游泳池式反應(yīng)堆堵流事故研究

吳園園　孫微

【摘 要】燃料組件異物堵塞對(duì)于游泳池式反應(yīng)堆來說雖然發(fā)生概率很小，但其事故后果比較嚴(yán)重。本文利用系統(tǒng)分析程序?qū)τ斡境厥椒磻?yīng)堆燃料組件堵塞事故進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，該類型反應(yīng)堆可應(yīng)對(duì)一定程度的異物堵塞，具有很好的安全性，可為燃料組件堵塞事故的預(yù)防和緩解提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】游泳池式反應(yīng)堆；系統(tǒng)分析程序；異物堵塞事故

0 引言

游泳池式反應(yīng)堆是將整個(gè)反應(yīng)堆堆芯置于水池中。由于水池能夠提供足夠的冷卻能力，泳池堆具有很好的安全性，因此被廣泛用于反應(yīng)堆特別是研究堆的設(shè)計(jì)中。然而由于泳池堆的堆水池并非完全封閉，因此，泳池堆有一定概率發(fā)生燃料組件被異物堵塞的事故，該事故是泳池堆中后果最嚴(yán)重的事故之一，有必要在安全分析中進(jìn)行研究，并考慮此事故的應(yīng)對(duì)和緩解措施。

本文將采用系統(tǒng)分析程序，對(duì)游泳池式反應(yīng)堆的燃料組件堵塞事故進(jìn)行分析，以研究泳池堆的安全性。

1 游泳池式反應(yīng)堆簡介

游泳池堆整個(gè)堆芯泡在堆水池內(nèi)，水池結(jié)構(gòu)示意見圖1。

正常工況下，堆芯冷卻水由上而下流經(jīng)燃料組件，并從組件下部集水箱的出水管引出，從水池上部進(jìn)入反應(yīng)堆一回路，經(jīng)過換熱器后由進(jìn)水管重新進(jìn)入堆水池進(jìn)行循環(huán)。

2 堵流事故分析

考慮到堆水池的結(jié)構(gòu)，假設(shè)異物落入水池中堵塞燃料組件，將造成燃料組件冷卻狀況惡化，溫度有可能突破限值，從而造成燃料元件熔化甚至放射性物質(zhì)釋放。本文將假設(shè)單盒燃料組件被堵塞，并且熱通道正好位于此盒組件中，無其他任何動(dòng)作觸發(fā)停堆，不考慮由于慢化劑和燃料元件溫度升高以及空泡引入的負(fù)反應(yīng)性，分析泳池堆在一盒組件被堵塞時(shí)的安全性。

事故分析以某游泳池式反應(yīng)堆為例，采用系統(tǒng)分析程序RELAP5/MOD3.2對(duì)此泳池堆進(jìn)行模塊劃分。堆芯部分分為堆芯旁路、平均通道A、平均通道B、堵塞通道和熱通道。正常運(yùn)行時(shí)輻照孔道和堆芯旁路流量作為漏流處理。模型中還包括主泵等回路部分。

2.1 保守假設(shè)

分析時(shí)采用的保守假設(shè)：實(shí)際情況下堆熱功率小于核功率，計(jì)算采用的是核功率的102%；堆芯衰變熱取ANS73標(biāo)準(zhǔn)的120%；由于事故后主要是單盒組件狀態(tài)發(fā)生變化，因此不考慮其引發(fā)的任何負(fù)溫度效應(yīng)和空泡效應(yīng)，以得到更加保守的計(jì)算結(jié)果。

2.2 初始條件

堆核功率：3.5MW；

堆水池溫度：318.15K；

系統(tǒng)冷卻劑流量：1000m3/h；

熱通道焓升工程因子：1.1；

燃料包殼熔化溫度限值：923.15K；

燃料芯塊熔化溫度限值：924.15K。

2.3 分析結(jié)果

本報(bào)告中選取了不同的堵塞比例（堵塞面積占單盒組件面積的20%、50%、80%、90%及100%）進(jìn)行了計(jì)算，得到以下結(jié)果并與未發(fā)生堵塞（即穩(wěn)態(tài)）時(shí)的燃料包殼和芯塊最高溫度比較，列于表1，從結(jié)果中可以看出，當(dāng)單盒燃料組件面積被堵塞90%時(shí)，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度仍低于相應(yīng)的熔化溫度；燃料組件堵塞面積達(dá)到100%，及被完全堵塞時(shí)，當(dāng)堵塞發(fā)生20秒后，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度分別達(dá)到1008.2K和1028.K，超過了包殼和芯塊的熔化溫度，燃料元件被燒毀。

2.4 討論

2.4.1 瞬態(tài)變化

當(dāng)單盒組件未被完全堵塞時(shí)（堵塞面積20%、50%、80%、90%），隨著堵塞面積的增大，燃料組件內(nèi)流量逐漸減少，從而燃料元件包殼和芯塊溫度逐漸增大。然而，雖然燃料組件入口處被堵塞，但燃料組件內(nèi)冷卻劑流速較低，由堵塞的局部形阻所造成的壓頭損失相對(duì)較小，因此通道內(nèi)流量損失較小，燃料元件包殼和芯塊溫度仍然遠(yuǎn)低于限值。

當(dāng)單盒組件被完全堵塞時(shí)，由于各燃料組件間相互隔離，不存在組件間的橫流，組件內(nèi)冷卻劑不斷被加熱，最終沸騰，燃料元件包殼和芯塊溫度迅速升高，如圖2所示，在20秒時(shí)就超出限值，燃料元件燒毀。

2.4.2 應(yīng)對(duì)措施

由系統(tǒng)冷卻劑流量變化可以看出，發(fā)生堵流事故時(shí)無法依靠流量測量的方法進(jìn)行監(jiān)測，因?yàn)閱魏薪M件即使被完全堵塞，所造成的堆芯流動(dòng)阻力增加很小，而且相比于整個(gè)堆芯裝載量，單盒組件被堵塞的影響很小，因此堆芯流量的幾乎不變，但燃料組件冷卻劑沸騰所形成的空泡變化較大，并形成流量和空泡份額的波動(dòng)，可以針對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)控及預(yù)警，但燃料組件溫度超出限值時(shí)間僅為20秒，因此即可用于調(diào)節(jié)和控制的時(shí)間較短，但本分析并未考慮溫度效應(yīng)、多普勒效應(yīng)和空泡效應(yīng)，因此本分析的事故后果應(yīng)比實(shí)際發(fā)生堵塞時(shí)的事故后果更加保守和嚴(yán)重。

2.4.3 縱深防御

雖然堆水池并非完全封閉，但其布置在密封廠房內(nèi)，有著嚴(yán)格的操作規(guī)程，同時(shí)，堆水池上方蓋有金屬蓋板，可有效的防止異物進(jìn)入堆水池。

即使發(fā)生小概率的異物落入水池事件，異物堵塞單盒燃料組件面積小于90%時(shí)，反應(yīng)堆仍然可以保證燃料元件的冷卻。

對(duì)于單盒燃料組件被完全堵塞的情況，即使燃料元件熔化，單盒組件內(nèi)的放射性物質(zhì)首先進(jìn)入堆水池，其中一部分可能擴(kuò)散至密閉廠房，廠房通風(fēng)系統(tǒng)均安裝有放射性物質(zhì)報(bào)警及凈化裝置，完全有能力過濾所逸出的放射性物質(zhì)，保證反應(yīng)堆的安全。

3 結(jié)論

通過對(duì)游泳池堆單盒燃料組件堵流事故進(jìn)行的分析，結(jié)果表明：

1）當(dāng)單盒燃料組件面積被堵塞比例低于90%時(shí)，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度仍低于相應(yīng)的熔化溫度；

2）當(dāng)單盒燃料組件被完全堵塞，20秒后，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度分別達(dá)到1008.2K和1028.K，超過了包殼和芯塊的熔化溫度，燃料元件被燒毀；

3）堵流事故無法依靠流量測量的方法進(jìn)行監(jiān)測，可以監(jiān)測空泡份額的變化；

4）泳池堆的縱深防御策略可有效的防止堵流事故發(fā)生并消除可能的放射性釋放，具有很好的安全性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]The RELAP5 Code Development Team. RELAP5/MOD3.3 code manual volume II： Appendix A Input Requirements[M].Idaho，USA：Idaho National Engineering Laoratory，2010.

[2]謝仲生，尹邦華.核反應(yīng)堆安全分析[M].北京：原子能出版社，1994.

[責(zé)任編輯：王偉平]

【摘 要】本國（本土）的法律傳統(tǒng)與面臨的現(xiàn)代性轉(zhuǎn)向以雙向思維，即平等協(xié)商的方式達(dá)至一種微妙的平衡。東西方法律傳統(tǒng)內(nèi)均有的“為善”、“良知”、“人性”等概念是構(gòu)筑社會(huì)變革模型中的基礎(chǔ)共通性參數(shù)，法律制度如何移植方才能不產(chǎn)生排異反應(yīng)，關(guān)鍵就在于對(duì)本土法律資源的合理使用與激活。制度并不能保證社會(huì)的良性運(yùn)轉(zhuǎn)，處于過渡期的國民需要的是對(duì)公平正義的一致信念。

【關(guān)鍵詞】法律移植；本土法制資源；英租威海衛(wèi)；德占膠；民事訴訟

【Abstract】The concepts of benevolence， conscience， humanity and so on， which embody in both western and eastern traditional legal system are the basic commonality parameter to build a social transformation model. The key to transplant legal system without any rejection reaction is to rationally use and activate the locally legal resources. However， the system cannot guarantee the smooth operation of society， but people in transitional period should have unanimous belief of equity and justice.

【Key words】Legal transplant； National traditional legal system； Weihaiwei colony； Jiaoao colony； Civil suit

0 前言

近些年來，在我國完善民事訴訟制度的潮流中，法律界在認(rèn)真反思我國民事司法中的種種缺憾的同時(shí)，普遍將興趣轉(zhuǎn)向了域外的法制資源，希冀借助對(duì)發(fā)達(dá)國家民訴機(jī)制的吸收與移植，為我國司法改革注入新鮮血液。不過，西方國家的法律制度畢竟發(fā)端于特定的西方社會(huì)，所能發(fā)揮的最大功效也僅限于斯。每一類具體訴訟程序的背后，都蘊(yùn)含著獨(dú)特的人文色彩。如何遴選出符合我國發(fā)展要求的程序機(jī)制并加以可操作的改造，成為中國法律人不得不思索的一大難題。頗為微妙的是，百年前的英國、德國殖民者們初次進(jìn)入完全陌生且紛繁復(fù)雜的傳統(tǒng)中國土地時(shí)，也為怎能將與之幾乎格格不入的程序制度植入這典型的鄉(xiāng)土農(nóng)耕社會(huì)而困擾。這里，筆者將以一種逆向的研究視角，即外來法律制度“本土化”的角度，通過威海和青島兩地成為租借地時(shí)期的史料分析，解析英德兩國如何對(duì)向兩地移植的民事訴訟制度作出調(diào)整，得以較為成功地減輕了制度變革的陣痛，順應(yīng)了當(dāng)時(shí)社會(huì)商品經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潮流。此前，有必要介紹的是19世紀(jì)英國、德國自身也分別經(jīng)歷的一場劃時(shí)代的民事司法革新，即便是遠(yuǎn)離本土的威、膠兩地，民訴法制建設(shè)也深受此次改革的影響。

1 英國民事訴訟制度在山東租借地的“本土化”進(jìn)程

1.1 19世紀(jì)英國民事訴訟制度改革簡介

自19世紀(jì)30年代伊始，老成謀國的英國人開始了近一個(gè)世紀(jì)的循序漸進(jìn)的民事司法及訴訟制度改革，逐步確立了一整套完善縝密、可操作性強(qiáng)的民事程序制度。這場改革主要包括以下核心內(nèi)涵，而這些內(nèi)容也幾乎能原封不動(dòng)地從日后英租威海衛(wèi)民事司法體例與民事訴訟中提煉出來：

1）統(tǒng)一司法權(quán)，規(guī)范各類司法組織，明確劃分各法院管轄權(quán)，避免交叉管轄。成立樞密院司法委員會(huì)總攬大不列顛及北愛爾蘭聯(lián)合王國和各海外殖民地、自治領(lǐng)的上訴案件；

2）簡化訴訟程序，裁汰不必要的訴訟環(huán)節(jié)。廢除令狀制度，起訴材料規(guī)范但力求簡約。提高法院審判效率，避免案件積壓，但保留重視程序的法治原則；

3）規(guī)定合理的訴訟費(fèi)用，禁止法官及法院職員收受、索取額外費(fèi)用，同時(shí)嚴(yán)懲貪腐行徑。

4）對(duì)書面材料、判決書等要式要求較為寬松，判決內(nèi)常引經(jīng)據(jù)典，形式較為散漫。

經(jīng)過這次完全的民事訴訟程序的改革，英國的民事司法制度步入了一個(gè)蘊(yùn)含自由民主平等思想的新時(shí)代，基本完成了民事法律制度的現(xiàn)代化。這也讓法治觀念真正深入社會(huì)生活。誕生于改革的現(xiàn)代化的司法機(jī)制為英國民主制度的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而這次改革的余暉，也不遺余力地照耀在遠(yuǎn)在天涯的威海衛(wèi)。

1.2 英租威海衛(wèi)時(shí)期的民事訴訟制度簡述與比較分析

總體而言，英租時(shí)期的威海衛(wèi)內(nèi)存在著一種二元法律體制，區(qū)別于英國本土的普通法與衡平法分立的二元法律結(jié)構(gòu)，該制度包含著一些無奈的因素，這并非是一個(gè)刻意設(shè)計(jì)、精巧計(jì)算的結(jié)果，而是“徘徊于東西方之間”①的產(chǎn)物。本性趨于保守的英國人不大可能也沒有必要強(qiáng)行推行不切實(shí)際的法制，這樣可能帶來的社會(huì)動(dòng)蕩與大英帝國聲譽(yù)掃地的隱患更值得擔(dān)心。所幸的是，這套二元體制成功地完成了它的任務(wù)，它不僅維系了當(dāng)?shù)氐姆€(wěn)定，更是促進(jìn)了威海港商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各位行政長官頗受愛戴，大英帝國的名譽(yù)也沒有受到任何沖擊。

1.2.1 民事司法組織與司法人員

1901年英國設(shè)立威海行政公署，做為租借地最高管理機(jī)構(gòu)。行政公署下設(shè)正副華務(wù)司作為行使司法權(quán)的主要機(jī)關(guān)，其中正華務(wù)司主管審理民事案件，亦分管財(cái)政、民政、文案、獄政等行政事務(wù)，且正副華務(wù)司長官同時(shí)兼任南北兩大行政區(qū)行政長官。從英國法制在威海衛(wèi)“本土化”的角度，這套體制始終帶著源自英國的烙印，19世紀(jì)的英國本土司法改革的一點(diǎn)核心內(nèi)容即是統(tǒng)一司法權(quán)，建構(gòu)司法的中央集權(quán)制度，分明法院管轄權(quán)限，法院體系結(jié)構(gòu)簡單，同時(shí)對(duì)法官素質(zhì)的要求也頗高。行政與司法權(quán)集中于長官一人之手，司法并不獨(dú)立與行政政治，或多或少承擔(dān)著維系社會(huì)穩(wěn)定的職能。

1.2.2 一般訴訟流程

英租時(shí)期威海衛(wèi)的民事訴訟一般流程包括以下內(nèi)容：

1）訴訟當(dāng)事人（一般為原告）前往司法官官邸或法庭將訴狀遞交給司法官，或?qū)⒃V狀投入專門的訴狀箱內(nèi)。（租借地內(nèi)曾試行了一段時(shí)間的特許狀師制度，但后來由于操作性的原因狀師行當(dāng)被完全取締）

2）訴狀提交后，司法官擇日開庭并傳喚各當(dāng)事人到庭接受詢問。

3）法庭審判程序較為寬松，雙方當(dāng)事人由于沒有律師的相助，往往在他們的親屬陪同下到庭并共同參與證據(jù)認(rèn)定與法庭辯論等環(huán)節(jié)，司法官也并不如英國本土的法官“消極”等待陪審團(tuán)認(rèn)定事實(shí)，聽取律師辯論。相反，時(shí)常要承擔(dān)普及法律，充當(dāng)雙方法律顧問，糾問案件實(shí)情等職能。

1.2.3 民事糾紛調(diào)節(jié)

威海衛(wèi)租借地另一類重要的民事糾紛解決機(jī)制是民事調(diào)解制度。殖民當(dāng)局保留了在基層中國原有之村董制，并以此為基礎(chǔ)建立總董制。日常民事糾紛由村董、總董及其他族內(nèi)長老調(diào)解，且法庭通過專門下發(fā)“息訴憑單”賦予之法律效力，調(diào)解成功則據(jù)此為書面憑證而不得再興訴訟，再訴法院不予受理。調(diào)解制是中國傳統(tǒng)的糾紛解決機(jī)制，英國式司法體制借助村董、總董的力量與權(quán)威與之連結(jié)，進(jìn)一步完善了英租威海衛(wèi)的民事司法體制。

1.2.4 訴訟費(fèi)用

英租威海衛(wèi)政府收取的訴訟費(fèi)用較為低廉，甚至存在近十年間不收分文訴訟費(fèi)的情形。殖民政府似乎在傳達(dá)這樣一個(gè)訊息：鼓勵(lì)用法律手段解決日常糾紛。這對(duì)威海衛(wèi)的穩(wěn)定局面有極大的鞏固作用，人們甚至出現(xiàn)了“健訴”的訴訟心理，以至于后來政府不得不以收取較高費(fèi)用為手段減少不必要的訴訟。

1.2.5 民事判決文書

英租時(shí)期的判決文件可稱是中西合璧的最好闡釋，一方面既繼受了英國法律判決形式不拘一格、散漫多變、好引經(jīng)據(jù)典的內(nèi)涵要式，另一方面則常常以道德經(jīng)典、圣賢之帝的圣諭為所引之典，比較好地能讓民眾接受。

在一些寶貴的資料卷宗中，時(shí)常體現(xiàn)著當(dāng)時(shí)的法官（常為行政長官）并不嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的具體訴訟環(huán)節(jié)，法庭中常常是雙方當(dāng)事人拖家攜口各執(zhí)一詞，場面激烈，而法官為確定案件事實(shí)間或親自策馬去案發(fā)地了解情況，之后快速判決，判決書中也常常引用道德教化格言或圣諭。同時(shí)法院審理效率極高，訴訟拖延極其難見，訴訟費(fèi)用低廉，適應(yīng)了當(dāng)時(shí)商業(yè)發(fā)展要求快捷高效結(jié)案的趨勢。而最為關(guān)鍵的一點(diǎn)則在于威海衛(wèi)地區(qū)社會(huì)變革“出人意料”地緩慢，立法與司法中存在的法律供求關(guān)系在三十年中始終處于相對(duì)均衡的狀態(tài)，“直到1930年中國政府收回威海衛(wèi)時(shí)，租界內(nèi)的男人還梳著辮子，女人還裹著小腳?！庇帽就练ㄖ瀑Y源之形而行英方所欲之內(nèi)核，順民情，得民心，是英國殖民者在威海衛(wèi)租借地治理得當(dāng)?shù)年P(guān)鍵。

2 德國民訴制度在山東租借地的“本土化”進(jìn)程

2.1 19世紀(jì)德國民事程序制度的傳承與發(fā)展

1862年的德國幾乎是集中當(dāng)時(shí)舉國法學(xué)界所有的精英人物，花費(fèi)15年之久制定了在世界民事訴訟法發(fā)展史上也可以稱為里程碑的近代民事訴訟法典——德國民事訴訟法。1877年，德意志帝國頒布《民事訴訟法》（簡稱CPO），而這部法典歷經(jīng)帝國時(shí)期、魏瑪共和國時(shí)期、納粹統(tǒng)治時(shí)期、二戰(zhàn)后的聯(lián)邦共和國時(shí)期，沿用至今。雖然經(jīng)過多次（有時(shí)規(guī)模還很大）的修改，但仍是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，并未將整個(gè)法律廢除，徹底更新。1877年《德國民事訴訟法》在德國民事訴訟法制史上具有繼往開來、承前啟后的作用。它主要蘊(yùn)含著一下一些內(nèi)涵：

2.1.1 司法機(jī)構(gòu)法定統(tǒng)一

統(tǒng)一后的帝國用鐵腕手段將日耳曼民族推上資本主義發(fā)展的狂飆時(shí)代的同時(shí)，這部1877年《帝國民事訴訟法》也讓德國的大部分地區(qū)開始適用與其已經(jīng)熟悉的民事訴訟法——有的已經(jīng)適用了上百年——完全不同的民事訴訟法。通過國家集權(quán)的方式，德國民事訴訟制度不僅擺脫了傳統(tǒng)訴訟法令的羈絆，更是開現(xiàn)代訴訟法制之先河。

2.1.2 自由主義思潮下科學(xué)完備的證據(jù)制度與訴訟原則

以直接審理主義、程序與辯論的公開主義為核心的言辭主義被1877年德國訴訟法接受，這部法典同時(shí)逐步廢除了此前繁苛、易被操控的書面主義。此外，反專制制度在自由民主的呼聲下被接受，國家采取秘密行動(dòng)（秘密羈押、拷問等）的權(quán)力被剝奪，“外行”組成的陪審團(tuán)也參與到案件事實(shí)認(rèn)定中。案件審理的公開透明，也使司法直接受新聞與社會(huì)的監(jiān)督，“上層人士”的特權(quán)被壓縮至基本為零。更為重要的是這部法典確立的一系列如“作出判決的法官要據(jù)自己的體驗(yàn)了解案情與參與人，而非通過已經(jīng)被他人主觀化的轉(zhuǎn)述”、“裁判者不關(guān)心微不足道的法律不利”、集中審理主義、“你給我事實(shí)，我給你審判”等審判、管轄原則至今仍然為主流觀點(diǎn)所接受。

日后的膠澳地區(qū)在被德國租借期間各類糾紛接連不斷，據(jù)《青島開埠十七年—<膠澳發(fā)展備忘錄>全譯》一書的相關(guān)數(shù)據(jù)，膠澳德國皇家法院連續(xù)五年受理案件的數(shù)量都在一萬件以上，每位法官年平均受理案件三四千件，每天要處理十幾起案件。如此繁重的工作量，沒有一套科學(xué)合理的訴訟程序自然是無法完成的。而上述核心內(nèi)容正是這套高效運(yùn)作的訴訟制度的靈魂。

2.2 德租時(shí)期膠澳地區(qū)的民事訴訟制度簡介與比較分析

1898年，德國趁山東曹州“巨野教案”之機(jī)率先租借膠澳灣，至一戰(zhàn)結(jié)束被日本侵占前，此地一直為德國管轄。德國為將膠澳建成“樣板”殖民地供其他海外殖民地效仿，不僅向這個(gè)海濱城市投注了大量金錢與人力，更通過土地改革建立起一整套完善的法律體系與司法制度。據(jù)《中德膠澳租借條約》第三條規(guī)定，“德國所租之地，租期未完，中國不得治理，均歸德國管轄，以免兩國爭端?！睋?jù)此，德國獲得了在青島一系列的管轄權(quán)，司法管轄亦括在內(nèi)。殖民者在膠澳租借地設(shè)置了一整套司法體制，針對(duì)德國等西方國家包括日本人設(shè)置了膠澳皇家法院，針對(duì)華人則設(shè)置了青島區(qū)公所和李村區(qū)公所，行政兼理司法。1898年《中德膠澳租借條約》簽署后，德意志帝國事實(shí)上獲得了對(duì)膠澳租借地司法的控制權(quán)，并在財(cái)政支出中追加了非經(jīng)常性的開支，用于膠澳地區(qū)的司法建設(shè)，包括派出法官、設(shè)立法院等司法機(jī)構(gòu)所需費(fèi)用。由于德國政府的大力支持，膠澳租借地的司法框架很快搭建起來。