福島核事故后核安全改進(jìn)行動(dòng)及安全要求研究

柴國旱，楊志義，肖 軍，王岳巍，丁 超，種毅敏

(生態(tài)環(huán)境部 核與輻射安全中心，北京 100045)

2011年3月11日，日本福島第一核電廠發(fā)生嚴(yán)重核事故，東部海域9級(jí)地震引發(fā)巨大海嘯，浪高達(dá)14～15 m，超出了福島第一核電廠所有機(jī)組的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。地震導(dǎo)致廠外交流電源的喪失，海嘯水淹造成廠內(nèi)電源和海水冷卻系統(tǒng)功能的喪失，無法有效帶出堆芯和乏燃料池的熱量。最終，福島第一核電廠的多個(gè)機(jī)組發(fā)生了堆芯熔化，氫氣爆炸進(jìn)一步加劇了放射性物質(zhì)向環(huán)境的大量釋放，在國際核事件分級(jí)表(INES)中被分類為最嚴(yán)重的7級(jí)，給世界核能發(fā)展帶來了深遠(yuǎn)的影響[1]。然而，核能對(duì)于一些國家仍是保證能源供應(yīng)的必然選擇，放棄核能似乎是不可能的[2]。目前全球有440多個(gè)核電機(jī)組在運(yùn)行。對(duì)核安全的重新審視和反思，再次成為人類和平利用核能所面臨的關(guān)鍵問題。

近年來，國際上一直在汲取福島核事故的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)于2015年出版了《福島第一核電廠事故-總干事的報(bào)告》[1]，被國際上認(rèn)為是“權(quán)威性、符合事實(shí)和均衡的評(píng)定，并涉及事故的原因、后果以及所汲取的教訓(xùn)”。福島核事故后，IAEA等國際組織，以及美國、法國、日本等主要核電國家，開展了一系列的行動(dòng)，包括核安全的檢查和再評(píng)估、核電安全改進(jìn)，以及核安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的修訂等，以進(jìn)一步提高核安全水平[3-6]。

中國在福島核事故后開展了核設(shè)施綜合安全檢查，結(jié)合福島核事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及IAEA最新標(biāo)準(zhǔn)，提出了改進(jìn)要求，開始編制和實(shí)施5年1次的核安全規(guī)劃，開展新建核電廠的安全要求文件編寫，推進(jìn)完成核安全法的立法工作，修訂完成《核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定》(HAF102—2016)，并正在開展相關(guān)核安全導(dǎo)則的編制工作。

在國內(nèi)外修訂的核安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中，引入了一些新的安全理念和安全要求，但相應(yīng)的具體實(shí)施準(zhǔn)則尚未完全建立，如實(shí)際消除早期或大量放射性釋放、事故工況劃分、縱深防御概念、移動(dòng)設(shè)施配置、商用飛機(jī)惡意撞擊等。本文結(jié)合近年來的實(shí)踐，針對(duì)部分新的核安全理念和要求在中國的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行闡述和探討，梳理和總結(jié)當(dāng)前在中國乃至國際上仍未解決的一些問題，并對(duì)后續(xù)核安全的發(fā)展方向進(jìn)行討論。針對(duì)福島核事故的研究至今尚未結(jié)束，從中汲取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)是一個(gè)長期的過程，本文的一些論述和觀點(diǎn)也可能會(huì)隨之修正和完善。

1 福島核事故教訓(xùn)總結(jié)

福島核事故發(fā)生后，除日本外，多個(gè)核電國家和組織也開展了對(duì)事故的調(diào)查和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)工作，比如美國、法國、中國，以及IAEA、美國核電運(yùn)營協(xié)會(huì)(INPO)、世界核電運(yùn)營者協(xié)會(huì)(WANO)等?？傮w來說，大部分報(bào)告將福島核事故總結(jié)為技術(shù)(如設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、系統(tǒng)配置等)和非技術(shù)(如人員行為、組織等)兩方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。IAEA于2015年出版的《福島第一核電廠事故-總干事的報(bào)告》，認(rèn)為從福島核事故中汲取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)分為核安全考慮因素、應(yīng)急準(zhǔn)備和響應(yīng)、放射性后果、事故后恢復(fù)等4個(gè)方面。其中核安全考慮的因素包括外部事件的應(yīng)對(duì)、縱深防御概念的使用、基本安全功能的維持、超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故應(yīng)對(duì)和事故管理，以及監(jiān)管有效性和人為及組織因素。本文僅探討核安全考慮的前幾個(gè)技術(shù)因素。

一般認(rèn)為，在核安全技術(shù)方面，福島核事故中反映的不足包括以下幾個(gè)方面：

1) 對(duì)廠址特定外部災(zāi)害以及可能引起的多機(jī)組影響評(píng)估不足，針對(duì)極端外部災(zāi)害的準(zhǔn)備不夠充分；

2) 無法應(yīng)對(duì)長時(shí)間的電源喪失(喪失所有交流電)，以及堆芯冷卻喪失(喪失最終熱阱)；

3) 電力系統(tǒng)的可靠性和可用性不足；

4) 現(xiàn)場和廠外應(yīng)急控制中心不足以應(yīng)對(duì)外部災(zāi)害和事故輻射；

5) 為保障安全殼完整性和降低放射性釋放所采取的設(shè)計(jì)和運(yùn)行措施不足；

6) 嚴(yán)重事故監(jiān)測和緩解措施不足，包括相關(guān)的程序和導(dǎo)則。

針對(duì)以上不足，從福島核事故中汲取的具體教訓(xùn)如下。

1) 對(duì)自然災(zāi)害的評(píng)估應(yīng)足夠保守。一般主要基于歷史數(shù)據(jù)建立核電廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，可能無法充分代表外部自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。即便可以獲得全面的歷史數(shù)據(jù)，也將由于觀察期相對(duì)較短，在預(yù)測自然災(zāi)害方面仍然存在較大不確定性。

2) 考慮到認(rèn)知的進(jìn)步，應(yīng)定期對(duì)核電廠安全進(jìn)行重新評(píng)價(jià)，以采取必要的糾正行動(dòng)或補(bǔ)償措施。

3) 在對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估時(shí)，應(yīng)考慮多種自然災(zāi)害同時(shí)或前后發(fā)生，以及對(duì)核電廠造成的疊加影響。還應(yīng)考慮自然災(zāi)害對(duì)同一廠址多個(gè)機(jī)組的影響。

4) 應(yīng)考慮來自國內(nèi)及國際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，反饋得到的安全改進(jìn)應(yīng)盡快落實(shí)，還應(yīng)對(duì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋機(jī)制進(jìn)行定期和獨(dú)立評(píng)價(jià)。

5) 縱深防御概念依然有效，但應(yīng)進(jìn)一步通過恰當(dāng)?shù)莫?dú)立性、冗余性、多樣性，以及內(nèi)外部災(zāi)害的應(yīng)對(duì)，加強(qiáng)縱深防御所有層次。注重事故預(yù)防的同時(shí)還應(yīng)注重事故緩解。

6) 必要的儀表和控制系統(tǒng)應(yīng)在超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故期間保持可用，以便監(jiān)測核電廠關(guān)鍵安全參數(shù)，并為人員操作提供支持。

7) 應(yīng)設(shè)計(jì)足夠可靠的余熱排出系統(tǒng)，既能在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故又可在超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下實(shí)現(xiàn)安全功能。

8) 應(yīng)維持超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下的包容功能，以防止放射性物質(zhì)向環(huán)境的大量釋放。

9) 應(yīng)開展完整的概率論安全分析和確定論安全分析，以確認(rèn)核電廠應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的能力，并具有高置信度。

10) 應(yīng)保證事故管理措施的全面性和合理性，并持續(xù)更新。應(yīng)在完整始發(fā)事件和電廠工況分析的基礎(chǔ)上制定事故管理措施，并考慮到多機(jī)組事故。

11) 培訓(xùn)、演習(xí)和演練應(yīng)考慮假想的嚴(yán)重事故工況以及事故管理中實(shí)際使用的設(shè)備，以保證操縱員盡可能做好準(zhǔn)備。

2 國際主要核電國家核安全改進(jìn)行動(dòng)概述

2.1 美國

福島核事故后，美國短期特別調(diào)查專家組(NTTF)向美國核管理委員會(huì)(NRC)提交了“21世紀(jì)提高反應(yīng)堆安全的建議”[5]，認(rèn)為雖然目前核電廠的運(yùn)行和NRC的監(jiān)管活動(dòng)不會(huì)對(duì)公眾健康和安全造成迫在眉睫的即時(shí)風(fēng)險(xiǎn)，然而更加均衡的縱深防御概念的應(yīng)用將提升法規(guī)體系的合理性、系統(tǒng)性和邏輯性，體現(xiàn)針對(duì)概率低但后果嚴(yán)重的事故應(yīng)對(duì)能力的適當(dāng)要求，從而顯著提升安全性。

NRC于2012年3月發(fā)布EA-12-049號(hào)命令(MSO)[7]和EA-12-051號(hào)命令(SFPI)[8]，要求所有美國核電廠許可證持有者進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)施策略和導(dǎo)則來緩解超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)外部事件，以應(yīng)對(duì)長期喪失廠內(nèi)固定交流(AC)電源，維持或恢復(fù)反應(yīng)堆、乏燃料和安全殼的冷卻，并要求有可靠的乏燃料池(SFP)水位指示手段。最終于2019年9月9日正式生效了法規(guī)10CFR§50.155 Mitigation of Beyond-Design-Basis Events (MBDBE)[9]，該法規(guī)主要技術(shù)內(nèi)容涉及超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件的緩解策略和大范圍損傷管理策略兩個(gè)部分，并包括設(shè)備、培訓(xùn)要求、乏燃料池監(jiān)測等相關(guān)內(nèi)容。

美國核能研究所(NEI)頒布了相應(yīng)的技術(shù)文件[10-14]，得到NRC的認(rèn)可并在監(jiān)管導(dǎo)則(RG)中得以體現(xiàn)。這些導(dǎo)則和技術(shù)文件的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

1) RG 1.226“應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件的靈活緩解策略”響應(yīng)EA-12-049，技術(shù)文件為多樣化靈活的應(yīng)對(duì)策略實(shí)施指南(NEI 12-06)；

2) RG 1.227“寬量程乏燃料池液位測量”響應(yīng)EA-12-051，技術(shù)文件為乏燃料池監(jiān)測能力指南(NEI 12-02)；

3) RG 1.228(初稿)“應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件的規(guī)程能力整合”響應(yīng)EA-12-049，技術(shù)文件包括評(píng)估超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故響應(yīng)人員和通訊能力指南(NEI 12-01)、增強(qiáng)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故的應(yīng)急響應(yīng)能力(NEI 13-06)以及超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故應(yīng)急響應(yīng)程序和導(dǎo)則(NEI 14-01)。

目前，美國在運(yùn)核電廠已完成針對(duì)MBDBE法規(guī)要求適應(yīng)性的改造，新建核電廠針對(duì)MBDBE的措施需要體現(xiàn)在安全分析報(bào)告中。

2.2 日本

福島核事故后，日本根據(jù)國家要求停運(yùn)所有核電機(jī)組，成立了獨(dú)立的監(jiān)管機(jī)構(gòu)NRA(Nuclear Regulatory Authority)，如圖1所示，制定了新的安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。任何機(jī)組需要經(jīng)過與法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求符合性審查后方可重新啟動(dòng)。截至2021年11月，有27個(gè)機(jī)組申請(qǐng)法規(guī)符合性審查，其中10個(gè)機(jī)組已經(jīng)重啟發(fā)電。

2012年9月NRA成立后，對(duì)核安全導(dǎo)則和監(jiān)管要求進(jìn)行了全面審查，并制定一套新的法規(guī)，以保護(hù)人員和環(huán)境。2013年7月，新的商用動(dòng)力反應(yīng)堆監(jiān)管要求正式生效[15]。新的監(jiān)管要求汲取福島第一核電廠事故中的教訓(xùn)，考慮了日本嚴(yán)苛的自然環(huán)境條件，并符合IAEA的安全標(biāo)準(zhǔn)和要求。

與原來核安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)相比，新的法規(guī)要求主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，包括加強(qiáng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、明確嚴(yán)重事故措施以及提升地震和海嘯安全標(biāo)準(zhǔn)。圖2為福島核事故前后日本核安全法規(guī)要求對(duì)比。

圖1 福島核事故前后日本核安全監(jiān)管體系對(duì)比Fig.1 Post-Fukushima change in nuclear regulatory framework of Japan

圖2 福島核事故前后日本核安全法規(guī)要求對(duì)比Fig.2 Comparison between previous and new nuclear safety requirements of Japan

對(duì)于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的加強(qiáng)，日本要求所有對(duì)核電廠安全重要的系統(tǒng)、構(gòu)筑物和部件(SSC)必須滿足相關(guān)的技術(shù)要求和標(biāo)準(zhǔn)。新的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)考慮了福島核事故的教訓(xùn)，以及包括IAEA的最新核安全標(biāo)準(zhǔn)和要求在內(nèi)的國際上對(duì)核安全的認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)。新法規(guī)要求全面考慮了包括火山、臺(tái)風(fēng)、森林火災(zāi)，以及地震海嘯在內(nèi)的自然災(zāi)害，并要求加固防火措施，提升安全重要SSC的可靠性，加固廠外電源連接，以及保護(hù)最終熱阱相關(guān)設(shè)備等。

在預(yù)防嚴(yán)重事故方面，主要有以下新的要求：

1) 考慮的超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故包括未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)(ATWS)、喪失反應(yīng)堆冷卻功能、喪失反應(yīng)堆降壓功能、喪失最終熱阱系統(tǒng)以及喪失電源/水源等支持系統(tǒng)；

2) 在嚴(yán)重事故后預(yù)防安全殼失效方面，考慮安全殼的冷卻和降壓措施、堆芯熔融物的冷卻措施、預(yù)防安全殼直接加熱的措施和安全殼內(nèi)氫氣控制措施；

3) 考慮反應(yīng)堆廠房內(nèi)的氫氣燃爆、乏燃料池的冷卻、停堆工況下的嚴(yán)重事故預(yù)防、安全殼失效后放射性后果的減輕措施；

4) 建立專用的安全設(shè)施以應(yīng)對(duì)飛機(jī)的惡意撞擊。

在地震和海嘯方面，主要有以下新的要求：

1) 采用更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，將超過歷史記錄中最大的海嘯定義為“設(shè)計(jì)基準(zhǔn)海嘯”，并根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)海嘯采取防波堤等防護(hù)措施。

2) 進(jìn)一步擴(kuò)展高抗震等級(jí)的應(yīng)用范圍，比如要求海嘯防護(hù)措施具有與反應(yīng)堆壓力容器(RPV)相當(dāng)?shù)目拐餝等級(jí)。

3) 采用更嚴(yán)格的能動(dòng)斷層標(biāo)準(zhǔn)：將在晚更新世(12～13萬年前)之后有過地震活動(dòng)的能動(dòng)斷層納入地震設(shè)計(jì)中，對(duì)于在中更新世(超過40萬年前)階段的地震活動(dòng)，有必要時(shí)應(yīng)進(jìn)一步研究。

4) 采用更精確的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震動(dòng)的確定方法，如廠址地下結(jié)構(gòu)的三維觀測。

5) 澄清對(duì)地震地面運(yùn)動(dòng)之外的位移和變形的要求，抗震S級(jí)別的構(gòu)筑物不應(yīng)在能動(dòng)斷層暴露處建造。

2.3 法國

歐洲理事會(huì)在福島核事故發(fā)生后兩周左右決定對(duì)核電廠開展壓力測試，以評(píng)估地震、洪水、喪失電源及熱阱以及這些事件的組合對(duì)核電廠的影響，并考慮反應(yīng)堆堆芯熔化的情況。隨后，西歐核監(jiān)管者協(xié)會(huì)(WENRA)起草了相應(yīng)規(guī)范，以使得每個(gè)成員國根據(jù)相同的基準(zhǔn)要求對(duì)核電廠進(jìn)行審查。法國設(shè)立首席委員會(huì)(COPIL)評(píng)估福島事故經(jīng)驗(yàn)及反饋，開展了補(bǔ)充安全評(píng)估(CSA)，考慮了歐盟壓力測試的內(nèi)容，并將其擴(kuò)展至所有涉核設(shè)施。2012年1月，法國核安全局(ASN)得出的總體結(jié)論認(rèn)為，沒有必要立即關(guān)停核設(shè)施，但需要進(jìn)行改進(jìn)提高核設(shè)施的安全性，以使其可盡快應(yīng)對(duì)超出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的極端情況。

對(duì)于核電廠，實(shí)施的改進(jìn)主要包括以下方面。

1) 包括補(bǔ)水、供電、監(jiān)測儀表在內(nèi)的系統(tǒng)改進(jìn)，以提升整個(gè)廠址電源喪失或熱阱喪失的應(yīng)對(duì)能力。

2) 確立“堅(jiān)固安全堆芯”概念，包括硬件資源和人員及組織措施，以便在極端情況下，防止燃料熔化或緩解其后果，以及減輕大量放射性釋放?！皥?jiān)固安全堆芯”設(shè)備必須能夠承受超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)自然災(zāi)害，包括地震、洪水(包括大雨)、強(qiáng)風(fēng)、閃電、冰雹和龍卷風(fēng)等。此外，這些設(shè)備還必須能夠在喪失電源和喪失熱阱的情景下實(shí)現(xiàn)安全功能。

3) 加固核電廠應(yīng)急資源的管理，以提高可靠性。

4) 建立核快速響應(yīng)部隊(duì)(稱FARN或FINA)，以確保受影響核設(shè)施能夠快速獲得場外應(yīng)急援助。

目前，主要核電廠的改進(jìn)分為3個(gè)階段[16]。

在2015年前完成第1階段，建立一些臨時(shí)的硬件資源、人員及組織措施，以應(yīng)對(duì)超出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的喪失所有電源和喪失所有水源的情況，并考慮廠址所有機(jī)組及整個(gè)事故持續(xù)時(shí)間。主要措施之一是建立核快速響應(yīng)部隊(duì)，旨在24 h內(nèi)可以在事故電廠部署額外資源。

第2階段從2016年至2021年左右，旨在補(bǔ)充和加強(qiáng)第1階段的安全措施。這一階段將補(bǔ)充一些現(xiàn)場永久設(shè)施，這也是“堅(jiān)固安全堆芯”概念實(shí)施的第1階段。

第3階段從2019年開始，將完全完成“堅(jiān)固安全堆芯”概念的實(shí)施，以應(yīng)對(duì)CSA中考慮的最極端的情況。這一階段將基于十年安全審查來實(shí)施，900 MW類型反應(yīng)堆核電廠將在第4次十年安全審查期間完成這些改進(jìn)。

3 福島核事故后中國核安全改進(jìn)行動(dòng)

3.1 民用核設(shè)施綜合安全檢查

福島核事故發(fā)生后，自2011年3月至11月，中國對(duì)民用核設(shè)施開展了綜合安全檢查。檢查依據(jù)包括中國有效核安全法規(guī)、IAEA最新標(biāo)準(zhǔn)以及福島核事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，檢查內(nèi)容主要涉及廠址選址過程中所評(píng)估的外部事件的適當(dāng)性、核設(shè)施防洪預(yù)案和防洪能力評(píng)估、嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施及其可靠性評(píng)估等11個(gè)方面。

檢查結(jié)論認(rèn)為，中國的運(yùn)行和在建核電廠基本滿足我國現(xiàn)行核安全法規(guī)和IAEA最新標(biāo)準(zhǔn)的要求，具備完備的應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的能力，也具備一定的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解能力，安全風(fēng)險(xiǎn)處于受控狀態(tài)。同時(shí)，檢查中發(fā)現(xiàn)的主要問題包括嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解問題、秦山核電廠的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位問題，以及海嘯對(duì)中國核電廠的影響問題。為進(jìn)一步提高核電廠安全水平，確定了改進(jìn)要求，分為短期、中期和長期3個(gè)階段[17]，如圖3所示。

3.2 福島核事故后核電廠改進(jìn)通用技術(shù)要求(試行)

針對(duì)民用核設(shè)施綜合安全檢查發(fā)現(xiàn)的共性核安全問題，國家核安全局組織編制了《福島核事故后核電廠改進(jìn)行動(dòng)通用技術(shù)要求(試行)》[18]，以規(guī)范各核電廠共性的改進(jìn)行動(dòng)，解決我國核電廠在實(shí)施福島后改進(jìn)措施過程中所采用技術(shù)的統(tǒng)一性問題，盡可能統(tǒng)一和協(xié)調(diào)各核電廠所采取的安全改進(jìn)策略深度和廣度，為我國核電廠在福島核事故后開展改進(jìn)行動(dòng)提供實(shí)際指導(dǎo)。

3.3 外部事件安全裕量評(píng)估

2012年2月，國家核安全局要求運(yùn)行核電廠進(jìn)一步評(píng)估核電廠應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)外部事件的安全裕量，優(yōu)化和落實(shí)改進(jìn)措施，提高改進(jìn)措施的有效性。

評(píng)估的內(nèi)容包括地震(始發(fā)事件)、洪水(始發(fā)事件)和全廠斷電(安全系統(tǒng)隨后失效)。初步結(jié)果表明，抗震安全裕量不低于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震動(dòng)的1.5倍；具有應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水的安全裕量，屬于濕廠址的秦山核電廠300 MW機(jī)組改進(jìn)措施完成后具有應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水的安全裕量。針對(duì)全廠失電事故，各核電廠已經(jīng)采取了較完善的應(yīng)對(duì)措施，失電后蓄電池具備8 h以上的供電能力。

3.4 核安全規(guī)劃

《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》(簡稱核安全規(guī)劃)于2012年10月經(jīng)國務(wù)院批復(fù)，規(guī)劃結(jié)合全國核設(shè)施綜合安全檢查和日常持續(xù)開展的安全評(píng)價(jià)結(jié)果，系統(tǒng)分析了核安全工作中存在的薄弱環(huán)節(jié)，統(tǒng)籌規(guī)劃了9項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)、5項(xiàng)重點(diǎn)工程、8項(xiàng)保障措施，以確保進(jìn)一步提高核安全水平，實(shí)現(xiàn)核安全、環(huán)境安全、公眾健康的目標(biāo)。

2017年3月，國務(wù)院批復(fù)了《核安全與放射性污染防治“十三五”規(guī)劃及2025年遠(yuǎn)景目標(biāo)》。國家核安全局對(duì)十三五期間的核安全進(jìn)行了統(tǒng)籌安排，提出了進(jìn)一步汲取福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋，修訂《核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定》等任務(wù)。

圖3 中國的改進(jìn)行動(dòng)和技術(shù)措施情況Fig.3 Improvement action and technical measure for China

3.5 新建核電廠安全要求與核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定

為落實(shí)核安全規(guī)劃和核電安全規(guī)劃的安全要求，國家核安全局制定了《“十二五”期間新建核電廠安全要求》(簡稱安全要求)的初稿，該安全要求的編制依據(jù)中國現(xiàn)行核安全相關(guān)法律法規(guī)的要求，結(jié)合國際上最先進(jìn)核安全標(biāo)準(zhǔn)，汲取了初步總結(jié)的福島核事故的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、我國綜合核安全檢查成果以及其他國家和國際組織提出的改進(jìn)要求。

2016年，IAEA發(fā)布了No. SSR-2/1 (Rev. 1)，Safety of Nuclear Power Plants: Design，在2012年的版本上增加了福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋的內(nèi)容。國家核安全局參照IAEA No. SSR-2/1 (Rev. 1)，結(jié)合已經(jīng)完成的“安全要求”初稿，對(duì)《核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定》(HAF102—2004)進(jìn)行修訂，并于2016年10月正式發(fā)布《核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定》(HAF102—2016)[19]。

3.6 核安全導(dǎo)則與技術(shù)見解

《核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定》(HAF102—2016)提出了很多新的安全要求和安全理念，IAEA已經(jīng)或正在出版一些技術(shù)文件或?qū)t對(duì)具體實(shí)施這些要求和理念給出指導(dǎo)，如IAEA TECDOC-1791、SSG-2等[20-21]。目前，國家核安全局已參考IAEA相關(guān)導(dǎo)則，修訂完成一部分核安全導(dǎo)則。除此之外，國家核安全局還頒布了一系列技術(shù)文件或技術(shù)政策對(duì)一些具體問題闡明了技術(shù)觀點(diǎn)。目前還有一些核安全導(dǎo)則與技術(shù)見解的編制工作仍在進(jìn)行中。

4 后福島時(shí)代中國核安全理念及要求研究

福島核事故后，中國加快完成了核安全法的立法工作，2018年核安全法正式實(shí)施。中國逐步建立了一套完整的金字塔結(jié)構(gòu)的核安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系，一些核安全理念和要求也基本得以確立。本文對(duì)已經(jīng)建立的核安全理念和要求進(jìn)行了闡述，并對(duì)一些尚未完全解決的技術(shù)問題進(jìn)行了研究和探討。

4.1 新的核安全目標(biāo)

福島第一核電廠的嚴(yán)重核事故并未引起因輻射導(dǎo)致的人員死亡和患癌風(fēng)險(xiǎn)的明顯增加，但大量放射性物質(zhì)的釋放，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染、巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，這也是不可接受的。因此，之前提出的一些安全目標(biāo)(如兩個(gè)千分之一)可能并不足夠[22]。中國采納了歐洲提出并寫入IAEA安全要求的實(shí)際消除早期或大量放射性釋放的安全目標(biāo)，在核安全規(guī)劃以及HAF102—2016中均明確提及，其內(nèi)涵與IAEA保持一致[23]。

在核安全導(dǎo)則《核動(dòng)力廠確定論安全分析》及《“華龍一號(hào)項(xiàng)目”融合方案核電項(xiàng)目核安全審評(píng)原則》中對(duì)實(shí)際消除的范圍、對(duì)象，以及輔助概率判斷值(10-7)進(jìn)一步予以明確。 實(shí)際消除早期或大量放射性釋放是一個(gè)高層次和總體的安全目標(biāo)，與縱深防御、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故及安全系統(tǒng)、設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況及對(duì)應(yīng)的安全設(shè)施均相關(guān)，需要確定論和概率論兩方面的分析論證。

4.2 安全理念

4.2.1縱深防御加強(qiáng) 福島核事故后，核能界對(duì)核電廠縱深防御體系進(jìn)行了梳理與反思，確認(rèn)了縱深防御對(duì)于核電安全的重要性，提出了發(fā)展與完善縱深防御概念的一些考慮。中國借鑒IAEA的相關(guān)理念，縱深防御的加強(qiáng)主要包括兩個(gè)方面。

一是縱深防御體系的調(diào)整(表1)。在保持原來5個(gè)層次的基本框架不變的情況下，將第4個(gè)層次細(xì)分成兩部分，用于應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況，同時(shí)把第5個(gè)層次加強(qiáng)，用于針對(duì)剩余風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故需通過保守分析證明滿足安全要求；設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況可通過現(xiàn)實(shí)分析表明滿足安全要求；補(bǔ)充安全措施(如移動(dòng)設(shè)備)用于極端工況下盡量減輕剩余風(fēng)險(xiǎn)的后果。

表1 縱深防御層次的加強(qiáng)Table 1 Enhanced defence in depth level structure

二是縱深防御各層次間獨(dú)立性的加強(qiáng)。與IAEA安全要求一致，HAF102—2016要求縱深防御的各層次之間必須盡實(shí)際可能地相互獨(dú)立，避免1個(gè)層次防御的失效降低其他層次的有效性。同時(shí)，用于設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況的安全設(shè)施(如用于減輕燃料熔化事故后果的設(shè)施)應(yīng)盡實(shí)際可能地與安全系統(tǒng)獨(dú)立。中國在何為“盡實(shí)際可能”方面進(jìn)行了大量的探討。一方面，認(rèn)為加強(qiáng)縱深防御各層次間獨(dú)立性有利于提高核電廠安全水平，一些系統(tǒng)和設(shè)備應(yīng)保持獨(dú)立，如嚴(yán)重事故下余熱導(dǎo)出系統(tǒng)、重要參數(shù)的監(jiān)測儀表和電源等；另一方面，獨(dú)立性不可能無限制的加強(qiáng)，比如對(duì)于非能動(dòng)的屏障，如壓力容器、安全殼等，不同層次之間保持獨(dú)立是不現(xiàn)實(shí)的。針對(duì)具體的堆型設(shè)計(jì)，縱深防御各層次間的獨(dú)立性要求不應(yīng)是完全相同的，這取決于設(shè)計(jì)理念等因素，需要具體的分析與討論。

4.2.2風(fēng)險(xiǎn)指引的應(yīng)用 中國一向重視概率安全分析(PSA)技術(shù)在核安全監(jiān)管、設(shè)計(jì)及運(yùn)行中的應(yīng)用。一方面，概率安全分析技術(shù)可以作為確定論的重要補(bǔ)充，對(duì)總體安全進(jìn)行評(píng)價(jià)，并識(shí)別薄弱環(huán)節(jié)指導(dǎo)改進(jìn)；另一方面，基于性能、風(fēng)險(xiǎn)指引的核安全監(jiān)管體系，有效利用了有限的監(jiān)管資源，改善了核安全監(jiān)管的效率和有效性，并兼顧了安全性和經(jīng)濟(jì)性。在運(yùn)行方面，中國還在嘗試在技術(shù)規(guī)格書、維修規(guī)則等方面加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)指引型的應(yīng)用。

4.2.3合理可達(dá)到的盡量高 安全是核能發(fā)展的前提和生命線，而經(jīng)濟(jì)性是核電發(fā)展的基礎(chǔ)，安全與發(fā)展的平衡一直是核能行業(yè)爭論的問題。建議在核電廠安全設(shè)計(jì)中倡導(dǎo)合理可達(dá)到的盡量高(AHARA)的核安全理念，該理念是參考輻射防護(hù)合理可行盡量低(ALARA)和英國核安全風(fēng)險(xiǎn)合理可行盡量低(ALARP)提出的。該理念兼顧了安全和發(fā)展，倡導(dǎo)在達(dá)到法規(guī)要求水平的基礎(chǔ)上，應(yīng)采取一切在工程上合理可達(dá)到的現(xiàn)實(shí)有效的措施，使核電廠達(dá)到更高的安全水平[24-25]。中國在實(shí)踐中一直在倡導(dǎo)這種理念，福島核事故發(fā)生之前，盡管沒有強(qiáng)制要求，已經(jīng)有較多電廠主動(dòng)采取專用措施以緩解嚴(yán)重事故，如陽江核電廠3、4號(hào)機(jī)組在設(shè)計(jì)上采用了堆內(nèi)熔融物滯留(IVR)的策略?！昂侠砜蛇_(dá)到的盡量高”原則是未來核安全持續(xù)改進(jìn)的動(dòng)力和基礎(chǔ)，將有利于促進(jìn)采用最新技術(shù)和研究成果持續(xù)提高核安全，并通過總結(jié)核安全改進(jìn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)完善核安全要求。

4.3 安全要求

圖4 設(shè)計(jì)中考慮的核電廠狀態(tài)Fig.4 Plant state considered in design

4.3.1工況劃分 HAF102—2016調(diào)整了工況劃分，采用了設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況的概念，目的是將原來的一部分超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故(BDBA)納入設(shè)計(jì)考慮范圍，并對(duì)相應(yīng)安全設(shè)施提出設(shè)計(jì)要求，提高電廠應(yīng)對(duì)比設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故(DBA)更嚴(yán)重的事故的能力。在設(shè)計(jì)中考慮的電廠狀態(tài)如圖4所示，習(xí)慣上，業(yè)界將DEC劃分為DEC-A(沒有造成燃料明顯損傷)和DEC-B(堆芯熔化)。然而，設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況不可能包含所有的BDBA，在DEC之外還應(yīng)有一部分工況，一個(gè)可行的做法是將DEC之外的工況列為剩余風(fēng)險(xiǎn)，無需在設(shè)計(jì)中進(jìn)行考慮，而是通過在電廠設(shè)計(jì)中加強(qiáng)縱深防御的各個(gè)層次的防御能力以及事故管理措施來應(yīng)對(duì)。考慮剩余風(fēng)險(xiǎn)的電廠運(yùn)行狀態(tài)劃分如圖5[26]所示。

圖5 考慮剩余風(fēng)險(xiǎn)的核電廠狀態(tài)Fig.5 Plant states incorporating residual risk

核安全導(dǎo)則《核電廠確定論安全分析》以及“審評(píng)原則”給出了選取DEC的原則性要求，并給出了典型的DEC清單。DEC分析可以采取現(xiàn)實(shí)的模型和最佳估算的方法。從技術(shù)驗(yàn)收準(zhǔn)則的角度，DEC-A和DEC-B分別應(yīng)保證燃料不發(fā)生損傷和維持安全殼完整性。在放射性后果方面，DEC-A應(yīng)滿足非居住區(qū)邊界30 d內(nèi)有效劑量小于10 mSv。然而，仍有一些具體準(zhǔn)則尚未確定，包括采用何種定量的發(fā)生頻率值作為截?cái)嘀祦砗Y選DEC序列仍在討論之中，另外，DEC-B的放射性后果驗(yàn)收準(zhǔn)則與輻射防護(hù)行動(dòng)等多種因素相關(guān)，也尚未確定。

4.3.2安全分級(jí)和設(shè)備可用性 根據(jù)HAF102—2016，用于設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況的安全設(shè)施屬于安全重要物項(xiàng)的一部分，需保證其可用性和可靠性。然而，目前仍存在一些爭論，從確定論的角度，如果不針對(duì)DEC安全設(shè)施提出更高的要求，很難保證應(yīng)對(duì)DBA的安全系統(tǒng)失效而DEC發(fā)生時(shí)DEC安全設(shè)施仍可用。從概率論角度，DEC發(fā)生概率更低，對(duì)于DEC安全設(shè)施的要求也應(yīng)相應(yīng)降低。目前，在實(shí)踐過程中，國內(nèi)傾向于后一種做法，DEC安全設(shè)施可以非安全級(jí)，但應(yīng)論證相應(yīng)環(huán)境條件下可用，此外，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震的可用要求。

4.3.3商用飛機(jī)惡意撞擊 2001年的“9·11事件”引起了對(duì)核電廠商用飛機(jī)惡意撞擊的關(guān)注。HAF102—2016中提出：如果核動(dòng)力廠所處的地形條件使其有可能遭受商用飛機(jī)的惡意撞擊，則設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮這種撞擊的影響。評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)表明，設(shè)計(jì)可以維持反應(yīng)堆堆芯的冷卻或安全殼的完整性，以及乏燃料的冷卻或乏燃料池的完整性。

在具體實(shí)施方面，國家核安全局制訂了相關(guān)的技術(shù)政策，分別給出了對(duì)于新建核電廠和運(yùn)行核電廠的具體要求。對(duì)于新建核電廠應(yīng)在設(shè)計(jì)上進(jìn)行考慮，運(yùn)行核電廠主要依靠事故管理手段對(duì)飛機(jī)撞擊的后果進(jìn)行緩解。

4.3.4移動(dòng)設(shè)備配置 福島核事故反映出靈活的移動(dòng)設(shè)備的重要性。一些國家開始研究和編制對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的具體要求，如美國的多樣化靈活的應(yīng)對(duì)策略(FLEX)等。在設(shè)計(jì)上，HAF102—2016要求“對(duì)多機(jī)組廠址，設(shè)計(jì)必須適當(dāng)考慮特定危險(xiǎn)同時(shí)影響廠址上若干或所有機(jī)組的可能性”。《福島核事故后核電廠改進(jìn)通用技術(shù)要求(試行)》認(rèn)為“核電廠目前可依據(jù)兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)發(fā)生事故工況的情形，研究分析核電廠的應(yīng)急響應(yīng)能力”。在移動(dòng)設(shè)施方面，要求“多堆廠址需考慮配備至少兩套設(shè)備”，對(duì)于移動(dòng)電源，“多堆廠址應(yīng)配備至少兩套設(shè)備，其中至少1套考慮1臺(tái)低壓安注泵或1臺(tái)輔助給水泵的負(fù)荷”。

目前國內(nèi)有多個(gè)廠址涉及多機(jī)組問題，通常1個(gè)廠址建造4～6臺(tái)機(jī)組。在WANO評(píng)估中，有專家對(duì)國內(nèi)一些基地提出了相關(guān)的問題。事實(shí)上，這也是業(yè)界一直在討論的問題[24]。中國核電廠址環(huán)境比較好，發(fā)生極端超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)外部災(zāi)害的概率很低；此外，中國核電廠的設(shè)計(jì)普遍較新，具有較強(qiáng)的應(yīng)對(duì)全廠斷電工況能力；最后，福島核事故后，核電廠嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解能力進(jìn)一步加強(qiáng)，除本電廠移動(dòng)設(shè)備外，還可以通過核電集團(tuán)救援中心、不同集團(tuán)間互相支援、非核應(yīng)急設(shè)備支持等措施，提高多機(jī)組核電廠址的事故應(yīng)對(duì)能力。因此，針對(duì)中國核電廠的特點(diǎn)，如何恰當(dāng)?shù)嘏渲靡苿?dòng)設(shè)備，是一個(gè)需要深入研究的課題。

5 總結(jié)與展望

IAEA前總干事天野之彌指出，任何國家都沒有理由對(duì)核安全感到自滿。導(dǎo)致福島第一核電廠事故的一些因素并非日本獨(dú)有。持續(xù)的提問和從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)的開放性是安全文化的關(guān)鍵，對(duì)參與核電的每個(gè)人都至關(guān)重要。安全永遠(yuǎn)是第一位的。福島核事故經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的總結(jié)將是一個(gè)長期的過程，十年來，中國在核安全方面采取了一系列的行動(dòng)，提出了更高的核安全要求和標(biāo)準(zhǔn)，核安全水平得到大幅度的提升，這一點(diǎn)得到了國際的認(rèn)可[27]。

本文對(duì)福島核事故后主要核電國家，包括美國、日本，法國、中國采取的行動(dòng)和修訂的法規(guī)要求進(jìn)行了總結(jié)和回顧，對(duì)一些新的核安全理念和要求在中國的發(fā)展和應(yīng)用進(jìn)行了闡述和探討，并對(duì)后續(xù)核安全發(fā)展方向提出了建議?？偨Y(jié)來看，美國認(rèn)為福島核事故前的法規(guī)要求已較為完善，為進(jìn)一步提升安全性，發(fā)布了新的針對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件的法規(guī)要求MBDBE，在運(yùn)核電廠已完成針對(duì)MBDBE法規(guī)要求適應(yīng)性的改造，新建核電廠針對(duì)MBDBE的措施需要體現(xiàn)在安全分析報(bào)告中。日本成立了獨(dú)立的監(jiān)管機(jī)構(gòu)NRA，制定了新的安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，在嚴(yán)重事故、商用飛機(jī)惡意撞擊等方面有所加強(qiáng)。法國已經(jīng)完成了安全檢查要求中的中期階段改進(jìn)，未來還將持續(xù)改進(jìn)。IAEA和WENRA均制定了新的要求文件，在核安全目標(biāo)、理念方面有新的認(rèn)識(shí)，并被多個(gè)國家所采納和使用。

在中國，新的核安全目標(biāo)和高層次安全要求已經(jīng)確立，對(duì)一些具體的安全要求和準(zhǔn)則仍在探討過程中。后續(xù)應(yīng)結(jié)合國際新的要求或?qū)嵺`以及國內(nèi)核電的實(shí)際情況，編制具體安全要求的指導(dǎo)性文件，建立完整、自洽、可行的核安全法規(guī)體系，如促進(jìn)概率論與確定論理念的有機(jī)結(jié)合，建立實(shí)際消除的具體內(nèi)涵與評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、縱深防御層次獨(dú)立性的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則、堆芯熔化的設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況放射性后果準(zhǔn)則、超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)外部事件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和要求，明確各堆型及廠址移動(dòng)設(shè)備的數(shù)量及配置等。