鄒 旸,鄒樹梁

(1.中國核工業(yè)集團有限公司，北京 100822；2.南華大學 核設施應急安全作業(yè)技術與裝備湖南省重點實驗室，湖南 衡陽 421001)

人類科技取得了巨大的發(fā)展，在這背后，核技術的應用研究也做出了諸多貢獻。如今，在電力發(fā)電、工業(yè)生產、科技創(chuàng)新等領域均涉及核能的研究與利用。核應急是核能事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要保證[1]。伴隨著三大核事故的發(fā)生，人們深刻意識到核應急的重要性[2]。國內外在核應急管理以及技術與裝備等方面開展了大量研究，自核應急概念提出后，經過30多年的發(fā)展，核應急的相關概念和理論體系逐步形成。為了把握我國核應急關鍵技術的研發(fā)重心，切實解決我國核應急技術重要需求和關鍵科學技術難題，本文在梳理國內外發(fā)展歷史的基礎上，探討了當前適應我國需要的核應急組織體系、法律法規(guī)體系以及核應急狀態(tài)下的演練機制，并在此基礎上，通過總結中國核電及核電安全技術的發(fā)展趨勢，進一步展望核應急重要科技發(fā)展的前沿動態(tài)。

1 國內外核應急的發(fā)展歷史

1.1 核應急的提出

國際上，截至1979年，在核領域還尚未發(fā)生影響核電安全的事故，政府及各生產部門在核事故應急的計劃和準備上缺乏足夠的重視。直至1979年三哩島核事故后，各界開始思考核電安全發(fā)展的未來[3]。1986年切爾諾貝利核事故給生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害，造成極大社會恐慌。人們更加意識到核應急工作的緊迫性，隨即核安全與應急輻射相關工作被提上日程[4]。隨著研究的進展，在核應急中，小至微觀概念，大到宏觀體系均經歷了更新和架構的整合[5-6]。因此，切爾諾貝利核事故被認為是國際社會重視核應急的開端。

在國內，1985年秦山一期核電站開始建設，次年，蘇聯(lián)便發(fā)生了切爾諾貝利核事故，此事件給我國的核能發(fā)展敲響了警鐘。1991年國家核應急委員會成立，1997年國家核應急計劃正式出臺[7-8]。從歷史脈絡中可以看出，切爾諾貝利核事故成為我國加強核安全建設的推手，從正面促使政府加快部署核應急工作，因此1986年成為我國核應急工作發(fā)展的初始。

1.2 核應急的概念與理論形成

隨著三大核事故的發(fā)生，核應急的相關概念和理論逐步發(fā)展成熟，國際社會對核應急的相關概念，應急計劃區(qū)劃分標準，劑量后果評價以及干預水平等方面取得較大的進展[9-10]。

美國核管會(NRC)在三哩島核事故發(fā)生后，于1980年10月制定了“核電站應急計劃的制定和審查標準”，該標準成為核電站、州、地方政府制定應急計劃的指導性文件[11]。切爾諾貝利核事故后，國際社會和各種核機構重新審議了之前頒布的相關標準和法規(guī)，對應急計劃的基本概念的范圍重新進行評定。福島核事故后，世界各核能國家深刻檢查各核設施和裝備的安全性能，增強涉核人員安全意識，力圖系統(tǒng)化提升核應急能力[12]。在國際原子能機構的協(xié)助下，我國核應急的概念與理論逐步成熟，開發(fā)全新的標準理念，同時對標準實行內外兼修，為應急工作做好充足準備。

1.3 國外核應急發(fā)展現(xiàn)狀

1.3.1 美國

作為當今擁有核電的大國之一，美國核事故應急管理體系的完善源于1979年三哩島核事故的發(fā)生，而在此之前尚不完備。該管理體系選用四級分層的整體框架，按照聯(lián)邦、州、地方、核電運營單位的層級由上而下管理。為使核應急工作得到法律保障，美國審議通過了如《原子能法》《能源改組法案》等法律文件，并根據(jù)這兩部法律形成了新的法律體系，如《核能源法》《核安全研究、發(fā)展以及演示法》《核廢料政策法》[13]。

1.3.2 法國

法國也是世界核大國之一，其核能的安全發(fā)展與完善的應急制度是息息相關的。20世紀60年代初，該國籌備建立國家核管理局，1991年，另外建立了放射性廢棄物管理局，隨后的2002年，重組國家核安全與輻射防護總局，2006年設置了法國國家核能安全局。與其他國家一樣，法國與核能有關的規(guī)定主要來源于國際標準及公約等。2014年2月法國政府發(fā)布了 “重大核或放射性事故國家應急計劃”,該計劃包含了需要國家作出應急響應的國內外所有核或放射性事故的應急[14]。

1.3.3 日本

日本的核應急管理體系中遵循的是內閣首相制，總體指揮由內閣官房長官負責。日本核應急經過50多年的發(fā)展，在法律的頂層設計上穩(wěn)步發(fā)展。1961年，日本頒布《災害對策基本法》；1986年，定量原則被提出；2000年，頒布《原子力災害對策特別措置法》，對核設施的安全管理做了詳細規(guī)定；2011年，福島核事故后，日本修改了《核設施防災對策》；2013年核管會頒布了新的《災害對策指南》[15]。

當前主要核工業(yè)國家核應急發(fā)展現(xiàn)狀如表1所示。

表1 主要核工業(yè)國家核應急發(fā)展現(xiàn)狀一覽表

注：表1引自《國外發(fā)達國家核應急管理體制特點及啟示》。

2 中國核應急的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 中國核應急組織體系

我國核應急實行三級組織體系，分別由國家級、省級(包括直轄市、自治區(qū))、核運營單位三級應急組織有效建構，核應急組織體系如圖1所示。

圖1 我國核應急組織體系

在國家級層面上，設立國家核事故應急協(xié)調委員會，由政府與軍隊的相關部門組成。并設立國家核事故應急辦公室，對國家核事故應急協(xié)調委員會的日常工作活動負責。在省區(qū)市一級，設立核應急協(xié)調機構。核應急組織職能如圖2所示。

圖2 我國核應急組織職能

2.2 中國核應急法規(guī)體系

我國核應急制度建設工作在1986年切爾諾貝利核事故后得到重視。我國開始從法律層面對核應急作出規(guī)定和要求，防止及減緩輻射對生物和環(huán)境的影響。目前我國基本形成了一套完善的法律法規(guī)標準體系[16]，如表2所示。

表2 法律法規(guī)標準體系

在行政法規(guī)方面，政府相關部門制定相應的部門規(guī)章和管理導則與這些法律法規(guī)相配套，共同保證我國核應急工作的規(guī)范性。除此之外，國際公約也是我國核應急法律體系的重要組成部分。我國加入的國際公約主要有：《及早通報核事故公約》《核安全公約》等[17]。

2.3 中國核應急演練機制

有效的演練工作是核應急工作環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)。為適應我國核能發(fā)展的需要，我國在多地開展核應急演習工作?！吧穸芟盗小眹衣?lián)合演習的成功舉辦，充分驗證了核應急響應工作的可實施性和及時性。各核設施單位開展各項去污洗消、輻射防護、醫(yī)療救援等專項應急演練，在演練實踐中提升核應急響應能力[18]。核行業(yè)集團充分借鑒美國、法國等核能大國的建設經驗，在吸取福島核事故的教訓的基礎上，進行了思考、探索，建立了集團核應急支持體系[19]。

3 核應急發(fā)展前沿動態(tài)

3.1 中國核電發(fā)展趨勢

我國核電發(fā)展經歷了5個階段：探索起步、規(guī)劃發(fā)展、快速發(fā)展、暫緩建設和重啟階段[20]。在電力系統(tǒng)中，水電、風電及光伏受到自然條件制約，發(fā)電具有不穩(wěn)定性，難以滿足用電負荷。核電作為高能源密度的清潔能源，能滿足發(fā)電需要。目前，核電已逐步成為我國電力發(fā)展中的支柱產業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，我國2018年電力生產類型比重如圖3所示，核電占比4.22%。預計到2020年，核電在能源結構中將上升至5%，我國大陸在建核電裝機容量將達到5800萬千瓦[21]。

圖3 2018年中國電力生產類型比重

3.2 中國核電安全技術的進步

隨著日本福島事故發(fā)生后，我國更加重視中國核電技術安全。為了保證核安全，不斷深化反應堆的安全設計。經過不斷發(fā)展，我國已經開始建設防御措施更完善的第三代反應堆，安全性能顯著提高。我國目前在掌握第三代核能技術的同時自主攻克研究第四代核電的關鍵技術，如高溫氣冷堆技術、核電共性技術研發(fā)等，并通過示范工程建設，不斷攻克技術難題。核電技術國有化率目前已達到85%以上，成為核電技術成熟的重要標志。我國在引進吸收國外先進技術的基礎上，自主研發(fā)的 “華龍一號”，在安全性能上邁出了一大步。

3.3 核應急前沿動態(tài)研究

(1)核事故應急實時評價系統(tǒng)

核事故應急評價系統(tǒng)使用較為廣泛的主要有：美國NARNC決策支持系統(tǒng)、日本W(wǎng)SPEEDI應急劑量預測系統(tǒng)、歐洲RODOS實時在線決策系統(tǒng)[22]。NARNC系統(tǒng)開發(fā)已經更新至第三代[23]。WSPEEDI重點解決事故源項反演模型、國際核事故應急數(shù)據(jù)通信網(wǎng)模型等[24]。目前RODOS系統(tǒng)正在開展數(shù)據(jù)同化技術及場外核應急決策系統(tǒng)一體化的國際網(wǎng)絡技術研究[25]。

中國輻射防護研究院開發(fā)了NACADOS系統(tǒng)，具有我國自主知識產權[26]，核應急決策支持系統(tǒng)各項功能逐步增強，但我國在核電站源項分析和放射性核素遷移擴散方面的研究尚存在不足，對輻射監(jiān)測數(shù)據(jù)與實際核事故后果方面的同化研究還有待深入。

(2)核應急移動監(jiān)測系統(tǒng)

快速準確獲得各項輻射數(shù)據(jù)是保證核應急決策得當?shù)闹匾疤帷鴥韧忾_發(fā)了移動監(jiān)測系統(tǒng)，如移動實驗室、車載監(jiān)測系統(tǒng)等[27]。我國不斷加強對核應急移動監(jiān)測系統(tǒng)的研究，逐步開發(fā)了NAI(Tl)譜儀系統(tǒng)和HGPe譜儀系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)實時共享[28]。此外，我國各核電站相應配備專用的移動核應急監(jiān)測系統(tǒng)，如田灣核電站配有核應急環(huán)境監(jiān)測車等。

目前，我國相對尚缺乏較為成熟的核應急總體裝備技術。監(jiān)測系統(tǒng)的測量精度不夠，使用界面和操作較為復雜。在應急監(jiān)測裝備小型化、無人化、智能化應用方面與國外相比，差距較為明顯，需要開展大量研究工作加以解決。

(3)核應急輻射防護技術

福島核事故后，國外增加了對于核應急輻射防護技術的開發(fā)與研究，尤其是應急人員的輻射防護裝備[29]。由于人工智能的突飛猛進，歐美等發(fā)達國家研制出了智能化核應急防護人員裝備，具有實時搜索定位系統(tǒng)、核防護自給型氧氣維持系統(tǒng)等，在核應急行動中起到了關鍵的作用。

目前，我國積極展開核應急輻射防護方面的研究，結合目前核應急處置能力和輻射防護的技術特點，研發(fā)了一系列輻射防護裝備。在性能方面基本能滿足一般核事故防護需要，但對于涉核武器化學爆炸等核事故，尚不能承擔救援與處置等需求。

存在的問題主要包括：1)對α、β、γ、氚、中子等綜合防護能力較弱；2)防護技術和裝備的集成化、專業(yè)化程度尚低；3)防護裝備達不到長時間應急工作[30]。

(4)核事故應急作業(yè)技術與裝備

在強輻射區(qū)域，選用核應急機器人代替人工進行核應急工作很有必要。20世紀40年代，美、法、日等國嘗試該工作的探索，并取得了一系列成果，例如美國阿貢實驗室研制的M1機器人[31]。我國中輻院和原子能院等研究機構開發(fā)了多種類型的機器人。原子能院的BHBot401(基本型)機器人可在強輻射區(qū)域完成信息獲取及傳輸、物品抓取移動等作業(yè)。目前我國正積極研制適應強輻射環(huán)境的應急機器人，如南華大學正在研制的核應急機器人，可在輻射環(huán)境下完成拆除等應急任務等[32]。

我國專家學者對核應急裝備防護問題進行了一系列研究，通過優(yōu)化材料、高溫退火等方法，使部件達到了耐輻射的要求。但是目前為止，在研究的力度和研發(fā)的深度上都有進一步拓展的空間。下一步的重點是要在確保結構精準實用的基礎上，解析輻射對設施設備的最大破壞，提高結構抗輻射性能。

(5)核事故后果評價

核事故后果評價關注放射性核素通過食物鏈的傳遞途徑，最后被人體吸收的劑量。切爾諾貝利核事故發(fā)生后，世界各國開關注核事故后果的評估。其主要評估模式是利用環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)開展核素遷移模式的有效性驗證。IAEA組織了各國開展了一系列的研究課題，研究放射性核素在生物圈的遷移模擬和評價等。

我國核事故后果評價在近年來發(fā)展較為迅速，但與領先國家相比，仍有較大的差距，主要體現(xiàn)在事故源項的計算和分析、嚴重事故的理論分析與實驗相結合以及后果評估中參數(shù)的選定等問題。因此，我國應該繼續(xù)加強對核事故后果評估的研究。

4 結 論

1)經過多年的發(fā)展，我國核應急政策法規(guī)體系不斷完善，應急支援體系已在我國核行業(yè)集團得以建立，并且在模擬演練的基礎上對核應急制度與程序建立、隊伍建設以及設施設備安全等方面進行了評估與優(yōu)化。

2)核電以環(huán)保、高能量密度等特點逐漸成為我國電力發(fā)展的支柱產業(yè)，為了保證其安全運行，我國不斷增強其安全性，核電安全技術取得較大的進步。

3)目前國家相關機構仍密切跟蹤國際最新安全要求，不斷完善核應急體系的建設。我國在核事故應急評價、核輻射應急監(jiān)測技術、防護技術、作業(yè)技術以及核事故后果評價等方面投入大量精力開展相關技術的研究，為核應急處置提供理論及技術支持?？v向來看，在核應急領域，我國當前正在逐步縮小與領先國家的差距，但由于核應急事業(yè)啟動時間較晚，目前距離成為一個擁有成熟核應急理論和完善核技術裝備的國家尚有一段路程。