1、1AP1000 核电厂应对福岛灾难的改进思路探讨摘要：在第三代核电技术发展之前，人们都已普遍认识到原来的设计基准已经不能全面保障核电的安全，核电设计必须提高其设计基准，福岛核电灾难验证了这种结论。本文简要分析了导致日本福岛核事故产生的原因，并对 AP1000 核电厂应对导致福岛核事故的外部灾难情况进行了分析，提出了 AP1000 核电厂在应对福岛灾难的几项改进思路。 关键词：福岛核事故 AP1000 先进性改进思路 中图分类号：TL48 文献标识码：A 文章编号： 前言：2011 年 3 月 11 日，日本东北太平洋洋面发生了 9 级地震，地震引发的海啸袭击了东京电力公司的福岛第一核电站和福岛
2、第二核电站（以下称作“福岛核电站” ） ，从而导致 7 级核事故的发生。有关福岛核事故的分析和经验反馈都已经有了官方的总结，本文重点将讨论 AP1000核电厂在应对福岛核事故起因的先进性，以及 AP1000 还有哪些可以改进的地方。 AP1000 核电厂应对福岛核事故地震及海啸影响分析。 AP1000 核电厂应用的是第三代核电技术，充分吸取了美国三哩岛和前苏联切尔诺贝利核电站的事故教训，借鉴了几十年来世界核电厂运行的经验反馈以及大量的研究成果，其设计远比福岛核电站在技术上要先进。那么我国的 AP1000 核电厂在应对造成福岛核事故的地震及海啸时，具有哪些优势呢？ 2在厂址选址条件上具有先进性
3、首先是我国沿海普遍深度较浅，海区没有火山且很少发生强烈地震，所以我国沿海一般不会由于强烈地震而引发类似日本这次发生的海啸。 其次，在福岛核电站的建造设计阶段，选择厂址阶段抗震设计中，要考虑的能动断层活跃时间范畴为 5 万年，而 AP1000 的抗震设计则考虑到 12 万年至 13 万年，这样的设计可以把在厂址周围发生福岛地震这样超设计基准事故的概率进一步降低。 所以说 AP1000 核电厂在我国的厂址选址条件上，比福岛核电厂的厂址具有优越性。 电厂安全系统对厂外电源的依赖上具有优势。 福岛沸水堆在丧失全部厂外交流电后，启动了应急柴油发电机。但是，受来袭的海啸的影响，冷却海水泵、应急柴油发电机及
4、配电盘全部被水淹没，导致除 6 号机组 1 台发动机外，其余的应急柴油发电机全部停止，造成除 6 号机组外的交流电源全部断电。由此可见，对安全级电源的严重依赖，才致使失去电源后堆芯余热无法排出，最终酿出严重事故。 AP1000 核电厂的非能动安全特性使使得厂外电源没有安全相关功能，因此不需要多重的厂外电源，也没有应急柴油发电机设备。即使发生了超设计基准事故的海啸，造成了对厂外电源及备用柴油发电机设备的破坏，AP1000 安全壳的非能动余热排出系统也可以正常运行的，因此，类似于发生在福岛核电站的超设计基准的海啸，对于 AP1000 核电厂，是能够满足维持其反应堆余热排出的。 3预防发生氢气爆炸方
5、面的优势 在福岛事故中，电厂反应堆厂房因氢气引发了爆炸。由于在第一次爆炸发生后未能采取有效措施，因此发生了连续的爆炸。为了使安全壳能在设计基准事故中保持完整性，沸水堆设置了安全壳钝化设备和易燃物控制系统。但是，由于设计时并未考虑到氢气泄漏会导致反应堆厂房爆炸，因此未在反应堆厂房采取相关的防氢爆措施。 而 AP1000 核电厂设计了专门的安全壳氢气控制系统。当氢气释放到安全壳内时，非能动自动催化复合器（PAR）在催化剂表面复合氢气和氧气，并由于反应焓而在 PAR 内产生热量，从而进一步强化安全壳内自然循环驱动的混合，PAR 可在非常低的氢气浓度和非常高的蒸汽浓度下运行，从而对安全壳内气体的混合和
6、氢气的缓解均有好的效果。 根据福岛核事故经验经验，浅显探讨 AP1000 核电厂的几项改进思路。在日本政府报告中，日本政府总结了 5 类事故教训，这里抛开常规的经验教训，结合我公司目前的核电堆型 AP1000 核电厂，本文根据此次福岛核事故的经验教训，浅谈在 AP1000 核电厂的设计中，有哪些地方还可以进行进一步的改进。 厂外交流电源可靠性改进 建议提高核电厂电源电网的抗震等级。 福岛核事故发生的根本原因就是核电厂在地震和海啸后，未能保障必要的电力供应。厂外交流电源全部因地震坍塌损毁，一直在事故发生后的第九天，厂外电源才被接通至福岛电厂现场。 4AP1000 核电厂设计也没有考虑到厂外交流电
7、源电网的抗震设计，如果在发生因特大地震造成的严重事故后，外电网全面瘫痪对核电厂的应急事故管理是极为不利的，纵使 AP1000 核电厂本身的安全系统不依赖于厂外交流电源，但是在严重事故后的处理方面，能在极短时间内恢复核事故现场的厂外交流电源供电显然是非常有益的，将对严重事故后的事故处理起到积极作用。 建议适当提高厂内备用柴油发电机和辅助柴油发电机及相关系统的抗震等级。 AP1000 核电厂的备用交流电源系统有两台备用柴油发电机(D 级，4500KW，10KV)，在失去正常的优先交流电源的情况下，向选定的用电设备供电，作为纵深防御系统设备，主要为反应堆冷却剂系统提供后备电源，带走反应堆余热。 既然
8、作为核电厂的纵深防御系统设备，根据福岛核电站事故教训，建议适当提高备用电源系统及辅助电源系统的抗震等级，由目前的非抗震要求类，提高到抗震类设备，即要求其满足在设计基准地震发生后，能维持其基本功能。这样，才能在因强震引起的核电厂严重事故 72 小时以后，发挥其作用。 核岛厂房布置改进 建议柴油发电机组设备及相关电气配电设备布置增加防水淹措施。 导致福岛核事故的原因之一是海啸淹没了许多重要的设备设施（包括用于冷却的海水泵、应急柴油发电机、配电盘等） ，损坏了电力供应设备。 5针对上述问题，AP1000 的柴油发电机设备及配电装置同样存在这个问题。AP1000 核电厂柴油发电机及其辅助系统安装于专门
9、的柴油发电机厂房内，但是该厂房的设计及布置都不能满足防止水淹及海啸的要求，为了能达到目标安全水平，即使超过设计预期海啸的情况下或洪水袭击位于河边的设施的情况下，也确保其设计功能。建议在 AP1000 核电厂的设计考虑通过下述措施来确保柴油发电机设施的水密性，例如，安装能承受海啸和洪水摧毁力的水密门，阻断洪水路径（例如管道） 、安装排水泵、适当提高配电装置的布置高度等措施。 建议适当加强应急指挥中心功能 具备指挥多堆发生事故的能力 在福岛核事故中，有多座反应堆同时出现问题，导致用于事故响应的资源不得不被分散使用，导致事故发生后，事故处理所需的人力和物资不能满足多座反应堆事故处理的需要。 根据福岛
10、核事故教训，建议在 AP1000 核电厂拥有多座反应堆的核电站中采取适当措施，以确保在事故反应堆开展的应急响应工作能够独立于位于同一电站中的其他反应堆，建立一个确保每座反应堆均能独立实施事故响应的组织机构体系，这样以有利于应对多堆事故后的处理。 建议适当提高应急中心的抗震设计 根据彭泽核电厂的初设文件显示，彭泽核电厂的应急指挥中心目前是按抗震设计防护烈度 7 度设计考虑的，相当于抗地震峰值加速度 0.12g来进行设计考虑，根据福岛核事故特大地震的教训，建议 AP1000 核电厂应急指挥中心的建筑设计按核安全抗震类来设计考虑，即在发生超设6计基准地震后，仍能满足其设计功能要求，进一步增加纵深防御
11、的冗余度。 小结 相对发生事故的日本福岛核电站，AP1000 压水堆的先进非能动设计理念在技术性能和安全设计上具有本旨上的先进性，AP1000 的这种设计，事故后对堆芯的冷却以及对安全壳大气的冷却等等完全可以在短时间内不依赖于外部电源以及人为干预而自行完成，从而保证三道屏障的完整性，避免放射性物质向环境的释放。最终保证厂区、工作人员以及公众的安全。 参考文献： 日本政府在国际原子能机构（IAEA）部长级核安全大会上的报告（2011.6） 。 非能动安全先进核电厂 AP1000作者：林诚格，郁祖盛，欧阳予。西屋公司 AP1000 设计控制文件 18 版。 AP1000 核电厂系统与设备中国电力投资集团公司，山东核电有限公司。
