核电专家详解谈我国核电站设计思路

　　我们时时刻刻都在接触天然辐射

　　应关注电离辐射对人体健康的影响

　　编者按

　　日本福岛核事故引发的话题依然受到公众关注。今天，我们邀请了我国核电领域权威专家、中国工程院院士、中核集团科技委副主任叶奇蓁，来回答读者朋友关心的三个问题：一、有那么多预置的安全措施，为什么福岛核电站最终仍然面临“焦头烂额”的局面？二、针对福岛发生问题的环节，我国核电设计时是否有相应的对策？三、我国核反应堆的安全靠什么来保证？

　　问题一：

　　福岛为何“焦头烂额”？

　　记者：许多读者有一个疑问，那就是既然有那么多预置的安全措施，面对突发事故，福岛核电站为什么最终仍然面临“焦头烂额”的局面？

　　叶奇蓁：核电站设计的时候，对环境安全还有三项基本要求，第一条，反应堆一旦出现故障的时候，反应堆要停下来。第二，反应堆余热要导出。核电站唯一跟锅炉不一样的地方，就是锅炉停止燃烧就没有能量了，最多红颜色烫手而已，核电站却继续发出一些余热，大概是原功率的6.6%左右，还要把这些能量导出来，继续冷却。第三，把放射性物质包容在安全壳内。如果遵守了这三条原则，即使发生任何事故，也不会对环境发生影响。福岛做到了第一条，但后面两条没有做到，这就是它产生的问题。

　　我们来回顾一下整个事故的过程。福岛第一核电站有六台机组。1号机组是按照0.18g（g指地面重力加速度）设计的（现在核电站设计是按地面加速度的力度来衡量的，跟常规的地震烈度不一样，按地面加速度就可以比较严格地按照力学原理，来计算建筑物、设备、管路等能不能承受某个地震烈度），其余机组按0.45g或者0.46g设计。3月11日，日本强烈地震引发了海啸。这次9级地震相当于0.52g，超出了设计标准。

　　地震发生后，福岛第一核电站安全系统正常启动。首先安全停堆，安注系统和应急堆芯冷却系统立即启动，在厂外电源丧失的情况下，应急柴油机也正常启动。也就是说，海啸之前，核电站的运行是正常的。第一是停堆，第二冷却系统启动起来，把余热导出去。

　　但是，第一核电站海堤设计高程是5.7米，而这次地震引发的海啸在福岛核电站地区是14米，这就使应急柴油机房进水，一小时后停止运行。此时，仪控系统改由蓄电池供电，设计容量只能维持8小时。

　　13小时以后，移动发电机到达，但是因为配电装置在底层，被水淹了，无法接通，直到3月12日15时还无法接通，改接新电源线给水泵供电，但这个时间已经晚了。超设计的海啸高程导致全厂断电，没有外电源，也没有内部的应急电源，全厂长时间断电，导致堆芯冷却手段长期不可用。第二条安全要求，也就是余热导出，在一小时后就失去了。

　　由于余热导出冷却失效，造成反应堆温度、压力升高，冷却剂不断丧失，燃料露出来了，原来是水和蒸汽包容的。露出来的燃料温度就很高了，平时水蒸汽的温度大概200多度，没有冷却以后，就到了上千度以上。一千到两千度的情况下，下面还有一部分水，水跟锆起了化学作用，产生了氢气。安全壳外面有个厂房，氢气就跑到厂房顶部集中，当浓度达到10%的时候（一般控制在4%以下），遇到空气中的氧气，就发生了氢爆。12日，1号机组氢爆，14日，3号机组氢爆，15日，2号机组氢爆，这样把厂房就炸开了，使厂房裸露。

　　有人说已经停堆了，怎么还会出问题呢？因为刚停堆，把堆里的乏燃料卸到水池里，还有余热，刚卸出来有百分之几的余热。地震1小时以后，水同样没有冷却，这个水是敞开的，在一个大气压下，一百多度的水，就造成了蒸发，水位就很快下降。几天以后，每个堆还约有1万千瓦的热量。一万千瓦的热量如果没有冷却的话，一天可以烧开三百吨水，所以他们用直升机向燃料厂房洒水冷却，但效果很小。

　　问题二：

　　我国有否相应措施？

　　记者：针对福岛核电站出现问题的那些环节，我国核电站设计中有相应的安全措施吗？请详细介绍一下。

　　叶奇蓁：针对福岛核电站出现的问题，我国核电站设计中有大量的安全措施：第一，抗地震设计。凡是牵涉到核电站安全的，都要按安全停堆地震来设计，这个话的含义是，即使是地震的情况下，我的系统还要保持功能，能把堆停下来。所以，厂房的地基应放在完整的基岩上，必须远离断层，特别是地表产生裂缝或者错动的活动断层，绝对不能建核电站。

　　第二，防洪的要求。设计会考虑到台风、海啸、海平面上升、暴雨、上游溃堤，以及波浪影响等，超越概率千分之一来确定。厂坪标高要高于基准洪水位。