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)人來說，對(duì)于核電站的第一印象可能來自于遠(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)，用于輻射工作場所個(gè)人劑量監(jiān)測。“雖然現(xiàn)在還沒有裝料，但現(xiàn)場已具備裝料條件，現(xiàn)場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。
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。
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，直到上到一個(gè)平臺(tái)，頓時(shí)豁然開朗，我們來到了安全殼的內(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。
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)，僅僅通過非能動(dòng)安全系統(tǒng)設(shè)置而無需操縱員干預(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)，可通過電廠的備用水源和備用電源來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)條件來看，三門核電站和海陽核電站均不具備發(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，三門核電站和海陽核電站機(jī)組裝料運(yùn)行前需要經(jīng)過多次監(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，我國設(shè)立了國家核安全局，依法對(duì)我國民用核設(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。我國采用全過程監(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)過國家核安全局的技術(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，都必須在通過評(píng)審并獲得國家核安全局頒發(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，我國現(xiàn)役核電機(jī)組一直保持著良好的安全運(yùn)行業(yè)績，迄今未發(fā)生國際核事件分級(jí)(INES)2級(jí)和以上級(jí)別的運(yùn)行事件。在世界核電運(yùn)營者協(xié)會(huì)(WANO)綜合排名中，我國在運(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，國家核安全局派出的現(xiàn)場監(jiān)督員，常駐現(xiàn)場，對(duì)三門核電廠建造的全過程進(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，沒有參考電站，美國西屋公司負(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。國內(nèi)外制造企業(yè)有一個(gè)學(xué)習(xí)過程，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，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，所以在國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)和各國的核安全法規(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)行過的核電廠設(shè)計(jì)，在建造過程中也會(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)，總是要通過模擬實(shí)際工況的反復(fù)試驗(yàn)來進(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，因而通過反復(fù)的試驗(yàn)驗(yàn)證來證明其完全滿足實(shí)際運(yùn)行工況，正是負(fù)責(zé)任的表現(xiàn)。”章金平說，“在處理主泵、爆破閥問題的過程中，中美兩國技術(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、爆破閥問題已全面解決。”
目前，三門核電1號(hào)機(jī)組、海陽核電1號(hào)機(jī)組的設(shè)計(jì)、調(diào)試及裝料前的準(zhǔn)備工作已通過國家核安全局的嚴(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。
