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纵深防御的五个层次
为了确保纵深防御体系得以有效实施,各个防御层次都包括一些基本的前提,比如适当的保守性、质量保证和安全文化等。同时,每个防御层次都有其特定的目标,包括实体屏障的保护和实现这种保护的方式。
实体屏障与防御层次的关系示意图
关于纵深防御的概念,迄今为止全世界核能界尚没有形成一个权威的官方定义,但对其理解和应用基本一致,都把它作为核安全的基本原则,核心的理念是依次设置一系列多层次的保护,以保持反应性控制、堆芯热量导出和放射性包容三项基本安全功能,进而确保工作人员、公众和环境安全。它贯彻于安全有关的全部活动,包括与组织、人员行为或设计有关的方面,以保证这些活动均置于重叠措施的防御之下,即使有一种故障发生,它将由适当的措施探测、补偿或纠正。在今天,纵深防御不仅仅是一个安全概念,也是一种原则、一种方法,更是一种哲学、一种体系。
2011年发生的福岛核事故,在清晰验证纵深防御至关重要性的同时,也暴露了现存的纵深防御体系存在的漏洞和不足。正如英国曼彻斯特大学心理学教授里泽(James Reason)提出的瑞士奶酪模型所揭示的那样,福岛第一核电厂的各层(级)保护并没有实现真正的相互独立,它们都被同一串事件影响甚至损坏,属于典型的共因故障失效。地震及随后的大规模海啸,导致核电厂发生长时间全厂断电事故,堆芯冷却和最终热阱丧失,堆芯余热无法及时导出,进而对各道实体屏障的放射性包容功能构成重大威胁。正是由于全厂断电这一共因使得各层保护屏障出现漏洞,最后导致燃料元件部分熔化、放射性物质主动或被动释放到环境中。
瑞士奶酪模型
从福岛核事故上,我们发现,现有的纵深防御体系在应对一些极端自然灾害方面存在着先天性不足。比如对于地震或洪水这样的外部事件,我们只能事先确定一个设计基准,作为设计安全重要系统和设备的设防要求,却很难划定出一系列的防御层次。如此,当超大规模的地震或海啸突如其来时,往往一下子把几道防御层次同时破坏掉,也就是奶酪模型中的一连串穿孔。
因此,为了防范核事故或降低严重事故的后果,全过程地运用纵深防御还远远不够,更重要的是要始终确保各个防御层次的可靠性(主要表现为完整性和有效性)。从各国采取的福岛后安全改进行动不难发现,改进方向基本都是着眼于增强对极端外部事件所致事故的应对能力,也就是进一步巩固、强化纵深防御中的后果缓解策略。
或许,后福岛时代的核电厂,在强化的纵深防御体系的有效作用下,即使在发生极端事件(包括堆芯损毁)时,我们仍有充分的把握保护公众安全与健康,并使环境受到的影响是有限、暂时、可恢复的,此时的核安全才可以说是有充分保障的。
唯如此,核能才能为公众所接受。
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