十問內陸核電:請中國工程院等就公眾關心問題公開釋疑
題圖:德國Philippsburg核電站的冷卻塔。圖片來源:Wiki
文 | 王亦楠(國務院發展研究中心研究員)
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去年幾次重大化工廠爆炸事故暴露出,我們對安全問題的複雜性嚴重認識不足,這些慘痛教訓絕不能再出現在核電站事故上,那將是我們政治穩定、經濟發展、社會安定難以承受之重。
前言
儘管中央對於內陸核電的政策至今並未改變,然而自2015年9月25日起,關於「31個內陸核電廠址完成初審、即將重啟」、「國家發改委委託中國工程院、中國核能行業協會等進行的綜合論證一致建議發展內陸核電」、「內陸核電論證已近尾聲」的消息卻在各種新聞媒體上異常火爆、迅速傳播,環球時報9月29日甚至推出社評《不建內陸核電站,中國恐沒有未來》,引起輿論嘩然!公眾看了都誤以為長江流域的核電站馬上就要開工了。
內陸核電是否上馬事關國家的長治久安和世世代代百姓的切身利益!鑒於中國核學會已經公開向社會「莊嚴並自豪地承諾」——「內陸地區建核電可以確保不會污染長江水系和相關水系」,鑒於中國工程院和中國核能行業協會「一致建議發展內陸核電」且「已形成調研報告上報國務院」,鑒於社會公眾並不知道內陸核電的安全性到底是「怎麼論證和確保的」,且相關機構對早就提出的問題一直未給予正面回答,筆者特別撰寫此文,就「內陸核電安全論證」中十個不容迴避和含糊的十個關鍵問題公開求教,請中國工程院、中國核學會等工程學術權威機構給予公開釋疑和科學解答,並提供可信可行的具體技術支撐材料。
只有對內陸核電的具體技術問題有清楚了解,才能真正「讓政府放心、讓百姓安心」,才能真正「掃清內陸核電開工前的障礙」!
需要特別明確的一點是:內陸核電能否真正開工,其31個廠址的安全論證報告的審批權在國家環保部和國家核安全局(而不是工程院、中國核能行業協會等),該部門承擔著「核安全的國家責任」。環保部陳吉寧部長要求所有項目的環評報告必須全文向社會公布,內陸核電自不能例外。
「天津大爆炸」教訓慘重,但所幸不是核電站爆炸,因為化學品污染尚有辦法解決,而長半衰期放射性核素對公眾健康和生態環境的危害長達數萬至數十萬年以上,全世界尚無任何物理化學手段能處理。核電站技術和運行管理比化工廠複雜得多,且常有意想不到的安全隱患。今年幾次重大化工廠爆炸事故暴露出,我們對安全問題的複雜性嚴重認識不足,這些慘痛教訓絕不能再出現在核電站事故上,那將是我們政治穩定、經濟發展、社會安定難以承受之重。
以長江流域為代表的內陸核電站是否啟動,事關國家長治久安和百姓切身利益。儘管已有《湘鄂贛三省發展核電的安全風險不容低估》、《總理為什麼要求核電必須「絕對保證安全」》等文章剖析了「我國與歐美內陸核電站的廠址條件迥異」、「所採用的AP1000技術在全世界尚無實踐驗證、關鍵設備試製還未過關、給AP1000技術當試驗場的我國三門和海陽核電站已嚴重拖期」等重大問題,指出了「確保我國核電安全亟須高度重視的幾大短板」,但國內核電界依然在「出事概率很小」的憑空假想之下,力推核電項目向長江流域等人口稠密的內陸地區挺進,同時中國工程院近期向中央呈報了「內陸核電安全性有保障」的論證報告,呼籲「『十三五』啟動內陸核電站建設」。
然而,內陸核電事關重大。在「全世界科技水平尚無法實現核電站100%不出事故、控制核污染還有太多科技無奈和空白」的現實下,長江流域核電站的「安全論證」絕不能「紙上談兵」:
(1)只有拍胸脯式的「研究結論」即「內陸核電廠安全性有保障」,而沒有具體詳實的、可追根溯源的「論證依據和論證過程」;
(2)只講「技術標準、安全標準如何高」,而不講「如何通過已經工程實踐充分驗證的、成熟可靠的技術措施來真正實現高標準」!
(3)只談核電對能源需求和co2減排的意義,而不談一旦發生核泄漏並沿江而下,我們如何應對水源危機、土地危機、糧食危機、社會穩定危機……
同時,「安全論證」也不能成為「力主內陸核電」專家們的閉門討論,將所有持不同意見(包括「謹慎發展」意見)的專家學者一律排斥在外。
按照中央對核電「必須絕對保證安全」的要求,工程院組織的「內陸核電研究論證」還有很多關鍵問題沒有深入研究和論證,「安全性有保障」這一結論也下得為時過早、過於輕率。
一、「內陸核電安全論證」不能迴避和含糊的十個關鍵問題
1、「安全論證」為何不考慮「Nuclear Security」所要求的「防範、抵禦敵人有意造成的事故、損害和傷亡」?
中央強調的「確保安全」指的是「Nuclear Security」(核安保),而不只是「Nuclear Safety」(核安全)。前者內涵遠遠大於後者,然而內陸核電安全評價卻把「中子彈(戰術核武器)、恐怖襲擊、網路攻擊、人為破壞等外部風險」均列入「不予考慮的剩餘風險」,原因是「發生概率極低,且目前也沒有合理可行的應對措施」!
雖然「小概率事件」無法預知和阻止,但不能對其嚴重後果「根本不予考慮」,老天爺也絕不會因為我們「沒有合理可行的應對措施」而替我們「專門排除」某些「天災人禍」。極端自然災害和人為惡意攻擊在國際核電界是必須考慮的安全事項。
2、為何2004年修訂的《核動力廠設計安全規定》(HAF102)至今也不升級?內陸核電安全評價為何依據早已過時的核安全法規和導則?
針對全球日漸頻發的極端自然災害和大型飛機撞擊等小概率高危害事件的安全威脅,IAEA已於2012年6月發布核電廠設計和運行的新標準和法規。儘管2012年10月國務院就明確要求「對不合時宜的系列法規應不拖延地修改或升級」、「新建電站必須採用國際最高安全標準」,然而對歐美早已是「強制性」的安全要求(如抗大飛機撞擊),我國核安全監管機構和核電界在福島核事故後仍一直強調「中國核安全法規(HAF102)沒有這項規定」,且至今也未見到根據國務院「10?24決定」發布修改升級的核電安全法規和安全導則。
2004年的《核動力廠設計安全規定》發布通知截圖。3、「均按AP1000設計」的我國內陸核電站連美國的安全標準都達不到,何以是「全球最高安全標準」呢?
眾所周知,我國引進的AP1000並不滿足美國本土在建核電站的安全標準,日本東芝控股的西屋公司辯稱「中國內陸核電站採用的是CAP1000、不是AP1000」,而我國核安全監管部門指出「CAP1000與AP1000沒有本質區別」。
拋開這種概念遊戲不說,即使CAP1000比AP1000真有重大改進,那也要經過工程驗證、確認是成熟可靠機型後才能推廣,怎能直接拿長江流域再當試驗場呢?我們當作「最成熟、最先進、最經濟」技術引進的三門和海陽4台AP1000機組,一直是「邊設計、邊施工、邊修改」的「三邊工程」,且已陷入「設計難以固化、成本難以預計、風險難以承受」的困境中。這一深刻教訓絕不能在內陸地區特別是長江流域的核電站重演。
4、AP1000主迴路的核心設備(屏蔽電機泵、爆破閥等)毫無核電廠實際運行經驗,至今主泵還在試製中,連可靠性資料庫都談不上,又是如何得出「AP1000的事故概率已經低到10
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」、「60年免維修」的?
我國2006年高價引進、原定於2013年投入商運的三門和海陽AP1000核電站,卻成了西屋公司及其日本大老闆不用承擔任何風險和損失的「試驗場」,且全部知識產權為西屋所有。在設備工程耐久性試驗、鑒定試驗、系統調試都從未進行的情況下,何以就認定「60年免維修」、「內陸核電站安全性有保障」呢?
2011年西屋公司推出比中國AP1000安全標準高的升級版AP1000在英國投標時遭安全評審出局,卻能於更早的2006年就在我國順利通過安全評審,值得深思!
5、國際核電界已認識到「概率安全評價方法不宜單獨用於確定性決策判斷」,為何國內還基於「主觀概率」就斷定「內陸核電是安全的」?
由於33年間世界443座核電機組就發生了三起重大核事故,用二代技術宣稱的「萬年一遇」事故概率很難解釋,國際核電界深刻認識到「用概率安全評價方法分析外部事件(地震、海嘯、颶風、洪水等)具有很大的不確定性,兩個主觀概率參數不宜單獨用作核電安全性的判據」、「要防止被濫用於確定性的決策判斷」。
2015年7月17日英國核安全監管機構在ABWR沸水堆通用設計評估中,就否定了日立-通用電氣公司提交的「概率安全分析」並將其升級為監管問題,然而我國核電界及相關研究機構目前仍然只講兩個主觀概率參數,並作為「三代核電比二代安全性提高100倍、內陸核電安全性有保障」等「確定性決策」的依據。
6、我國大部分內陸核電廠址是與歐美迥異的小靜風天氣,完全超出了美國「高斯煙羽模型」的適用範圍,為何還套用此工具評估對大氣環境的影響、又是如何得出「符合排放標準」結論?
大氣彌散條件是內陸核電選址的重要決定因素之一。美國內陸核電廠址年均風速均>2米/秒、年靜風期不超過1周,而我國湘鄂核電廠址年均風速≤2米/秒、年靜風期分別高達60天和29天,非常不利於核電站正常運行時放射性氣載污染物的擴散,容易形成「核霧霾」。用根本不適用的美國「高斯煙羽模型」工具評估我國內陸核電廠對大氣的影響,還得出「符合標準」的結論,這一做法本身就不科學。
7、湘鄂贛核電站裝機容量之高沒有國際先例可循,巨量廢熱排放將對局地氣候產生什麼影響,為何不評估就斷定「可行」?
湘鄂贛核電站裝機容量均高達500萬千瓦,是美國內陸核電廠平均裝機規模的3倍,是目前火電廠最高功率的5倍!核電廠熱效率(33%~37%左右)低於火電,約2/3的熱量以廢熱被排放到環境中。2012年OECD報告就已指出「需要注意內陸核電在某些氣候變化呈乾旱趨勢的區域產生的新問題」。
長江流域多次有連續三年大旱的記錄,而素以水量豐富著稱的湘贛兩省近年均出現了鄱陽湖和洞庭湖湖底大面積乾裂、人畜飲水困難的嚴重旱情。每個內陸核電站每天向空中排放2000億大卡廢熱,這一史無前例且幾乎貫穿全年的巨量熱污染對長江流域旱情的加重不容忽視。
8、何以做到「最嚴重事故工況下核污水可封堵、可貯存、可控制,最多只有4800~7000立方米且都被控制在安全殼內」?為何沒有「事故情況下放射性氣體通過降雨流入江河湖泊」的應急預案?
福島核電站至今也控制不住核污水以每天400噸的速度增長,場區50多萬噸核污水早已堆滿為患,不得不排向大海;號稱「環境影響微不足道」的美國三里島事故核污水高達9000噸,耗時14年才處理完!切爾諾貝利重污染區和輕污染區分別為1萬和5萬平方公里。
我國內陸核電安全論證嚴重低估了核事故的複雜性:既沒有可信可靠的技術措施證明核污水如何「封堵控」,也沒考慮「放射性氣體逸出廠區、通過雨水進入地下和江河湖泊」的應急預案。
9、我國內陸核電站周邊人口密度遠遠高於歐美,安全論證中是如何考慮場外應急的可行性和具體措施的?
電站方圓80公里範圍內,我國湘鄂贛人口均高達600萬~700萬,而美國平均只有142萬。美國每個核電站都有詳細的緊急情況響應計劃,且每兩年每個核電站就進行一次全面的應急演習。我國內陸核電站周邊人口稠密,如何建立起行之有效的省內、省間以及長江流域上下游之間的應急響應和撤離體系,必須在上馬前縝密考慮和設計,而不能建立在「核電站不會出事」的樂觀預想上,或者「等遇到問題再說」!
10、發達國家頻頻發生的核廢料泄漏事故如何在我國避免?如何攻克「核設施退役和高放廢液處理」的風險隱患?
「內陸核電安全論證」絕不能拋開核廢料處理這一「世界性天價難題」,最近幾年美國頻頻發生核廢料泄漏,事故處理耗資驚人且時間漫長。而日本名古屋大學的最新調查發現「福島核電站2號機組核燃料可能全部失蹤」再次引起世界關切,因為長半衰期、高放射性核素一旦進入土壤和地下水,其污染將造成極其嚴重的後果!比如,高毒高放射性的鈈元素在人體內最大允許劑量僅為0.6微克。
國際核電界不斷提醒「核電發展前提是想好核廢料和核退役如何處理,否則這些問題終會成為揮之不去的夢魘」。如果我國確實已有成熟可靠技術確保「內陸核電安全」,那麼高放核廢料的處置是如何確保「數萬甚至數十萬年的安全、不會污染長江及相關水系」的?
二、必須高度重視日本核電專家福島事故前後的深刻反思
福島核電站,2002年。圖片來源:Wiki
核電站的安全保障到底有多複雜?《福島員工最後遺言——福島事故十五年前的災難預告》以三位富有實踐經驗的日本核電專家在福島事故前(1996年)和事故後(2011年)的「現身說法」,詳細披露了我們之前沒有充分認識到的「核電站在實際建設、運行維護、關閉後必然面臨的種種安全問題」,以及「核電站不同於其他任何產業和工程的獨有安全隱患」,簡而言之是「核電還有太多事無法控制、請神容易送神難」!讀後令人觸目驚心,由此更加理解日本國會獨立調查委員會為何判定福島核事故不是「天災」而是「人禍」,以及當前G7等發達國家為何紛紛減核、棄核。
我國核電起步比日本晚得多,目前全部運行堆年僅為日本的12%。日本核電專家對福島核事故及之前多次安全事件的深刻反思,給當下我國核電界「盲目樂觀」的風險估計和「大幹快上」的急躁情緒提供了一個寶貴鏡鑒。
其中除了「核電廠無法避免人因失誤」、「無法處理的核廢料是永遠的噩夢」、「核電站關閉和拆除談何容易」、「沒有足夠的工程經驗無法勝任安全監管」等重要反思之外,還有四點認知對我國「內陸核電安全論證」具有特別的警示意義:
1、圖紙上設計出來的「絕對安全」的核電站方案,實際上是無法在施工和運行中完全實現的。
核電廠藍圖總是以技術頂尖的工人為絕對前提,做出不容一絲差錯的完美設計的設備,但卻從來沒人討論過「現場的技術工人到底有沒有這種能耐」,因為設計師意料不到的很多事情都會在施工現場理所當然地發生,從而導致核電事件、事故層出不窮。福島核事故再次證明:核電設計時認為「只要有多套備用系統就一定安全」的想法根本不管用,有可能全部系統都同時損壞而無法產生功能。
2、無法做特別耐震設計的、錯綜複雜的配管網路,是核電廠最岌岌可危的工程。
核電廠內部交織如網、總長度達數十公里的配管,猶如人體的血管,不管是哪一種配管,只要有一條破損,就可能導致核電廠重大事故(1991年日本美濱核電廠差一步就重演切爾諾貝利事故,就因為一條僅僅2厘米的蒸汽機喉管斷裂)。但這些重要的配管卻處在隨時可能墜落的狀態,因為核電運轉使之不停震動,固定支架會逐漸鬆脫。
很多人總強調「核電站建在堅固岩石之上、抗震等級多麼高」,殊不知地震來時最容易出問題的並非安全殼和反應堆,而是各種配管,因為無法專門針對配管做抗震設計。
3、核電站乏燃料池是被忽略和淡化的更危險之地,相當於毫無遮掩的原子爐。
福島核電廠四號爐的乏燃料池爆炸令世界震驚,揭示「乏燃料池的危險甚至超過原子爐」。
目前沒有一個國家能真正解決核廢料最終儲藏問題,暫存在核電站燃料池裡的乏燃料存放密度越高、就越容易發生事故。而所有核電廠從一開始設計就沒有假定乏燃料冷卻池會發生核反應,也沒有足夠阻止核反應和導出熱量的措施,一旦發生意外工況,完全束手無策。憂心的是,核電界只關注反應堆安全,幾乎不提核島廠房裡還有如此危險的燃料池。
4、核電站的老化劣化必然面臨更多難以控制的問題,原子爐的壽命無法診斷。
雖然以前核電站設計壽命30~40年,但事實上長期輻照會讓原子爐(反應堆壓力容器)鋼體內部結晶脆弱化,會突然損毀而沒有「延伸性損壞」之類的任何徵兆。而診斷原子爐的壽命還非常困難,無法知道的事太多,裡面到底在發生什麼,只能通過計測器來推斷。可是運轉中的很多問題(如水泵震動異常、配管發出摩擦雜音)是計測器根本無法檢測的,何況機器也會老舊。這是核電的宿命,也是其它產業所沒有的安全隱患。
三、關於我國核電「安全發展」的政策建議
1、核電部署必須有禁區,內陸敏感地區不宜啟動核電站建設。
既然目前全世界的核電技術水平也不可能做到100%安全,且核電站一旦投入運行就會成為「請神容易送神難」的巨大負擔,那麼我國核電站部署必須有禁區、有紅線,比如首都圈、敏感的長江流域、國防和經濟發展的戰略核心地帶等,絕對不能放置核電站,更不能作為未經實踐充分驗證的核電技術的試驗場。
內陸地區核電論證絕不能僅從能源電力需求、co2減排出發,必須從「一旦發生核事故,國家要付出多大代價」來考慮。不管事故概率多小,只要有可能發生,都必須慎之又慎,不能有任何僥倖和輕判。
2、嚴格做好在運在建核電站的安全監管,切實履行「安全至上」。
目前我國核電安全監管部門的工作理念與中央對核電「必須絕對保證安全」、「安全大於天」的要求尚有較大距離,比如不斷強調「要可接受的安全」、「核電要可持續發展,就要把握好經濟性與安全性兩個因素」、「安全是利益和代價的平衡」等。如果安全監管部門不履行「安全至上」而是「安全性要兼顧或讓位於經濟性」的話,新建核電站的安全評審及在運在建核電站的安全監管不能不令人擔憂。
核安全監管部門承擔著「核安全的國家責任」,考慮經濟性是越位和失職。核安全和經濟性的平衡應歸國家更高層級部門考慮。福島核事故禍根是「日本原子能保安院默許東電公司將自身經濟利益置於公眾安全利益之上」,這一教訓需要我國核電安全監管部門和產業界高度重視。
3、儘快修訂HAF102等早已過時的核安全法規和安全導則。
恪守「安全至上」必須從法規、標準做起,從源頭上提高核電的安全水準。當務之急是抓緊修改早已過時的HAF102等核安全法規和安全導則,把「抗大型飛機撞擊」等國際最新要求反映在法規里,並用新法規嚴格審核所有新建項目。
我國核安全監管機構要切實提高獨立評審能力和監督檢查能力,確保安全評審不受任何來自商業利益、地方政府的影響和干擾,確保重要安全事項的真實性,負責核電項目安全評審的專家委員會要依法對評審結果負法律責任。
4、應把核能發展重點移師海上,為海島防禦和海路安全提供重要能源保障。
福島事故後美國、俄羅斯都在致力於「浮動核電站」的研發建造,除了選址簡單、佔地面積小、投資成本低、事故下環境影響小等優點之外,還可為目前難以通電的地區提供能源保障。
鑒於當前國際安全形勢,將核能發展重點移師海上——全面提升作戰艦艇和遠洋艦船的各種性能、為南海諸島的駐軍防禦提供能源補給,既是當代軍事發展和維護國家主權的迫切需要,又能保障我國海上石油通道的安全,還可積累核電安全運行的經驗。
船舶艦艇、浮動電站所需核動力較小,所需的天然鈾資源僅為大型核電站的1/10~1/20。一旦出現「突發事件」、海上運輸通道「被切斷」,我國自給的天然鈾資源也完全可以應對。
5、亟需從國家根本利益出發,確立核燃料循環體系的戰略規劃。
可持續發展核電需要「安全至上」、有可靠的天然鈾資源保障體系、創新研發自主品牌及相應設備製造能力和高端人才保證。
目前,我國核電產業鏈前端(鈾礦勘探)有一定進展;中端(核電廠)規模大但核心技術受制於人(雖有自主品牌,但走出國門尚待時日);後端(後處理廠和高放廢物最終處置)技術薄弱且長期滯後;第四代核能系統研發又是多種反應堆堆型並進,而對相應的核燃料循環根本不提,不符合我國國情。
研發一個新堆型並實現商業化運行需20~25年、建立一個燃料循環體系則要50年以上,亟需從國家根本利益出發,將堆型研發置於核燃料循環體系中科學考量,確立符合我國國情的核燃料循環體系,統籌規劃核能產業鏈前、中、後端的合理布局和協調發展。
王亦楠,國務院發展研究中心資源與環境政策研究所研究員。1996年於清華大學電機系取得工學碩士學位,2001年於北京大學科學與社會研究中心取得科技哲學博士學位。自2001年開始一直從事中國能源和環境可持續發展戰略研究,主要涉及節能(電力系統、煤炭清潔利用等)、新能源(天然氣、核能)及可再生能源(包括水能、太陽能、風能、生物質能等)、電動汽車與清潔交通、城市垃圾處理、能源管理體制和化學品環境風險防控等。
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