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核史丨固若金汤的核电厂是怎样炼成的

2018-08-23 10:41来源:核史钩沉作者:另类核史关键词:核电厂安全壳反应堆收藏点赞

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法规规定了在事故情况下核电厂外不同边界处公众受照剂量的限值。由于公众受照剂量受到反应堆堆型、地理位置和气象条件等因素的影响,因此对于不同堆型和不同地理位置的核电厂,安全壳的设计泄漏率是不同的。后来,为了便于操作,大部分核电厂从保守角度出发采用标准技术规格书中的泄漏指标。为了满足法规的要求,核工业界陆续在安全壳里配置了多重工程安全措施,比如抑压池、安全壳喷淋系统、安全壳热量导出系统和空气净化系统等。

1971年,原委会颁布了联邦法规10 CFR 50附录A《核电厂通用设计准则》。其中的第50-57条准则,对安全壳的设计给出了明确要求,涉及到安全壳的设计基准、试验和检查要求以及安全壳隔离要求等。1973年又颁布了10 CFR 50附录J《水冷核电厂反应堆主安全壳泄漏率试验》,对安全壳的泄漏率试验提出了具体要求。

1979年发生的三里岛核事故,彻底改变了人们关于严重事故不可能发生的认识,也是对安全壳能力的第一次重大考验。虽然事故导致堆芯燃料部分熔化,但得益于安全壳良好的屏蔽与密封作用,最终释放至周围环境中的放射性物质非常少,对公众的辐射健康影响极其微小。而1986年发生的切尔诺贝利核事故,由于缺乏真正意义上的坚固安全壳,结果酿成了严重的公众健康与环境后果。

尽管安全壳在三里岛核事故中表现良好,但联系到1960年代后期美国核工业界引发的“中国综合症”以及应急堆芯冷却系统有效性争议,各方开始意识到严重事故情况下保持安全壳完整性的至关重要性。

严重事故对安全壳的挑战示意图

自1983年起,核管会耗费巨资,由桑迪亚国家实验室牵头实施了庞大的安全壳完整性研究,整个项目前后历时25年。他们设计、建造了不同比例、不同材料的安全壳模型,实地测试安全壳对不同载荷与冲击的响应能力,并对电缆贯穿件、人员和设备闸门等的密封能力进行试验,为核电厂的概率风险评估和安全壳的设计改进提供了重要的数据支撑。

1:8钢安全壳模型试验

预应力混凝土安全壳模型的结构性失效模式试验

桑迪亚国家实验室开展的飞机撞击试验

2001年“9˙11”事件发生后,核电厂遭受恐怖袭击成为摆在核工业界与安全监管部门面前一个全新的核安全课题。在此之前,面对大型商用飞机的蓄意撞击,核电厂的防御能力可能有所不逮,在设计上也并不要求考虑抵御此类威胁。

作为安全改进对策之一,核管会经过长达数年的研究、讨论和辩论后,于2009年颁布了联邦法规10 CFR 50.150《飞机影响评估》,明确将大型商用飞机的蓄意撞击划归为超设计基准事故的范畴,并立足于加强未来核电厂的设计,提出了核电厂抵御此类威胁的相关要求。

商用飞机蓄意撞击核电厂威胁概念图

在此法规的影响和带动下,其他各主要核电发展国家也要求核电厂安全壳的设计必须考虑大型商用飞机的撞击影响。为此,各反应堆设计供应商纷纷对其推出的第三代核电厂设计作出针对性的安全改进,尤其是优化、增强了安全壳的性能,如美国的AP1000、欧洲的EPR和中国的“华龙一号”等先进核电厂设计相继通过了有关国家核安全监管部门的飞机影响评估审查,进一步巩固了未来核电厂的安全基础。

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