核電專家詳解談我國(guó)核電站設(shè)計(jì)思路

　　我們時(shí)時(shí)刻刻都在接觸天然輻射

　　應(yīng)關(guān)注電離輻射對(duì)人體健康的影響

　　編者按

　　日本福島核事故引發(fā)的話題依然受到公眾關(guān)注。今天，我們邀請(qǐng)了我國(guó)核電領(lǐng)域權(quán)威專家、中國(guó)工程院院士、中核集團(tuán)科技委副主任葉奇蓁，來(lái)回答讀者朋友關(guān)心的三個(gè)問(wèn)題：一、有那么多預(yù)置的安全措施，為什么福島核電站最終仍然面臨“焦頭爛額”的局面？二、針對(duì)福島發(fā)生問(wèn)題的環(huán)節(jié)，我國(guó)核電設(shè)計(jì)時(shí)是否有相應(yīng)的對(duì)策？三、我國(guó)核反應(yīng)堆的安全靠什么來(lái)保證？

　　問(wèn)題一：

　　福島為何“焦頭爛額”？

　　記者：許多讀者有一個(gè)疑問(wèn)，那就是既然有那么多預(yù)置的安全措施，面對(duì)突發(fā)事故，福島核電站為什么最終仍然面臨“焦頭爛額”的局面？

　　葉奇蓁：核電站設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)環(huán)境安全還有三項(xiàng)基本要求，第一條，反應(yīng)堆一旦出現(xiàn)故障的時(shí)候，反應(yīng)堆要停下來(lái)。第二，反應(yīng)堆余熱要導(dǎo)出。核電站唯一跟鍋爐不一樣的地方，就是鍋爐停止燃燒就沒(méi)有能量了，最多紅顏色燙手而已，核電站卻繼續(xù)發(fā)出一些余熱，大概是原功率的6.6%左右，還要把這些能量導(dǎo)出來(lái)，繼續(xù)冷卻。第三，把放射性物質(zhì)包容在安全殼內(nèi)。如果遵守了這三條原則，即使發(fā)生任何事故，也不會(huì)對(duì)環(huán)境發(fā)生影響。福島做到了第一條，但后面兩條沒(méi)有做到，這就是它產(chǎn)生的問(wèn)題。

　　我們來(lái)回顧一下整個(gè)事故的過(guò)程。福島第一核電站有六臺(tái)機(jī)組。1號(hào)機(jī)組是按照0.18g（g指地面重力加速度）設(shè)計(jì)的（現(xiàn)在核電站設(shè)計(jì)是按地面加速度的力度來(lái)衡量的，跟常規(guī)的地震烈度不一樣，按地面加速度就可以比較嚴(yán)格地按照力學(xué)原理，來(lái)計(jì)算建筑物、設(shè)備、管路等能不能承受某個(gè)地震烈度），其余機(jī)組按0.45g或者0.46g設(shè)計(jì)。3月11日，日本強(qiáng)烈地震引發(fā)了海嘯。這次9級(jí)地震相當(dāng)于0.52g，超出了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　地震發(fā)生后，福島第一核電站安全系統(tǒng)正常啟動(dòng)。首先安全停堆，安注系統(tǒng)和應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)立即啟動(dòng)，在廠外電源喪失的情況下，應(yīng)急柴油機(jī)也正常啟動(dòng)。也就是說(shuō)，海嘯之前，核電站的運(yùn)行是正常的。第一是停堆，第二冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)起來(lái)，把余熱導(dǎo)出去。

　　但是，第一核電站海堤設(shè)計(jì)高程是5.7米，而這次地震引發(fā)的海嘯在福島核電站地區(qū)是14米，這就使應(yīng)急柴油機(jī)房進(jìn)水，一小時(shí)后停止運(yùn)行。此時(shí)，儀控系統(tǒng)改由蓄電池供電，設(shè)計(jì)容量只能維持8小時(shí)。

　　13小時(shí)以后，移動(dòng)發(fā)電機(jī)到達(dá)，但是因?yàn)榕潆娧b置在底層，被水淹了，無(wú)法接通，直到3月12日15時(shí)還無(wú)法接通，改接新電源線給水泵供電，但這個(gè)時(shí)間已經(jīng)晚了。超設(shè)計(jì)的海嘯高程導(dǎo)致全廠斷電，沒(méi)有外電源，也沒(méi)有內(nèi)部的應(yīng)急電源，全廠長(zhǎng)時(shí)間斷電，導(dǎo)致堆芯冷卻手段長(zhǎng)期不可用。第二條安全要求，也就是余熱導(dǎo)出，在一小時(shí)后就失去了。

　　由于余熱導(dǎo)出冷卻失效，造成反應(yīng)堆溫度、壓力升高，冷卻劑不斷喪失，燃料露出來(lái)了，原來(lái)是水和蒸汽包容的。露出來(lái)的燃料溫度就很高了，平時(shí)水蒸汽的溫度大概200多度，沒(méi)有冷卻以后，就到了上千度以上。一千到兩千度的情況下，下面還有一部分水，水跟鋯起了化學(xué)作用，產(chǎn)生了氫氣。安全殼外面有個(gè)廠房，氫氣就跑到廠房頂部集中，當(dāng)濃度達(dá)到10%的時(shí)候（一般控制在4%以下），遇到空氣中的氧氣，就發(fā)生了氫爆。12日，1號(hào)機(jī)組氫爆，14日，3號(hào)機(jī)組氫爆，15日，2號(hào)機(jī)組氫爆，這樣把廠房就炸開(kāi)了，使廠房裸露。

　　有人說(shuō)已經(jīng)停堆了，怎么還會(huì)出問(wèn)題呢？因?yàn)閯偼６眩讯牙锏姆θ剂闲兜剿乩?，還有余熱，剛卸出來(lái)有百分之幾的余熱。地震1小時(shí)以后，水同樣沒(méi)有冷卻，這個(gè)水是敞開(kāi)的，在一個(gè)大氣壓下，一百多度的水，就造成了蒸發(fā)，水位就很快下降。幾天以后，每個(gè)堆還約有1萬(wàn)千瓦的熱量。一萬(wàn)千瓦的熱量如果沒(méi)有冷卻的話，一天可以燒開(kāi)三百噸水，所以他們用直升機(jī)向燃料廠房灑水冷卻，但效果很小。

　　問(wèn)題二：

　　我國(guó)有否相應(yīng)措施？

　　記者：針對(duì)福島核電站出現(xiàn)問(wèn)題的那些環(huán)節(jié)，我國(guó)核電站設(shè)計(jì)中有相應(yīng)的安全措施嗎？請(qǐng)?jiān)敿?xì)介紹一下。

　　葉奇蓁：針對(duì)福島核電站出現(xiàn)的問(wèn)題，我國(guó)核電站設(shè)計(jì)中有大量的安全措施：第一，抗地震設(shè)計(jì)。凡是牽涉到核電站安全的，都要按安全停堆地震來(lái)設(shè)計(jì)，這個(gè)話的含義是，即使是地震的情況下，我的系統(tǒng)還要保持功能，能把堆停下來(lái)。所以，廠房的地基應(yīng)放在完整的基巖上，必須遠(yuǎn)離斷層，特別是地表產(chǎn)生裂縫或者錯(cuò)動(dòng)的活動(dòng)斷層，絕對(duì)不能建核電站。

　　第二，防洪的要求。設(shè)計(jì)會(huì)考慮到臺(tái)風(fēng)、海嘯、海平面上升、暴雨、上游潰堤，以及波浪影響等，超越概率千分之一來(lái)確定。廠坪標(biāo)高要高于基準(zhǔn)洪水位。