備受矚目的全球首批AP1000核電機(jī)組已具備裝料條件。作為中美兩國(guó)最大的能源合作項(xiàng)目，AP1000機(jī)組從引進(jìn)、消化吸收到建造調(diào)試全過(guò)程受到廣泛關(guān)注。不久前，記者實(shí)地走訪了第三代核電AP1000自主化依托項(xiàng)目所在地——浙江三門核電站和山東海陽(yáng)核電站，深入核島內(nèi)部，并與業(yè)主單位有關(guān)專家交流，帶領(lǐng)讀者一起揭開AP1000的神秘面紗。
核島初體驗(yàn)
五道大門安保嚴(yán)
對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，對(duì)于核電站的第一印象可能來(lái)自于遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去那巨大的穹頂式圓柱形安全殼，但是其內(nèi)部構(gòu)造如何并不清楚。前不久，我們有幸在全球首批AP1000機(jī)組裝料之前，進(jìn)入三門核電1號(hào)機(jī)組和海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組的安全殼內(nèi)部，換一個(gè)視角觀察這個(gè)“龐然大物”。
進(jìn)入核島之前，先給我們播放視頻短片了解安全須知。戴上安全帽和護(hù)目鏡、換上防護(hù)鞋后，我們每人拿到一張與身份證對(duì)應(yīng)的實(shí)物保護(hù)區(qū)參觀證，由工作人員帶領(lǐng)進(jìn)去。每經(jīng)過(guò)一道門崗都需要刷參觀證才能進(jìn)入，有的門崗需要訪客和工作人員一人刷參觀證一人輸密碼兩人同時(shí)操作才能進(jìn)入。經(jīng)過(guò)防衛(wèi)措施一道比一道嚴(yán)格的五道門崗之后，我們終于來(lái)到了核電站的核心——核島內(nèi)部。
核島內(nèi)部有如迷宮一般，一個(gè)通道連著一個(gè)通道。工作人員強(qiáng)調(diào)，不要隨意觸碰兩旁的開關(guān)和把手。進(jìn)廠房之前需要先更衣，我們按照工作人員的指示，換下自己的衣物，穿上干凈的全套工作服，從頭到腳“全副武裝”之后再進(jìn)去。參觀結(jié)束后，所有換下的衣物都要放到指定的地點(diǎn)回收處理。
換上工作服后，工作人員給每個(gè)人衣服胸前的口袋里別上了一個(gè)車鑰匙大小的電子式個(gè)人劑量計(jì)，用于輻射工作場(chǎng)所個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)。“雖然現(xiàn)在還沒(méi)有裝料，但現(xiàn)場(chǎng)已具備裝料條件，現(xiàn)場(chǎng)工作流程按照裝料情形進(jìn)行，所以需要給你們佩戴電子式個(gè)人計(jì)量計(jì)。”三門核電有限公司黨委副書記、新聞發(fā)言人章金平說(shuō)。
在這里，和我們身著同樣裝束的工作人員正有條不紊地忙碌著。“我們要求所有員工都按照裝料后的操作規(guī)范開展工作，這也是落實(shí)核安全文化的要求。”章金平說(shuō)。
非能動(dòng)設(shè)計(jì)
自然力實(shí)現(xiàn)安全功能
沿著盤旋的扶梯拾級(jí)而上，兩旁是錯(cuò)綜復(fù)雜的管道和各種儀器設(shè)備，我們扶著扶手小心前行，有的地方需弓身低頭才能通過(guò)，直到上到一個(gè)平臺(tái)，頓時(shí)豁然開朗，我們來(lái)到了安全殼的內(nèi)部——反應(yīng)堆廠房。
眼前這個(gè)圓柱形密閉空間高65米，直徑40米。中間是反應(yīng)堆壓力容器，好像一臺(tái)超大號(hào)的“高壓鍋”，工作時(shí)內(nèi)部壓力是15.5兆帕，約相當(dāng)于155個(gè)大氣壓，堆芯中的核燃料發(fā)生核裂變反應(yīng)產(chǎn)生熱能，一回路的水流經(jīng)反應(yīng)堆堆芯，帶走核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。反應(yīng)堆左右各有一臺(tái)蒸汽發(fā)生器，它是反應(yīng)堆廠房最大的設(shè)備，將反應(yīng)堆一回路的熱量傳導(dǎo)給二回路水，二回路水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽再驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。每臺(tái)蒸汽發(fā)生器配兩臺(tái)主泵，主泵相當(dāng)于人體的心臟，驅(qū)動(dòng)一回路水循環(huán)，并通過(guò)蒸汽發(fā)生器將一回路熱量傳遞給二回路。
“你們看到的這個(gè)安全殼外層是混凝土，厚度將近1米，內(nèi)層是鋼板。”海陽(yáng)核電項(xiàng)目業(yè)主單位——山東核電有限公司運(yùn)行部主任工程師、高級(jí)操縱員王俊鵬說(shuō)。
據(jù)王俊鵬介紹，作為第三代核電技術(shù)，AP1000安全系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是基于非能動(dòng)的設(shè)計(jì)理念。非能動(dòng)理念廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，在現(xiàn)有運(yùn)行的壓水堆核電站中均有一定的應(yīng)用。它利用重力、壓縮氣體、溫差形成流體密度差產(chǎn)生的自然循環(huán)等自然力實(shí)現(xiàn)安全功能，最大程度消除了安全系統(tǒng)對(duì)交流電源和能動(dòng)部件的依賴性。
在發(fā)生地震等突發(fā)事件下，AP1000基于縱深防御的理念，在事故發(fā)生后72小時(shí)內(nèi)，僅僅通過(guò)非能動(dòng)安全系統(tǒng)設(shè)置而無(wú)需操縱員干預(yù)，就能夠維持堆芯完整性和乏燃料池的冷卻。72小時(shí)至7天內(nèi)，可通過(guò)電廠的備用水源和備用電源來(lái)維持堆芯完整性和乏燃料池的進(jìn)一步冷卻;這也給能動(dòng)系統(tǒng)電源的重新恢復(fù)和水源的補(bǔ)充提供了足夠的時(shí)間，從而在72小時(shí)或7天后，確保堆芯完整性和乏燃料池的長(zhǎng)期冷卻。
事實(shí)上，AP1000的核島結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有很大的抗震裕度，且從地質(zhì)條件來(lái)看，三門核電站和海陽(yáng)核電站均不具備發(fā)生海嘯的條件。即使發(fā)生類似日本福島第一核電站喪失所有廠外電和所有廠內(nèi)柴油發(fā)電機(jī)的事件，從分析來(lái)看，AP1000的設(shè)計(jì)也可保證堆芯和乏燃料池的冷卻。
68次監(jiān)督檢查
安全監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)從高從嚴(yán)
除了固有安全性的提升，作為世界首批AP1000核電機(jī)組，三門核電站和海陽(yáng)核電站機(jī)組裝料運(yùn)行前需要經(jīng)過(guò)多次監(jiān)督檢查，運(yùn)行后也將處于嚴(yán)格的安全監(jiān)管之下。
1984年，我國(guó)設(shè)立了國(guó)家核安全局，依法對(duì)我國(guó)民用核設(shè)施實(shí)施獨(dú)立的核安全監(jiān)管，確保核安全決策不受任何核電發(fā)展部門和單位的影響。我國(guó)采用全過(guò)程監(jiān)管、分階段許可的方式。核電廠安全重要構(gòu)筑物、系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)國(guó)家核安全局的技術(shù)審評(píng)。只有確認(rèn)滿足相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求后，國(guó)家核安全局才頒發(fā)相應(yīng)許可證。在核電廠廠址選擇、建造、裝料、運(yùn)行和退役等各階段，都必須在通過(guò)評(píng)審并獲得國(guó)家核安全局頒發(fā)的許可證后，才能開展這一階段各項(xiàng)核安全相關(guān)活動(dòng)。
正是在這樣嚴(yán)密的核安全監(jiān)管下，我國(guó)現(xiàn)役核電機(jī)組一直保持著良好的安全運(yùn)行業(yè)績(jī)，迄今未發(fā)生國(guó)際核事件分級(jí)(INES)2級(jí)和以上級(jí)別的運(yùn)行事件。在世界核電運(yùn)營(yíng)者協(xié)會(huì)(WANO)綜合排名中，我國(guó)在運(yùn)的核電機(jī)組各項(xiàng)性能指標(biāo)均處于全球中上水平，部分機(jī)組處于世界先進(jìn)水平。
以三門核電站為例。自2008年8月三門核電廠1號(hào)機(jī)組核島基坑負(fù)挖驗(yàn)槽到2017年7月，國(guó)家核安全局和華東核與輻射安全監(jiān)督站對(duì)三門核電廠1號(hào)機(jī)組共進(jìn)行了68次核安全監(jiān)督檢查，期間共提出442項(xiàng)核安全管理要求，各項(xiàng)管理要求均已落實(shí)完成。另外，國(guó)家核安全局派出的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督員，常駐現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)三門核電廠建造的全過(guò)程進(jìn)行傍站式監(jiān)督。
章金平表示，為提高應(yīng)急人員響應(yīng)能力，每年三門核電站都發(fā)布年度培訓(xùn)計(jì)劃和演習(xí)計(jì)劃，按計(jì)劃實(shí)施應(yīng)急培訓(xùn)和應(yīng)急演習(xí)。從2014年1月開始到現(xiàn)在，三門核電已累計(jì)組織實(shí)施了各類應(yīng)急演習(xí)72項(xiàng)，參演人員達(dá)3000余人次。
反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證
安全第一進(jìn)度第二
三門、海陽(yáng)核電站于2009年開工建設(shè)，原計(jì)劃2013年投入商運(yùn)，由于延誤未能如期裝料運(yùn)行。
據(jù)專家介紹，造成延誤主要有兩方面原因：一是福島事故因素。日本福島核事故后，國(guó)內(nèi)所有核電站需要接受安全檢查和評(píng)估，項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、工程施工等環(huán)節(jié)都放慢了進(jìn)度。二是設(shè)計(jì)進(jìn)度和設(shè)備供貨延誤。作為AP1000全球首批建設(shè)項(xiàng)目，沒(méi)有參考電站，美國(guó)西屋公司負(fù)責(zé)核島設(shè)計(jì)，存在數(shù)量較多的設(shè)計(jì)變更。依托項(xiàng)目設(shè)計(jì)壽期60年，與以往核電40年壽期相比，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)更高。國(guó)內(nèi)外制造企業(yè)有一個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，特別是主泵、爆破閥等部分關(guān)鍵設(shè)備的研制耗時(shí)較長(zhǎng)，交付延誤。
專家表示，核電站是設(shè)備眾多、建造要求嚴(yán)格的大型系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)修改是經(jīng)常發(fā)生的，所以在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)和各國(guó)的核安全法規(guī)中對(duì)設(shè)計(jì)修改都有單獨(dú)的規(guī)定。哪怕那些已建造、運(yùn)行過(guò)的核電廠設(shè)計(jì)，在建造過(guò)程中也會(huì)有5000項(xiàng)~6000項(xiàng)的設(shè)計(jì)修改。
“一項(xiàng)新技術(shù)研發(fā)，總是要通過(guò)模擬實(shí)際工況的反復(fù)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，這是工程技術(shù)界普遍的常識(shí)。三代核電是技術(shù)創(chuàng)新，因而通過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)證明其完全滿足實(shí)際運(yùn)行工況，正是負(fù)責(zé)任的表現(xiàn)。”章金平說(shuō)，“在處理主泵、爆破閥問(wèn)題的過(guò)程中，中美兩國(guó)技術(shù)人員正是秉承了這種理念，反復(fù)試驗(yàn)、反復(fù)論證，相應(yīng)地，也花費(fèi)了大量時(shí)間，造成了工程拖期。到2016年1月，主泵、爆破閥問(wèn)題已全面解決。”
目前，三門核電1號(hào)機(jī)組、海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組的設(shè)計(jì)、調(diào)試及裝料前的準(zhǔn)備工作已通過(guò)國(guó)家核安全局的嚴(yán)格審查，技術(shù)上已具備裝料條件。
“對(duì)于全球首批AP1000核電機(jī)組的裝料運(yùn)行，我們充滿期待，相信經(jīng)過(guò)一次次的打磨和錘煉，AP1000已準(zhǔn)備好揚(yáng)帆起航，破浪前行。”山東核電有限公司副總經(jīng)理顏巖表示。
