可行的，而且在经济上也是划算的。目前，全球438台核电机组中，90%以上属于第二代。余祖胜说。

直到1979年，人们普遍认为核能是一种安全清洁的能源。然而，1979年美国三里岛核电站和1986年苏联切尔诺贝利核电站发生的严重事故，使人们认识到，无论是自然原因还是人为原因，核电机组的核心都有可能融化。而且一旦核心融化，就会造成核泄漏，后果极其严重。这两起核事故使核电发展陷入低谷，公众对核电安全的担忧增加，电力投资者也放慢了投资步伐。在美国，三里岛事件后的20年里，没有新建核电站。

这些事故发生后，核电站的安全标准有变化吗？

余祖胜说:当然，核电站的安全标准是随着时间而变化的。2004年，中国颁布了新的核电安全标准。最大的变化是，在90年代初的标准中，对于严重事故(熔核)的预防和缓解措施应该尽可能多做，而不是必须做，因为这类事故发生的概率很低。

当时这样定标准有技术原因，另一个原因主要是需求，也就是社会接受度。比如汽车在高速公路上每天都有事故发生，但是老百姓相对接受这个事实。但是，核电厂发生事故的概率可以接受到什么程度？人们当然希望这个概率为零。但是从科学的角度来说，我们理解不可能达到零。谁说概率为零，谁就是在说谎，在说谎。但是如果把这个概率降低到极致，你能承受的代价是什么？这里我们应该考虑你的投入和效率之间的平衡。

余祖胜进一步解释说，当时最早的考虑是，发生这种严重事故的可能性极低，如果将其作为设计基准，费用会很高。因此，当时的普遍理解是，不需要这么高的安全标准，当时的法规要求在这方面尽可能做到。然而，在2004年，中国新的核安全法规haf102明确规定，在设计中必须考虑预防和减轻此类事故。目前世界上有400多个核电站，尽可能考虑预防和缓解严重和极端事故。

三代核电站:从安全到几何？

二代核电技术在安全防范方面要非常严格。为什么福岛核电站事故还在发生？以及第三代核电技术的安全性能提高到什么程度？

针对《中国新闻周刊》提出的这些问题，余祖胜认为，福岛核电站事故有很大的偶然因素。主要原因是因为地震导致冷却动力丧失，备用柴油机动力被海啸卷走。但是福岛6号机组有柴油机，位置比较高。海啸没有被卷走，既保证了6号机组的安全，也保证了5号机组的安全。福岛的自然灾害已经超出了最初设计师考虑的界限。

目前国际上对核电安全的评估一般基于两个参数:一是堆芯熔化概率。这里指的是每个反应堆运行一年(即反应堆年份)时堆芯熔化的概率。二代技术是万分之一，俗称万年一遇。但是在日本，这种千载难逢的事情发生了。现在国际标准要求提高到十万分之一。现在美国的ap1000，三代核电技术之一，可以达到负7度动力堆年5.08 ^ 10，也就是5/10万。

另一个参数是大规模放射性释放的概率，比如切尔诺贝利或者福岛。本来在第二代核电时代，这个概率是十万分之一，现在国际要求是百万分之一。ap1000实现了6.10的负8次方叠加年，也就是60亿分之一。

福岛核电站事故后，我们请我们的美国伙伴做了模拟计算。如果福岛采用ap1000的第三代技术，是可以经得起考验的，结果证明是可以的。于福生告诉中国新闻周刊。

三代技术:既安全又经济

安全性的提高是第三代核电技术的主要标志。但第三代核电技术不仅仅是一个安全指标，它包括从安全到经济成本的一系列指标。对此，中国科学院欧阳宇院士有六个定义:

第一，安全方面，堆芯熔化事故的概率是1.0 ^ 10到反应堆年的负五次方；大量放射性物质释放到环境中的事故概率为1.0×10-负6功率反应堆年。

二是经济性方面，要求与联合循环天然气电厂竞争:机组可用率87%；设计寿命60年(二代机组40年)；工期不超过54个月。

第三，采用被动安全系统，即设计专用电源驱动的安全系统。

四是单机容量进一步放大，通常二代机组都是百万千瓦，三代机组可以达到160万千瓦以上。

5.采用全数字控制系统。

不及物动词施工模块化，缩短工期。

单从引进价格来看，第三代核电技术相比第二代其实是可以省钱的。余祖胜说。他算了一下这个账:近30年前中国引进法国二代技术时，大亚湾核电站按照8.27: 1的外汇比例，价格是2080美元/千瓦；第三代中，ap1000解决了安全与经济的协调。如果不考虑通货膨胀，仍按8.27: 1的外汇比例计算。三门核电站是世界上第一座ap1000核电站，平均价格不到2000美元/千瓦。也就是说比较便宜。

原因是:在过去的核电站中，真正发电的机械设备最多只占三分之一，其余三分之二的设备都是留给应急使用的。万一发生意外，他们起到了缓解的作用，也就是说，他们处于戒备状态。而且这部分设备极其可靠，成本非常高。但是贵是贵，人们希望最好不要用，40年也不要启动。从这个意义上说，这部分设备可以说是一种负担。于是西屋动了脑筋，试图大幅度降低这部分的成本。

西屋公司的工程师正在考虑如何简化安全措施。也就是说，一旦反应堆堆芯熔化，无需人工操作就可以启动冷却系统。简单来说就是在反应堆的安全壳内安装几个应急水箱，断电时阀门会自动打开。堆芯和水箱之间的温度和压力差会使冷却水自动进入反应堆管道，从而冷却燃料棒。如有必要，在反应堆混凝土外壁顶部再建一个巨大的蓄水池，可以直接将水倒在反应堆外壁顶部，降低顶部温度。在弧形安全壳中，从堆芯排出的蒸汽会不断冲击冷却后的顶盖，冷凝形成水，最终溅到堆芯上。这水至少能维持三天。

这个原理现在已经相当简单了，但是在我们的行话里叫做利用微动力自然循环带走大量热量。西屋公司做了30年才成功。余祖胜说，美国ap1000的所谓被动安全系统就是这个意思。在这个安全系统中，没有泵，它依赖于自然力。本来第二代核电技术的要求是，一旦发生事故，需要在10分钟到半小时内进行人工干预，启动安全系统。在这里，第三代技术可以避免72小时内的人工干预。还有三天，足够核电站采取进一步措施。

当然，余祖胜补充说，在引进先进技术如ap1000后，消化和吸收仍然是一个艰巨的过程，只有真正实现国产化、标准化和批量生产，才能真正降低核电站的成本。

面对黑天鹅:性价比的考量

如果还是不放心，还是要问:就算是第三代核电技术也能保证核电站的安全？

余祖胜告诉中国新闻周刊，从科学的角度来看，100%的绝对安全是不可用的，但科学可以帮助我们一步一步降低事故发生的概率。一般工程上，当达到10的负8次方时，不考虑这个概率，十亿分之一的概率。比如有人计算过从天上掉下来的陨石砸到人脑袋的概率。这个概率大概是10比10比11，也就是100亿到1000亿的概率，所以大家不考虑这个概率。孩子上街要防止被车撞，但不想防止被陨石撞。

日本的福岛核电站最初是考虑到地震和海啸而设计的。美国科学专栏作家亚当·皮奥尔(Adam Piore)曾在《科学美国人》杂志上撰文指出，福岛第一核电站的抗震能力是为了抵御8.2级地震而设计的，这次9.0级地震也在其安全裕度之内。但问题是它只能承受5米的海啸，而这次地震引发的海啸高达14米。这超出了设计师的默认。

这样一个概率很小的事件，一旦发生就会极其严重。人们用一个独特的词来称呼它:黑天鹅事件17世纪以前，欧洲人一直认为天鹅都是白色的。但是随着第一只黑天鹅的发现，这种不可动摇的信念崩溃了。现在，黑天鹅事件被用来描述非常不可预测和不寻常的事件。

黑天鹅事件非常难以预测，准备措施非常昂贵，发生的概率统计上几乎可以忽略不计。这是因为一种事件可能一万年只发生一次，但不代表明天就不会发生。Piore在文章中写道:对于一个典型的设计寿命为40年的核电站，可能会遇到各种情况，比如2001年的“9·11”事件，2005年8月的卡特里娜飓风，以及刚刚过去的日本地震。

无论设计者对核电站的安全有多小心，他们也只能预见到他们能想象到的危险。20世纪60年代，当核电站刚刚建成时，人们根本无法想象恐怖分子乘飞机撞上反应堆的可能性。然而，2009年，美国核管理委员会(nrc)提高了核电站的安全标准，要求所有核电站都要能够承受一架飞机的直接冲击。为了符合新标准，西屋电气公司在反应堆的混凝土外壁上增加了钢板。

我们可以期待第四代核能技术。欧阳宇院士在文章中总结了第四代核电技术:

1.核电机组具体投资不超过1000美元/千瓦，发电成本不超过3美分/千瓦时，建设期不超过三年；

2.极低的堆芯熔化概率和燃料破损率，人为失误不会导致严重事故，无需场外应急措施；

3.尽量减少核从业人员的职业剂量，尽量减少核废料的产生量，并有完整的核废料处理处置方案，其安全性应能为公众所接受；

4.核电站要有很强的防核扩散能力，核电和核燃料技术很难被恐怖组织利用。这些措施要用科学的方法来评价；

5.必须有一个全生命、全环节的管理体系；

6.国际合作必须有一个发展机制。

目前，国际上已选定六种堆型的概念设计作为第四代核能系统的优先研发对象，中国清华大学正在开发的高温气冷堆就是其中之一。然而，第四代核电技术要成熟并在工业上大规模应用还需要很长时间。余祖胜估计至少需要30或40年。

所以今天的核电安全问题，其实是人类不得不做出的选择。每一种能量都有其优缺点。在中国的情况下，火电仍然是主要的能源。但现在人们越来越意识到火电带来的问题:第一，烧煤发电是一种热效率低、浪费的消费模式；二是能源安全存在巨大隐患；第三，带来严重的环境污染。但是目前太阳能的效率还是太低，要达到大规模工业化应用还有很长的路要走；至于风力发电，主要问题是发电不稳定。有风的时候可能不缺电，但是缺电的时候就没有风了。只使用电能储存装置，成本非常不经济。

在这种情况下，人们可以通过平衡整个情况来做出最合适的选择。无论什么样的能量，想要盈利，都要付出代价。如果你不想承受或者根本承受不了，你就是温室里的一朵花，活不了多久。余祖胜说。

(摘自《中国新闻周刊》，2012年7月23日)