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在确保安全前提下高效推进小堆发展

2018-03-15  来源:中国环境报      小型反应堆  核能  核安全法   

在今年全国两会上,为安全、高效地推进小型反应堆(以下简称“小堆”)发展,钱天林、万钢等多位政协委员向大会联名提交了提案,针对如何在未来科学、合理地确定小堆应急计划区和规划限制区等,提出了看法和建议。

核能供热环境效益显著

小型反应堆逐步走进人们视野

核能作为一种安全、清洁的能源,利用其为区域供热在我国已有成功实践。以低温供热堆为代表的小型反应堆,正逐步走进人们的视野。

2017年11月28日,位于北京郊区的中国原子能研究院院内,中核集团的一场发布会正在举办,现场人声鼎沸。此次发布会的主角就是可用来实现区域供热的“燕龙”低温供热堆。同日,供热演示项目在中国原子能科学研究院启动,实现了安全供热满168小时,具备为原子能院部分办公楼供热(原子能院区两座办公楼和一座49-2堆厂房,总体供热面积约1万平方米)、功能演示及实操培训等能力。

据了解,“燕龙”低温供热堆是一座游泳池式反应堆,堆芯上方的覆盖水层可以很好地屏蔽放射性物质,其提供的静压力又可以提高堆芯出口水温以满足供热要求。热量通过两级热交换传递给供热回路,再通过热网将热量输送给千家万户。经测算,一座400MW(1MW=1000KW)的“燕龙”低温供热堆,供暖建筑面积可达约2000万平方米。

“燕龙”低温供热堆正是小堆的一种。在我国,小堆的设计研发近年来得到推进。全国政协委员钱天林、万钢等在提案中指出,我国各大核电集团、高校和科研院所设计了多种小堆方案。中国实验快堆已实现并网发电,石岛湾高温气冷堆示范工程期望在2018年实现并网发电,多用途模块化小型压水堆ACP100设计通过IAEA通用安全审查,示范工程预计在2020年建成投产,行波堆TWR-300、浮动堆等相关工作也在稳步推进。

据钱天林介绍,与大型反应堆(以下简称“大堆”)相比,小堆有更高的安全性、更短的建造周期、良好的经济性和应用的灵活性,能更好地满足中小型电网分布式电源布置、城市供热和制冷、工业工艺供热、海水淡化等多元化应用的需求。

“从技术上来讲,小堆体积小、放射源项总量小,安全性更高;与传统热源相比,核能供热几乎不排放温室气体和传统意义上的污染物,环境效益显著。”一位业内专家告诉记者。

贯彻落实《核安全法》

适时出台配套法律法规和标准体系

随着国内小堆设计研发的推进,相应的安全要求的建立受到业内关注。一些专家表示,《核安全法》对核设施的选址、设计、建造、运行,核材料以及相关放射性废物实行全过程、全链条的监管和风险防控,对保障我国核能行业的安全、高效发展具有重要意义。《核安全法》确立了“安全第一、预防为主、责任明确、严格管理、纵深防御、独立监管、全面保障”的核安全工作原则和完备的核安全审评、许可、监督、执法等制度。随着小堆设计研发的推进,未来应在全面贯彻落实《核安全法》的同时,逐步适时出台配套的与小堆安全要求相关的法规以及标准体系。

据了解,大型压水堆核动力厂和小堆的发展对人员防护的安全目标是相同的,但具体的要求可能会有些差异,因为小堆更加贴近用户的特点,会提出更高的安全要求。例如,国标GB6249-2011《核动力厂环境辐射防护规定》中具体规定,核电厂周围应设置非居住区和规划限制区,以反应堆为中心,非居住区半径不小于500m,规划限制区半径一般不小于5000m。这一标准适用于陆上固定式轻水或重水核电厂,其他堆型的核动力厂参照执行。记者了解到,大型核电机组要求在厂址周围划定5000m的限制发展区,用于限制其内人口的增长和重大建设工程项目的发展。但小堆一般建于人口较为密集的城市周边地区,小堆具有更好的安全性和更小的源项,如果仍然按照5000m的要求划定限制发展区就很不合理。

清华大学核研院反应堆安全室主任童节娟认为,小堆的研发用途决定了它需要更贴近用户。如果参照大堆5000m限制发展区,小堆的优势完全展现不出来。拿小堆供热举例,大量热量将浪费在不必要的长距离传送过程中。

类似地,以大型核电机组为目标提出的场外应急要求,对于小堆来说也不宜套用。

“从技术上来说,相比于大堆,小堆事故源项要显著低,安全性更高,甚至不需要外电源和操作干预也能够实现自主停堆和余热导出。这可实际消除放射性释放甚至消除堆芯熔化,因此简化乃至最终取消场外应急在技术上是可行的。”上述业内专家告诉记者。

钱天林建议,未来应形成可具体实施的技术准则。通过多方合作,进一步深入开展小堆事故序列分析与事故源项计算工作,提出针对小堆的机理性源项;建立针对小堆严重事故评价的风险目标和事故截断概率,以采用风险指引方法对小堆应急计划区进行划分。

建议科学设置小堆应急计划区和规划限制区。根据小堆类型、厂址特征和事故可能的辐射后果,合理确定小型反应堆应急计划区大小,协调确定规划限制区,同时满足应急和安全审评的要求。

建议研究推进小堆厂区、应急计划区和规划限制区三区合一工作。小堆安全性好,使得实际消除大规模放射性释放甚至消除堆芯熔化成为可能,在简化乃至最终取消场外应急的情况下实现三区合一的可行性。

相关探索仍将继续

不可能在短时间内一蹴而就

我国小堆的设计研发工作在近几年得到加速推进,国家核安全监管机构也针对小堆的发展及时提出了相应的审评和监管意见。国家核安全局于2016年发布《小型压水堆核动力厂安全审评原则(试行)》(以下简称《审评原则》),为小堆的安全设计和应急计划提出了方向。

《审评原则》中指出:“在小型压水堆核动力厂中建立并保持对放射性危害的有效防御,以保护人员、社会和环境免受危害”仍然是小型压水堆核动力厂总的核安全目标。小型压水堆核动力厂的应急计划可“参照国际原子能机构在“核电厂设计安全规定(NoSSR-2/1“SAFETY OF NUCLEAR POWER PLANTS: DESIGN)”中的观点以及法国和德国等对下一代压水堆的安全要求”。

“在这方面,国际上的情况其实和我国的类似,以小型堆参照大型核电厂作为初步的探索,还没有针对小型堆的法规标准。”童节娟告诉记者。

值得注意的是,目前国际上已有一些积极探索。据报道,美国核管会近期同意NuScale小型模块化反应堆不需要1E类备用电源。美国核管会确信,NuScale电力公司的小型模块化反应堆(SMR)设计可以无需使用与安全相关的电力系统而确保安全运行。

相关专家表示,小堆属于新领域,其相关法规、标准以及审批和监管体系涉及部门较多,相关探索仍将继续,不可能在短时间内一蹴而就。

国家核安全局在《审评原则》中也明确指出,“应该充分认识到,小型压水堆核动力厂安全要求的建立,必须经过一个实践、认识、再实践、再认识的反复过程。对本审评原则的应用,也应持有这样的态度。”

小堆的推进同样面临“谈核色变”的现象。小堆项目一般建于人口密集的城市周边,与建设在相对偏远地方的大型核电机组相比,公众的“恐核”心理更为明显。对此,钱天林认为,可以通过示范工程,来让公众逐渐理解、接受和认可核能供热,消除不安情绪,最大程度地降低公众对核能的抵触、排斥情绪。

因此,必须建立完善《核安全法》配套的针对小堆的法规标准体系,从高从严进行核安全监管,在确保安全的前提下高效推进小堆发展。

相关链接

国际原子能机构本世纪初提出积极鼓励研发中小型堆倡议,将电功率不超过300MW的核电机组定义为中小型反应堆,国际原子能机构在2004年6月启动中小型堆开发计划,参与成员国现已超过30个。

目前,小堆在全球范围内总体上已完成研究开发,进入建造阶段。美国、俄罗斯、中国、韩国等十多个国家正在研发设计约四十多种小型堆,积极推进设计评审和商业部署并取得实质性进展。

我国政府高度重视小堆研发工作。《能源发展“十二五”规划》《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》《核电中长期发展规划(2011—2020年)》和《国家能源科技“十二五”规划(2011-2015)》,均提出要加大小型堆研发投入,适时开展示范工程建设。近期发布的《能源发展“十三五”规划》再次强调要“适时启动智能小型堆、商业快堆、60万千瓦级高温气冷堆等自主创新示范项目,推进核能综合利用”,并将模块化小型堆作为重大示范工程之一,纳入能源科技创新重点任务之中。

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