張 琳，李文宏，楊紅義

（1.清華大學(xué) 核能與新能源技術(shù)研究院，北京 100084；2.環(huán)境保護(hù)部 核二司，北京 100035；3.深圳中廣核工程設(shè)計有限公司，廣東 深圳 518031；4.中國原子能科學(xué)研究院 快堆研究設(shè)計所，北京 102413）

2011年3月，日本福島第一核電廠發(fā)生的核事故給全世界敲響了警鐘。發(fā)展核電的主要國家迅速開展了核安全檢查和再評價行動，提出了安全改進(jìn)要求和措施。本工作對世界上發(fā)展核電主要國家開展的改進(jìn)行動進(jìn)行跟蹤和調(diào)研，并分析各國改進(jìn)行動的特點和內(nèi)涵。

1 世界主要核電國家和機(jī)構(gòu)開展安全檢查和評價的情況

核安全檢查和再評價活動一方面對核電廠與現(xiàn)行設(shè)計基準(zhǔn)的符合性進(jìn)行評價，另一方面對超設(shè)計基準(zhǔn)工況進(jìn)行全面分析，提出改進(jìn)措施。

各國安全評價主要方法［1］基本相同，即：假定給核設(shè)施的安全功能造成威脅并導(dǎo)致嚴(yán)重事故的極端自然現(xiàn)象（如地震、水災(zāi)或兩者組合），然后重新評價核設(shè)施的安全裕度以及嚴(yán)重事故應(yīng)對的組織和管理工作。

歐洲理事會在2011年3月要求歐洲核電廠針對類似福島核事故的場景進(jìn)行壓力測試，歐洲各國在2011年內(nèi)陸續(xù)完成了壓力測試，2012年11月24日，歐盟委員會發(fā)布了壓力測試報告，提出加強安全措施的要求，提高歐盟范圍內(nèi)143座核電站應(yīng)對天災(zāi)人禍的能力［2-4］。

法國政府于2011年3月23日要求法國核安全局（ASN）對法國民用核設(shè)施進(jìn)行補充安全評價，在地震、水淹、喪失最終熱阱、喪失電源、嚴(yán)重事故管理等5個主要領(lǐng)域開展檢查。檢查結(jié)論為：法國在運核電廠及核設(shè)施具有較高的安全水平，滿足安全要求，法國電力公司（EDF）向ASN提出了福島核事故后的改進(jìn)建議。

美國核管會（NRC）對程序和法規(guī)體系進(jìn)行了審核，通過對法規(guī)體系的全面評價，提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。NRC綜合評價認(rèn)為：按美國現(xiàn)行監(jiān)管體系以及對核電廠綜合能力的分析，類似福島核事故的序列不太可能在美國出現(xiàn)，核電廠的持續(xù)運營和審批不會對公眾健康和安全造成風(fēng)險［5］。

環(huán)境保護(hù)部（國家核安全局）、國家能源局、中國地震局聯(lián)合組織國家民用核設(shè)施綜合檢查團(tuán)于2011年4月15日—8月5日對我國在役和在建核電廠進(jìn)行了全面的核安全檢查，2012年3月公布了《關(guān)于全國民用核設(shè)施綜合安全檢查情況的報告》，檢查認(rèn)為我國在運核電廠安全風(fēng)險處于受控狀態(tài)，在建核電廠質(zhì)量保證體系運轉(zhuǎn)正常，工程建造滿足設(shè)計要求，總體質(zhì)量受控，安全有保障；發(fā)生類似福島核事故的極端自然事件的可能性極?。?］。針對檢查過程中發(fā)現(xiàn)的可能影響建造質(zhì)量和運行安全的問題，國家核安全局于2012年6月正式發(fā)布了《福島核事故后核電廠改進(jìn)行動通用技術(shù)要求（試行）》，以指導(dǎo)各運行和在建核電廠開展核安全改進(jìn)工作［7］。

2 各國的改進(jìn)行動和整改要求

各國安全檢查或再評價的結(jié)果均表明核電廠滿足現(xiàn)行核安全法規(guī)要求，各國也制定了核電廠改進(jìn)要求，以提高核電廠的安全水平。

2.1 法國的改進(jìn)行動和技術(shù)措施

ASN從提升抗災(zāi)能力、增加備用手段、控制放射性影響、加強行政管理等4個方面提出改進(jìn)要求，并提出了所應(yīng)采取的主要手段和措施：

1）識別并改進(jìn)防止放射性物質(zhì)釋放的關(guān)鍵系統(tǒng)、設(shè)備、構(gòu)筑物；

2）保護(hù)上述關(guān)鍵系統(tǒng)、設(shè)備和構(gòu)筑物，使其能抵御超設(shè)計基準(zhǔn)災(zāi)害；

3）組建能在24h內(nèi)投入的核電廠快速應(yīng)急組織。

針對上述改進(jìn)要求和三層次技術(shù)途徑，ASN 確定了相應(yīng)的改進(jìn)行動。在實體改進(jìn)方面，EDF 提出了15 項具體的工程改進(jìn)措施。圖1示出了EDF實施改進(jìn)的改進(jìn)要求、技術(shù)途徑和工程措施。

2.2 美國的改進(jìn)行動和技術(shù)措施

NRC短期特別調(diào)查小組提出了如下建議［5］。

1）在多年安全改進(jìn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)對運行核電廠進(jìn)行執(zhí)照管理和監(jiān)督管理的新架構(gòu)。

2）對設(shè)計基準(zhǔn)事故以及超設(shè)計基準(zhǔn)提出補充要求，采取改進(jìn)行動提高機(jī)組的安全性。

圖1 EDF實施改進(jìn)的改進(jìn)要求、技術(shù)途徑和工程措施Fig.1 Improvement requirement，technical method and engineering measure of EDF approach

3）對地震和洪水的防護(hù)制定完善的設(shè)計基準(zhǔn)要求，分析嚴(yán)重事故的緩解措施；應(yīng)用擴(kuò)大損害的緩解導(dǎo)則（EDMGs）等作為嚴(yán)重事故的緩解措施。

4）法規(guī)體系以縱深防御原則為基礎(chǔ)，并以概率風(fēng)險評價（PRA）技術(shù)進(jìn)行必要的修正。確定的縱深防御層次應(yīng)達(dá)到解決超設(shè)計基準(zhǔn)事故的要求。保留目前的設(shè)計基準(zhǔn)要求（對預(yù)期運行事件和假想事故等），對超設(shè)計基準(zhǔn)事故的要求（如未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)和全廠失電）用新要求補充。

NRC確定的近期行動和長期工作要求中需立即啟動的整改行動有：對地震和洪水的防護(hù)、長期喪失交流電源情況下的策略、安全殼的通風(fēng)、乏燃料水池的冷卻、嚴(yán)重事故的規(guī)程和應(yīng)急準(zhǔn)備等方面。針對NRC在監(jiān)管程序方面的改進(jìn)措施有兩條，包括對低概率嚴(yán)重事故的監(jiān)管框架和更加重視低概率事件的縱深防御。開展4個方面的長期研究工作，包括增加防止或緩解地震引起的火災(zāi)和洪水的能力、安全殼或其他廠房內(nèi)氫氣的控制和緩解、關(guān)于多機(jī)組事件和長期全廠斷電的額外應(yīng)急計劃及關(guān)于決策、輻射監(jiān)測和公眾宣傳的額外應(yīng)急計劃等。

2012年3 月，NRC 提出所有核電廠在2016年12 月31 日前均必須完成以下安全改進(jìn)：1）制定專門的預(yù)案以應(yīng)對長時間全廠斷電；2）提高用于乏燃料池監(jiān)測的儀器性能；3）在Mark Ⅰ和Mark Ⅱ型沸水堆安全殼上安裝“可靠、強化的”通風(fēng)裝置。

圖2示出了NRC 實施改進(jìn)的改進(jìn)要求、技術(shù)途徑和工程措施。

2.3 中國的改進(jìn)行動和技術(shù)措施

2012年6月，國家核安全局發(fā)布了《福島核事故后核電廠改進(jìn)行動通用技術(shù)要求（試行）》，明確了防洪能力、應(yīng)急補水、移動電源、乏燃料池監(jiān)測、氫氣監(jiān)測與控制、應(yīng)急控制中心可居留性及其功能、輻射環(huán)境監(jiān)測及應(yīng)急和外部災(zāi)害應(yīng)對等方面的改進(jìn)要求，并對工程措施和方案進(jìn)行了描述。

圖3示出了中國的改進(jìn)行動和技術(shù)措施情況。福島核事故后，我國陸續(xù)通過了《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》《核電安全規(guī)劃（2011—2020年）》和《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》。為了積極落實規(guī)劃要求，我國正在進(jìn)行《新建核電廠安全要求》的制定工作，在概率安全目標(biāo)、外部事件設(shè)防、嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解、堆芯安全設(shè)計以及廠址與環(huán)境的相容性等方面提出更高的要求。

圖2 NRC實施改進(jìn)的改進(jìn)要求、技術(shù)途徑和工程措施Fig.2 Improvement requirement，technical method and engineering measure of NRC approach

圖3 中國的改進(jìn)行動和技術(shù)措施情況Fig.3 Improvement action and technical measure for China

3 各國福島核事故后改進(jìn)行動和措施的分析

針對福島核事故開展的改進(jìn)工作，各國的總體思路和方向均基本相同。

3.1 提高極端外部事件的設(shè)防

各國均提出了進(jìn)一步貫徹縱深防御概念的具體措施，提出在外部事件設(shè)防方面應(yīng)采取縱深防御策略，通過多層次防御，預(yù)防和緩解極端外部事件導(dǎo)致的嚴(yán)重事故。

在廠址選擇方面應(yīng)充分考慮外部事件、環(huán)境影響和應(yīng)急計劃可實施性的要求；在廠址安全評價過程中進(jìn)行環(huán)境相容性審查，調(diào)查與廠址可接受性和設(shè)計基準(zhǔn)相關(guān)的外部事件、極端外部自然事件相關(guān)的安全要求；在核電廠抗震設(shè)計中應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行地震裕量或地震概率安全分析；對于核電廠的防洪設(shè)計應(yīng)考慮極端洪水事件以及洪水事件組合的影響；應(yīng)定期復(fù)核廠址外部事件的設(shè)計基準(zhǔn)等；根據(jù)廠址特征，進(jìn)一步完善包括地震災(zāi)害、氣象災(zāi)害、洪水災(zāi)害等極端外部事件的防災(zāi)預(yù)案和相關(guān)管理程序，提高外部事件發(fā)生時的預(yù)警和應(yīng)對能力；對外部事件的設(shè)防應(yīng)考慮一定的安全裕度。

我國建設(shè)的核電廠廠址均經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，廠址多選在低地震活動區(qū)，在福島事故后的核安全檢查認(rèn)為，我國在建核電廠和新建核電廠在地震安全方面均滿足現(xiàn)行最新的法規(guī)要求。在抗震裕度方面，從已完成的AP1000、EPR 以及高溫堆抗震安全裕度分析，均反映出這些堆型具有較大的抗震安全裕量，我國百萬千瓦級壓水堆核電廠的抗震安全裕度分析結(jié)果表明，這些機(jī)組也具有一定的抗震安全裕度。目前，國際上發(fā)展核能的國家還未提出提高地震設(shè)計基準(zhǔn)的要求。在國家核安全局頒布的《福島核事故后核電廠改進(jìn)行動通用技術(shù)要求（試行）》中提出，將設(shè)計基準(zhǔn)洪水位疊加千年一遇降雨作為防洪標(biāo)準(zhǔn)，以進(jìn)一步提高我國核電廠防洪的設(shè)計要求，對新建核電廠址防洪具有重要指導(dǎo)意義，是合理而保守的。此外，各國核電廠也均對防洪能力進(jìn)行了復(fù)核，我國核電廠通過增設(shè)防水封堵和排水設(shè)施等工程措施進(jìn)一步提高了核電廠的防洪裕度。

3.2 制定嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解的策略

各國均提出應(yīng)進(jìn)一步注意嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施的平衡，完善嚴(yán)重事故管理指南。設(shè)計上應(yīng)采取應(yīng)對全廠斷電（應(yīng)急電源供應(yīng)）、高壓熔堆、大體積氫氣爆炸、熔融堆芯與混凝土反應(yīng)（MCCI）、旁路安全殼等嚴(yán)重事故的具體措施。對乏燃料水池的監(jiān)測手段、監(jiān)測范圍、監(jiān)測儀表和系統(tǒng)可用性也提出了要求。對嚴(yán)重事故下安全殼內(nèi)氫氣監(jiān)測與控制措施配置、效率評估、嚴(yán)重事故情況下的功能實現(xiàn)和設(shè)備可用性也提出了要求。

實際上，在福島核事故發(fā)生之前，國際核電界已對嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解做了大量的工作。例如，對像堆芯熔融這類嚴(yán)重事故就提出了兩種緩解方案：1）將壓力容器作為堆芯熔融物的包容裝置，通過外部的非能動水對壓力容器進(jìn)行冷卻，保證壓力容器的完整性，應(yīng)用這項技術(shù)的以AP1000為代表；2）在壓力容器外設(shè)置熔融物的包容區(qū)，即在壓力容器外面采用專門的材料和設(shè)施來保證熔融物不外泄，EPR 使用了這種技術(shù)。福島核事故的發(fā)生再次證明了嚴(yán)重事故的風(fēng)險，對制定嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解措施有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。

3.3 加強水、電、通風(fēng)等技術(shù)手段

在實體改進(jìn)方面，各國對應(yīng)急補水及相關(guān)設(shè)備設(shè)置提出了要求。諸如：采用二回路或一回路應(yīng)急補水、乏燃料水池應(yīng)急補水等技術(shù)要求，以及相關(guān)的移動泵、補水管線和水源的技術(shù)要求。設(shè)置移動泵和管線以滿足堆芯冷卻和乏燃料水池冷卻，并設(shè)置聯(lián)接的補水管線。對于增加移動式應(yīng)急電源，要求核電廠在喪失全部廠外電時，可通過配置移動式應(yīng)急電源為實施應(yīng)急措施提供臨時動力，以緩解事故后果，并為恢復(fù)廠內(nèi)外交流電源提供時間窗口等具體化的要求。

3.4 限制嚴(yán)重事故下放射性釋放的手段

在強化安全殼安全功能及包容能力方面，各國也提出了進(jìn)一步的要求。比如安全殼條件失效概率應(yīng)盡可能低，并在嚴(yán)重事故下安全殼仍具有足夠的極限承載能力和裕量；評價安全殼超壓引起彈塑性變形導(dǎo)致的泄漏和安全殼旁通型的嚴(yán)重事故；對于超出安全殼極限承載能力的情況，應(yīng)全面分析和考慮安全殼超壓保護(hù)及過濾排放的措施；考慮安全殼泄漏放射性物質(zhì)的收集能力等。

在對安全殼極限承載能力進(jìn)行分析時，應(yīng)綜合考慮諸如氫爆、高壓熔堆、蒸汽爆炸、MCCI等嚴(yán)重事故作用的影響，通過彈塑性分析，保證安全殼的應(yīng)力和變形符合彈塑性準(zhǔn)則，壓力邊界不會產(chǎn)生破裂。在設(shè)置過濾排放系統(tǒng)的問題上，對于那些無法保證嚴(yán)重事故下安全殼熱量有效導(dǎo)出，同時安全殼承壓能力又不具備很大裕量的情況，則考慮設(shè)置安全殼過濾排放系統(tǒng)，但該過濾排放系統(tǒng)必須具有較高的效率，否則可能引起放射性物質(zhì)向環(huán)境排放。

3.5 加強國家和電廠的應(yīng)急準(zhǔn)備能力和對核電廠、公眾安全的保護(hù)

建立健全應(yīng)急支援體系。應(yīng)急控制中心應(yīng)有適當(dāng)?shù)目删恿粜圆?yīng)有適當(dāng)措施可長時間保護(hù)在場人員，以防止嚴(yán)重事故對他們的危害；應(yīng)急控制中心應(yīng)具有聯(lián)絡(luò)核電廠控制室、輔助控制室及其他重要地點和廠內(nèi)外應(yīng)急機(jī)構(gòu)的通信手段，以及實時在線傳輸核電廠安全重要參數(shù)的能力。核電廠應(yīng)改善嚴(yán)重事故下應(yīng)急監(jiān)測方案，在事故工況下提供必要的監(jiān)測手段。制訂同一廠址多機(jī)組同時進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)后核電廠的應(yīng)急響應(yīng)方案和應(yīng)急人員、物資的配備協(xié)調(diào)方案。

在這個問題的認(rèn)識上，世界各國均基本相同，但在具體的實施過程中，由于國情不同，在體系建立和運行方面會有所差異。我國已建立了國家和地方政府的核應(yīng)急體系，核電企業(yè)集團(tuán)也建立了應(yīng)急機(jī)構(gòu)，這些不同層次的保障體系提供了對企業(yè)和公眾安全的保護(hù)。

4 思考和結(jié)束語

福島核事故的發(fā)生除了福島第一核電廠機(jī)型老舊、外部事件設(shè)防措施不足、東京電力對核電廠的監(jiān)督管理漏洞等內(nèi)部原因外，超設(shè)計基準(zhǔn)的自然災(zāi)害、國家的傳統(tǒng)、民族的習(xí)慣、企業(yè)的文化、應(yīng)急體系等多方面因素綜合作用是造成天災(zāi)引發(fā)導(dǎo)致福島第一核電廠發(fā)生堆芯損毀嚴(yán)重事故的外部原因。

世界上沒有任何東西是絕對安全的，核電技術(shù)再先進(jìn)，也應(yīng)符合辯證唯物主義規(guī)律。從概率安全風(fēng)險的角度來看，現(xiàn)在核電廠發(fā)生堆芯嚴(yán)重?fù)p毀事故的概率已足夠低，經(jīng)多年持續(xù)改進(jìn)的核電廠在固有的安全水平方面已高出福島第一核電廠幾個量級。

為提高核電廠抵抗外部事件災(zāi)害的能力，應(yīng)對始發(fā)事件進(jìn)行深入全面的分析和排查，根據(jù)結(jié)果確定合理的改進(jìn)方向和目標(biāo)，也不宜盲目改變設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，增加不必要的安全裕量。

福島核事故后，各國對發(fā)展核電態(tài)度不同，德國、瑞士、意大利和比利時相繼宣布退出核電領(lǐng)域，美國、法國、俄羅斯和英國仍持較積極的發(fā)展態(tài)度并提出相應(yīng)計劃。我國在暫停新項目的審批后，2012年年底，田灣核電站二期工程、石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程相繼正式開工建設(shè)，陽江核電廠和福清核電廠的4號機(jī)組也恢復(fù)建設(shè)。在合理的風(fēng)險代價比條件下，發(fā)展核電是獲得穩(wěn)定清潔能源保障的理想途徑，同時，隨著環(huán)境問題的日益突出，中國發(fā)展核電的決心也日益堅定。

福島核事故后，國內(nèi)外對福島經(jīng)驗教訓(xùn)和核電廠改進(jìn)行動進(jìn)行了廣泛的討論，認(rèn)識到對福島核事故的經(jīng)驗教訓(xùn)的總結(jié)和核電廠的安全改進(jìn)是一個長期持續(xù)的過程。一方面要不斷提高核電廠的固有安全性；另一方面還要將縱深防御的理念落實到選址、設(shè)計、采購、制造、建造、安裝、調(diào)試和運行等各環(huán)節(jié)，不斷提高核電相關(guān)從業(yè)人員的技術(shù)水平和核安全意識，通過多方面努力促進(jìn)我國核電事業(yè)安全高效地發(fā)展。

［1］ IAEA.IAEA international fact finding expert mission of Fukushima Daiichi NPP accident following great east Japan earthquake and tsunami［R］.Vienna：IAEA，2011.

［2］ IAEA.IAEA action plan on nuclear safety［R］.Vienna：IAEA，2011.

［3］ European Union.Communication on the comprehensive risk and safety assessments （“stress tests”）of nuclear power plants in the European Union and related activities［R］.Brussels：European Commission，2012.

［4］ European Union.Technical summary on the implementation of comprehensive risk and safety assessments of nuclear power plants in the European Union［R］.Brussels：European Commission，2012.

［5］ NRC.Recommendation on enhancing reactors safety in the 21st century［R］.US：NRC，2011.

［6］ 國家核安全局.關(guān)于全國民用核設(shè)施綜合安全檢查情況的報告［R］.北京：國家核安全局，2012.

［7］ 國家核安全局.福島核事故后核電廠改進(jìn)行動通用技 術(shù) 要 求（試 行），國 核 安 發(fā)［2012］98 號［R］.北京：國家核安全局，2012.