核電專家詳解談我國核電站設(shè)計思路

　　我們時時刻刻都在接觸天然輻射

　　應(yīng)關(guān)注電離輻射對人體健康的影響

　　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，我們邀請了我國核電領(lǐng)域權(quán)威專家、中國工程院院士、中核集團科技委副主任葉奇蓁，來回答讀者朋友關(guān)心的三個問題：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、針對福島發(fā)生問題的環(huán)節(jié)，我國核電設(shè)計時是否有相應(yīng)的對策？三、我國核反應(yīng)堆的安全靠什么來保證？

　　問題一：

　　福島為何“焦頭爛額”？

　　記者：許多讀者有一個疑問，那就是既然有那么多預(yù)置的安全措施，面對突發(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)計的時候，對環(huán)境安全還有三項基本要求，第一條，反應(yīng)堆一旦出現(xiàn)故障的時候，反應(yīng)堆要停下來。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，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，也不會對環(huán)境發(fā)生影響。福島做到了第一條，但后面兩條沒有做到，這就是它產(chǎn)生的問題。

　　我們來回顧一下整個事故的過程。福島第一核電站有六臺機組。1號機組是按照0.18g（g指地面重力加速度）設(shè)計的（現(xiàn)在核電站設(shè)計是按地面加速度的力度來衡量的，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，來計算建筑物、設(shè)備、管路等能不能承受某個地震烈度），其余機組按0.45g或者0.46g設(shè)計。3月11日，日本強烈地震引發(fā)了海嘯。這次9級地震相當(dāng)于0.52g，超出了設(shè)計標(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。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，在廠外電源喪失的情況下，應(yīng)急柴油機也正常啟動。也就是說，海嘯之前，核電站的運行是正常的。第一是停堆，第二冷卻系統(tǒng)啟動起來，把余熱導(dǎo)出去。

　　但是，第一核電站海堤設(shè)計高程是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)急柴油機房進水，一小時后停止運行。此時，儀控系統(tǒng)改由蓄電池供電，設(shè)計容量只能維持8小時。

　　13小時以后，移動發(fā)電機到達，但是因為配電裝置在底層，被水淹了，無法接通，直到3月12日15時還無法接通，改接新電源線給水泵供電，但這個時間已經(jīng)晚了。超設(shè)計的海嘯高程導(dǎo)致全廠斷電，沒有外電源，也沒有內(nèi)部的應(yīng)急電源，全廠長時間斷電，導(dǎo)致堆芯冷卻手段長期不可用。第二條安全要求，也就是余熱導(dǎo)出，在一小時后就失去了。

　　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，燃料露出來了，原來是水和蒸汽包容的。露出來的燃料溫度就很高了，平時水蒸汽的溫度大概200多度，沒有冷卻以后，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。安全殼外面有個廠房，氫氣就跑到廠房頂部集中，當(dāng)濃度達到10%的時候（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號機組氫爆，14日，3號機組氫爆，15日，2號機組氫爆，這樣把廠房就炸開了，使廠房裸露。

　　有人說已經(jīng)停堆了，怎么還會出問題呢？因為剛停堆，把堆里的乏燃料卸到水池里，還有余熱，剛卸出來有百分之幾的余熱。地震1小時以后，水同樣沒有冷卻，這個水是敞開的，在一個大氣壓下，一百多度的水，就造成了蒸發(fā)，水位就很快下降。幾天以后，每個堆還約有1萬千瓦的熱量。一萬千瓦的熱量如果沒有冷卻的話，一天可以燒開三百噸水，所以他們用直升機向燃料廠房灑水冷卻，但效果很小。

　　問題二：

　　我國有否相應(yīng)措施？

　　記者：針對福島核電站出現(xiàn)問題的那些環(huán)節(jié)，我國核電站設(shè)計中有相應(yīng)的安全措施嗎？請詳細(xì)介紹一下。

　　葉奇蓁：針對福島核電站出現(xiàn)的問題，我國核電站設(shè)計中有大量的安全措施：第一，抗地震設(shè)計。凡是牽涉到核電站安全的，都要按安全停堆地震來設(shè)計，這個話的含義是，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。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)生裂縫或者錯動的活動斷層，絕對不能建核電站。

　　第二，防洪的要求。設(shè)計會考慮到臺風(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確定。廠坪標(biāo)高要高于基準(zhǔn)洪水位。