探秘三代核电的“三门样本”

三门核电站项目，正在为全球最先进商用核电创造安全建设最高新标准

一号机组钢制安全壳筒体第三环已经成功吊装就位，二号机组安全壳筒体第一环也已完成，2000多吨的全球最大履带式起重机耸立眼前，两条直径4.1米的取水管工程正在向海底掘进铺设日本核泄漏事件后，《瞭望》新闻周刊进入浙江省台州市三门县健跳镇猫头山半岛进行现场调研。

在这片山海环绕的第三代AP1000核电站施工现场，中核集团三门核电有限公司政工办主任钟英强告诉本刊记者，作为全球首台商用三代AP1000核电机组，整个工程不但将是中国的样本工程，甚至是全球的样本，工程质量要求极高，“我们经常会向国家核安全局汇报施工工位的文字和图像资料，完全按照国家规定的要求施工，确保安全第一、质量第一。”

可基本满足杭州全市用电

三门核电工程规划建设6台125万千瓦的核电机组，总装机容量为750万千瓦，也就是说一小时可以发750万度电。

据测算，到2015年，三门核电一期工程并网发电后将能够供应浙江省4.4%左右的用电量，可以基本满足杭州全市的用电需求。一期工程两台机组发电后，每年可减少500万吨优质动力煤南运浙江，相当于每天减少一列40节车厢的火车运量。同时，减少11490吨二氧化硫、19088万吨氮氧化合物以及1345吨烟尘排放，这将对节能减排和保护环境起到很好的作用。

“日本福岛核泄漏事故发生后，国家已经采取了多项措施积极应对，特别是进一步强化核电安全方面取得成效。”他透露说，这些措施将对增强公众对核电的信心，促进核电安全高效发展起到积极作用。

三门核电站虽然也在海边，但建设在整体基岩上，远离地震多发地带。在核电站周边200公里范围内，有记录以来的最大地震仅为3.3级，因此发生大地震的几率很小。“对三门这样一个易受台风袭击的地方来说，最可能遭遇的自然灾害是风暴潮。”针对这一情况，三门核电站在选址和设计建设过程中也给予了充分考虑。

三门地区有记录以来最大风暴潮发生于1998年，当时海水上涨了7.6米。即使按照综合多重灾害因素的极限测算，三门地区最大的风暴潮也只能致使海水上涨11.66米，而三门核电站厂址的设计标准为12米。尽管如此，当2005年美国遭受卡特里娜飓风袭击之后，这一标准又被提高了，厂址的防波堤达到了现在设计的13米。

汲取福岛核教训改进设计

针对日本福岛第一核电站发生事故之后，三门核电站采取措施进一步提高安全性。其中很重要的一点，就是按照国家的要求，针对福岛核泄漏事故进行对照检查和反思，并要求设计单位吸收福岛核事故的经验教训，在设计上进行改进，以确保核电站的长治久安、绝对安全。

福岛核泄漏事故中，无法控制且连续发生的氢爆，产生了令人震惊的视觉效果。钟英强介绍说，核反应堆中的燃料棒由特殊的抗腐蚀金属锆所包裹。锆的特性是，高温时会和水发生氧化反应，生成二氧化锆并放出氢气。当氢气的浓度达到15%～75%时，高温条件下就会发生爆炸。低于或高于这个范围，都不会爆炸。此次福岛核事故，就是因为堆芯温度升高后，燃料棒露出水面（正常时燃料棒浸泡在含硼水中），结果在高温下，燃料棒中的锆和水发生化学反应，放出大量氢气，最终导致爆炸。

站在设计直径40米、高70米、由44～46毫米厚的钢板焊接而成的反应堆安全壳面前，他告诉本刊记者，钢板是国内多家企业经过长时间攻关自主研发的世界顶尖材料，耐压能力达到1.16MPa，容积是福岛第一核电站安全壳的3倍，壁厚是其10倍，坚固性和抗压性都大大增强。

“我们经过计算，即使将来这座反应堆里所有的锆都和水发生化学反应的话，其释放出的氢气在如此大的空间里所达到的浓度也仅为13%，不会产生爆炸。”钟英强进一步说，在AP1000中，反应堆安全壳中除了设置点火器用于防止氢气在安全壳内局部积聚外，还专门设置了非能动消氢装置，其作用就是去除事故情况下可能产生的大量氢气。

更安全的非能动安全系统

令本刊记者印象深刻的，是AP1000非能动安全系统。一般人眼中，核岛的反应堆厂房或是半球体，或是长方体，或是顶部为拱形的圆柱体，但在三门核电站，看到的核岛模型却有酒瓶状——拱形圆柱体上叠加了一个直径稍小的圆柱体结构。

防止升温，是保护反应堆安全的重中之重。此次日本福岛第一核电站在地震发生时，紧急停堆以保护核发电机组，这时在正常情况下，核电站会用柴油发电机组和外部电网供电对机组进行冷却，但是随后而来的海啸却摧毁了这些设备，核反应堆得不到冷却，造成温度急剧升高，进而引发事故。

而非能动安全专设系统，就是依靠重力、温差和压缩空气等自然力来驱动安全系统，并通过蒸发、冷凝、对流、自然循环来带走热量，因此它无需依赖泵等能动部件和交流电源。

“稍小的圆柱体是重力排水水箱，大约储存有3000立方水，属于AP1000使用的非能动安全壳冷却系统（PCS），它可以利用重力对安全壳外表面进行洒水降温。”钟英强介绍说，AP1000的最大优点就在于其使用了非能动的安全系统来减缓设计工况中预期有可能发生的意外事故，至少保障三天也就是72小时的不干预时间。72小时之后可利用核电厂设置的消防水管线或移动式消防车进行补水来对安全壳进行持续的冷却。

他告诉记者，对于非能动安全专设，除了非能动安全壳冷却系统外，还设置了非能动堆芯冷却系统（PXS）。一旦发生事故，PXS的堆芯补水箱可利用重力提供较长时间较大的注射流；安注箱利用压缩氮气储能在数分钟内提供非常大的注射流；安全壳内置换料水箱则利用重力和温差提供很长时间的较小注射流；以上完成后，堆芯就会处于淹没状态，从而实现冷却。

据了解，我国2003年就开始启动了第三代核电技术的招标工作。2007年7月，三代核电自主化依托项目核岛合同在北京签署。中国购买美国4台先进的AP1000核电机组，美方同时转让AP1000设计技术、设备制造和成套技术、建造技术等先进核电技术。

引进的4台AP1000核电机组中，第一台和第三台落户浙江三门核电站，第二台和第四台落户山东海阳核电站。其中，三门核电站1号机组也是全球首台AP1000核电机组。