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作者 | 樊碩旺 西安交大核反應堆熱工水力研究室(NuTHeL)在讀碩士研究生
近日河南的重大汛情牽動著全國人民的心,發自內心祝愿中原大地早日恢復。
雖然河南并無核電站,但是筆者作為核專業學生,還是本能地將同類災情與核電站的安全運行聯想到一起。
因為核電站運行需要大量的冷卻水,所以我國核電廠址(包括在運、在建、規劃的核電站)都瀕臨大?;蚪?,位于我國受暴雨洪水威脅的主要地區,因此防洪問題是核電站重點考慮的安全問題之一。
洪水與中等頻率事件(預期運行事件)或稀有事故相關聯,災害評價中收集資料和采用方法的程序很大程度取決于洪水的本質(分為風暴潮洪水、河流洪水、湖泊洪水等)。
設計基準洪水是從核電廠址處所有可能的洪水災害事件中分析推導出來的概率結果,是核電站可能遭受的最大洪水的一組參數,與最高水位、水位的最大增長率或對防護的最大動態影響相關聯。在某些情況,設計基準洪水是由確定論方法得出的,并無對應的概率值,此時應進行概率評價,選擇最大不利后果,用保守的模型和參數進行充分的安全分析和設計。
當發生汛情以及可能伴隨的暴風時,核電站可能受到的影響有——
(1)電氣線路破壞:露天電纜(包括核電站向外部電網輸電的電纜、外部電網向核電站輸電的電纜、變壓器上的消防檢測電纜、外置風機的供電電纜等)在風雨災害下首當其沖,輕則被外力扯斷,重則拉倒輸電塔架,造成電站斷電,影響核電站內應急供電、電子操控、最終熱阱及其他致命系統;
2017年臺灣核一廠2號機因暴雨導致電塔倒塌而啟動自停堆保護
(2)廠房內部進水:水通過門窗、地下滲透進廠房,打濕帶電設備(電氣盤柜、發電機、蓄電池等),降低設備絕緣水平,造成漏電或觸電。
開有窗戶的常規島廠房(大)和除鹽水制備廠房(?。?/span>
特別需要注意防水的電氣盤柜
(3)洪水本身及被裹挾入其中的雜質破壞核電站建筑實體,堵塞取水口和破壞排水系統導致廠址被淹:3·11日本地震引起的超強海嘯吞沒了福島核電站防波堤,海水淹沒了水泵和電機,破壞了核島、常規島等建筑物內的電器和機械設備,引發了核事故;
(4)影響核電廠址周圍的通信和交通網絡;
(5)促使泄漏的放射性物質(前提是有泄漏)在環境中的擴散。
當發生汛情以及可能伴隨的暴風時,核電站這樣應對——
(1)管理層面:從氣象部門取得極端天氣預報信息,通知各部門做好防范工作;
(2)技術層面:各部門做好預警,保持協同,提前檢查排除可能受潮的設備、房間,固定松散的結構,布置防水帆布和沙袋,密切關注廠內電力供應狀況,如有損壞立刻搶修。
但是在當前氣候變化的嚴峻形勢下,百年、千年難遇的天災頻發,我們不能放松警惕。
畢竟當初設計建造福島核電站時人們也沒想到會遭遇那么嚴重的地震與海嘯(正如我們沒想到近日河南鄭州遭遇了千年一遇的特大暴雨,相當于三天下了以往一年的量),并且由于日方種種的拖沓、不作為,一次本該止步于四級的核事故升級為七級的特大事故。
另外據彭博社報道,美國90%的核電站(絕大部分在1978年之前建造)在設計時未考慮洪水的威脅,比如水位上升的可能性和暴風雨的襲擊,如果不采取措施(包括核電站的選址、應急、保護,樹立相關人員的風險意識、安全意識、保護意識),美國很可能為其疏忽大意而遭遇福島式的災難,再次重創全球核電事業。
Q&A
Q1:汛情、臺風是否會對我國大陸核電站安全造成影響?
A1:理論上不會。我國大陸核電站在設計時,針對性地留有足夠安全裕量;反應堆廠房的結構剛度大、強度高;根據國家法規制定了應急預案。
Q2:汛情、臺風期間核電站是否必要停堆?
A2:停堆不必要,但會為了保證電網安全而根據電網調度降功率運行,因為一旦核電機組發出的電送不出去,機組就要進行甩負荷(Fast Cut Back, FCB),轉入孤島運行,但從滿功率甩負荷造成的沖擊很大,所以要預先降低負荷。同時,我國大陸核電站已針對福島核事故做了大量安全改進,如增加移動柴油機、設置非能動高位水箱、反應堆廠房增加氫氣捕集器等,這些改進將大大提升核電站的安全水平。
Q3:核電站如何應對輸電線路受損?
A3:核電站一般有多條輸電線路(冗余),單一輸電線路受損不會影響電站安全,即使輸電線路全部受損,應急柴油機、移動柴油機等設備也能保證電站在全廠斷電情況下安全運行。另外,我國自主三代核電技術“華龍一號”采用大量非能動設計,即使全廠斷電,也可利用重力、自然對流等設計確保安全。
Q4:核能領域的監管與應急體系如何保障公眾的安全?
A4:我國政府建立了“以預防為主”的核安全監管體系,充分保障公眾和環境安全。核電站從選址、設計、建設、調試和運行、退役五個階段均有要嚴格的法律法規、標準和技術規范要求。國家核安全局對各個階段均實施嚴格的許可證管理制度,有深入細致的技術審查和現場監督。另一方面,在核電站廠址確定后,針對可能受到的影響,核電站周邊劃分為半徑5 km、10 km等不同的應急區域。在核電站建設和運營過程中,根據國家規定,建立了完備的應急計劃、應急設備和應急體系,并進行定期的應急演習以檢驗實際應急能力,包括:電站自行組織的單項演習、綜合演習,與地方政府共同組織的聯合演習。每年電站均組織防抗超強臺風、暴雨、反恐等各類突發事件和極端氣象的應急演習演練,確保在極端狀況下減小對電站生產的影響,令核電站維持良好的運行狀態。
資料來源:
[1]朱繼洲. 核反應堆安全分析[M]. 西安交通大學出版社, 2000.
[2]蘇光輝. 輕水堆核電廠嚴重事故現象學[M]. 國防工業出版社, 2016.
[3]秋穗正, 蘇光輝, 田文喜. 先進核電廠結構與動力設備[M]. 中國原子能出版社, 2016.
[4]《注冊核安全工程師崗位培訓叢書》編委會. 核安全專業實務[M]. 中國環境科學出版社, 2009.
[5]楊漾. 漲知識|強臺風登陸期間,核電站有必要停堆運行嗎[EB/OL]. https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_2450167, 2018-09-17
[6] 陳岳嶠. 當核電站正面遇見臺風會怎么樣[EB/OL]. https://www.zhihu.com/question/32293399, 2015-07-26
[7]每日經濟科技. 美國核電站設計中未考慮到洪水威脅[EB/OL]. http://cn.dailyeconomic.com/tech/2019/04/28/3215.html, 2019-04-28