发展无严重事故风险核电站的曙光-北极星核电网

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摘要

在本文中提出了用自然力直接触发启动压水堆核电站一整套完全非能动的停堆安全冷却系统。这里的自然力主要是指一回路运行工况转换时由于其压力分布变化所形成的压差力。在这一系统中，当进行停堆或发生某种一回路事故工况时，相应的安全冷却系统便自然地投入运行，立即缓解事故后果，将事故时一回路释放的能量及堆芯余热非能动地排入最终热阱。在全过程中不依靠自动控制系统、能动设备及任何人为因素的介入，即可确保对堆芯余热无限期的安全冷却能力，能够将此压水堆核电站发生向环境泄漏放射性物质的严重事故发生概率实质上降为零，排除对核电站周围居民进行事故疏散的必要性，彻底解除公众对核电安全的疑虑。

实施本文中提出的压水堆核站完全非能动停堆安全冷却系统，完全立足于采用现有成熟技术，因而在近期内即可应用于无严重事故风险新型第三代压水堆核电站的设计与对现有第二代压水堆核电站的技术改造项目。

立足于现有压水堆核电站的运行经验，只要进一步采用完全非能动原则，实现固有安全，排除严重事故风险，那么压水堆核电站在近期内即能够成为电网的主要支柱，为破解全人类所面临的严酷环境问题做出重大贡献。

关键词：核电安全，压水堆，安全冷却系统，自然力，完全非能动。

一.目前核电发展所面临的困难与走出困局的方向

核电在正常运行条件下已被证明它是清洁、环保及经济的能源，是多数经济发达国家支持电网基载负荷及保障国家能源安全的不可或缺的主要能源支柱之一。

但至今核电站尚不能摆脱的一个根本性缺点是存在一定的发生严重事故的可能，虽然概率极低，但其后果根本无法接受，造成了核电站周围居民对核电安全的疑虑。特别是于2011年3月11日发生的日本福岛第一核电站1、2、3号反应堆堆芯熔化和4号反应堆厂房乏燃料储存水池损坏的严重事故，使周围环境受到了放射性污染，因而在不少国家公众之中形成了一定的反核倾向，对今后的核电发展造成了相当的困难。

为提高安全性，第二代压水堆核电站不断扩展冗余原则，结果虽然事故概率有所下降，但系统变得越来越复杂，核电投资及建造周期都明显增加，关键是安全问题并未因此而获得最终解决。从上世纪八十年代起，为提高核电站的安全性，非能动安全冷却装置开始受到重视，其中应用非能动安全冷却系统程度最高的是AP-1000。但它也只是在安全冷却系统的运行过程中贯彻了非能动原则，而其启动仍然采用能动方式，结果也只能继续降低严重事故发生的概率，但在原则上却不可能将其转化为零。至今在公开文献上还从未出现过可以使核电站完全避免严重事故的任何现实方案，所以就连在第三代核电站国际公认的安全要求中也只能规定要把核电站发生严重事故的概率降至在合理可行条件下尽可能低的数值(As-Low- As-Reasonably Achievable).可以看出，这种要求尚难以最终完全解除公众对核电安全的疑虑。所以，只有建立实质上无严重事故风险的新型核电站才是未来核电发展的必由之路。

本文作者经分析找出了现有核电站始终不能摆脱发生严重事故风险的根本原因，并提出了一套完整的可用自然力直接触发启动的压水堆核电站完全非能动安全冷却系统。这样在停堆或出现事故工况后，相应的安全冷却系统即自然地由备用转入工作状态，从启动到后续运行只立足于发挥反应堆系统内在的固有安全因素、自然力及自然规律的作用，不依赖于任何人工操作、能动设备及自动控制系统，即可以保证对反应堆无限期的安全冷却能力。从而在反应堆的安全冷却系统中排除了一切带有失误概率的不确定因素，实现了完全非能动原则，为建立无严重事故风险核电站奠定了必要的基础。希望本文提出的具体方案能够对我国自主发展核电事业，并推动世界早日进入实质上无严重事故风险核电的成熟发展时期做出实际贡献。

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