在今年全國兩會上,為安全、高效地推進小型反應堆(以下簡稱“小堆”)發展,錢天林、萬鋼等多位政協委員向大會聯名提交了提案,針對如何在未來科學、合理地確定小堆應急計劃區和規劃限制區等,提出了看法和建議。
核能供熱環境效益顯著
小型反應堆逐步走進人們視野
核能作為一種安全、清潔的能源,利用其為區域供熱在我國已有成功實踐。以低溫供熱堆為代表的小型反應堆,正逐步走進人們的視野。
2017年11月28日,位于北京郊區的中國原子能研究院院內,中核集團的一場發布會正在舉辦,現場人聲鼎沸。此次發布會的主角就是可用來實現區域供熱的“燕龍”低溫供熱堆。同日,供熱演示項目在中國原子能科學研究院啟動,實現了安全供熱滿168小時,具備為原子能院部分辦公樓供熱(原子能院區兩座辦公樓和一座49-2堆廠房,總體供熱面積約1萬平方米)、功能演示及實操培訓等能力。
據了解,“燕龍”低溫供熱堆是一座游泳池式反應堆,堆芯上方的覆蓋水層可以很好地屏蔽放射性物質,其提供的靜壓力又可以提高堆芯出口水溫以滿足供熱要求。熱量通過兩級熱交換傳遞給供熱回路,再通過熱網將熱量輸送給千家萬戶。經測算,一座400MW(1MW=1000KW)的“燕龍”低溫供熱堆,供暖建筑面積可達約2000萬平方米。
“燕龍”低溫供熱堆正是小堆的一種。在我國,小堆的設計研發近年來得到推進。全國政協委員錢天林、萬鋼等在提案中指出,我國各大核電集團、高校和科研院所設計了多種小堆方案。中國實驗快堆已實現并網發電,石島灣高溫氣冷堆示范工程期望在2018年實現并網發電,多用途模塊化小型壓水堆ACP100設計通過IAEA通用安全審查,示范工程預計在2020年建成投產,行波堆TWR-300、浮動堆等相關工作也在穩步推進。
據錢天林介紹,與大型反應堆(以下簡稱“大堆”)相比,小堆有更高的安全性、更短的建造周期、良好的經濟性和應用的靈活性,能更好地滿足中小型電網分布式電源布置、城市供熱和制冷、工業工藝供熱、海水淡化等多元化應用的需求。
“從技術上來講,小堆體積小、放射源項總量小,安全性更高;與傳統熱源相比,核能供熱幾乎不排放溫室氣體和傳統意義上的污染物,環境效益顯著。”一位業內專家告訴記者。
貫徹落實《核安全法》
適時出臺配套法律法規和標準體系
隨著國內小堆設計研發的推進,相應的安全要求的建立受到業內關注。一些專家表示,《核安全法》對核設施的選址、設計、建造、運行,核材料以及相關放射性廢物實行全過程、全鏈條的監管和風險防控,對保障我國核能行業的安全、高效發展具有重要意義?!逗税踩ā反_立了“安全第一、預防為主、責任明確、嚴格管理、縱深防御、獨立監管、全面保障”的核安全工作原則和完備的核安全審評、許可、監督、執法等制度。隨著小堆設計研發的推進,未來應在全面貫徹落實《核安全法》的同時,逐步適時出臺配套的與小堆安全要求相關的法規以及標準體系。
據了解,大型壓水堆核動力廠和小堆的發展對人員防護的安全目標是相同的,但具體的要求可能會有些差異,因為小堆更加貼近用戶的特點,會提出更高的安全要求。例如,國標GB6249-2011《核動力廠環境輻射防護規定》中具體規定,核電廠周圍應設置非居住區和規劃限制區,以反應堆為中心,非居住區半徑不小于500m,規劃限制區半徑一般不小于5000m。這一標準適用于陸上固定式輕水或重水核電廠,其他堆型的核動力廠參照執行。記者了解到,大型核電機組要求在廠址周圍劃定5000m的限制發展區,用于限制其內人口的增長和重大建設工程項目的發展。但小堆一般建于人口較為密集的城市周邊地區,小堆具有更好的安全性和更小的源項,如果仍然按照5000m的要求劃定限制發展區就很不合理。
清華大學核研院反應堆安全室主任童節娟認為,小堆的研發用途決定了它需要更貼近用戶。如果參照大堆5000m限制發展區,小堆的優勢完全展現不出來。拿小堆供熱舉例,大量熱量將浪費在不必要的長距離傳送過程中。
類似地,以大型核電機組為目標提出的場外應急要求,對于小堆來說也不宜套用。
“從技術上來說,相比于大堆,小堆事故源項要顯著低,安全性更高,甚至不需要外電源和操作干預也能夠實現自主停堆和余熱導出。這可實際消除放射性釋放甚至消除堆芯熔化,因此簡化乃至最終取消場外應急在技術上是可行的。”上述業內專家告訴記者。
錢天林建議,未來應形成可具體實施的技術準則。通過多方合作,進一步深入開展小堆事故序列分析與事故源項計算工作,提出針對小堆的機理性源項;建立針對小堆嚴重事故評價的風險目標和事故截斷概率,以采用風險指引方法對小堆應急計劃區進行劃分。
建議科學設置小堆應急計劃區和規劃限制區。根據小堆類型、廠址特征和事故可能的輻射后果,合理確定小型反應堆應急計劃區大小,協調確定規劃限制區,同時滿足應急和安全審評的要求。
建議研究推進小堆廠區、應急計劃區和規劃限制區三區合一工作。小堆安全性好,使得實際消除大規模放射性釋放甚至消除堆芯熔化成為可能,在簡化乃至最終取消場外應急的情況下實現三區合一的可行性。
相關探索仍將繼續
不可能在短時間內一蹴而就
我國小堆的設計研發工作在近幾年得到加速推進,國家核安全監管機構也針對小堆的發展及時提出了相應的審評和監管意見。國家核安全局于2016年發布《小型壓水堆核動力廠安全審評原則(試行)》(以下簡稱《審評原則》),為小堆的安全設計和應急計劃提出了方向。
《審評原則》中指出:“在小型壓水堆核動力廠中建立并保持對放射性危害的有效防御,以保護人員、社會和環境免受危害”仍然是小型壓水堆核動力廠總的核安全目標。小型壓水堆核動力廠的應急計劃可“參照國際原子能機構在“核電廠設計安全規定(NoSSR-2/1“SAFETY OF NUCLEAR POWER PLANTS: DESIGN)”中的觀點以及法國和德國等對下一代壓水堆的安全要求”。
“在這方面,國際上的情況其實和我國的類似,以小型堆參照大型核電廠作為初步的探索,還沒有針對小型堆的法規標準。”童節娟告訴記者。
值得注意的是,目前國際上已有一些積極探索。據報道,美國核管會近期同意NuScale小型模塊化反應堆不需要1E類備用電源。美國核管會確信,NuScale電力公司的小型模塊化反應堆(SMR)設計可以無需使用與安全相關的電力系統而確保安全運行。
相關專家表示,小堆屬于新領域,其相關法規、標準以及審批和監管體系涉及部門較多,相關探索仍將繼續,不可能在短時間內一蹴而就。
國家核安全局在《審評原則》中也明確指出,“應該充分認識到,小型壓水堆核動力廠安全要求的建立,必須經過一個實踐、認識、再實踐、再認識的反復過程。對本審評原則的應用,也應持有這樣的態度。”
小堆的推進同樣面臨“談核色變”的現象。小堆項目一般建于人口密集的城市周邊,與建設在相對偏遠地方的大型核電機組相比,公眾的“恐核”心理更為明顯。對此,錢天林認為,可以通過示范工程,來讓公眾逐漸理解、接受和認可核能供熱,消除不安情緒,最大程度地降低公眾對核能的抵觸、排斥情緒。
因此,必須建立完善《核安全法》配套的針對小堆的法規標準體系,從高從嚴進行核安全監管,在確保安全的前提下高效推進小堆發展。
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國際原子能機構本世紀初提出積極鼓勵研發中小型堆倡議,將電功率不超過300MW的核電機組定義為中小型反應堆,國際原子能機構在2004年6月啟動中小型堆開發計劃,參與成員國現已超過30個。
目前,小堆在全球范圍內總體上已完成研究開發,進入建造階段。美國、俄羅斯、中國、韓國等十多個國家正在研發設計約四十多種小型堆,積極推進設計評審和商業部署并取得實質性進展。
我國政府高度重視小堆研發工作?!赌茉窗l展“十二五”規劃》《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》《核電中長期發展規劃(2011—2020年)》和《國家能源科技“十二五”規劃(2011-2015)》,均提出要加大小型堆研發投入,適時開展示范工程建設。近期發布的《能源發展“十三五”規劃》再次強調要“適時啟動智能小型堆、商業快堆、60萬千瓦級高溫氣冷堆等自主創新示范項目,推進核能綜合利用”,并將模塊化小型堆作為重大示范工程之一,納入能源科技創新重點任務之中。