11月1日，大連瓦房店市紅沿河鎮(zhèn)及周邊的兩萬多居民,，首次感受到當?shù)睾穗娬尽八蛠淼臏嘏?。這一天，東北首個核能供暖項目在遼寧紅沿河正式投運,，以替代紅沿河鎮(zhèn)原有的12個燃煤鍋爐房,，據(jù)測算，項目投產(chǎn)后每年將減少標煤消耗5726噸,，減排二氧化碳1.41萬噸,。
作為清潔能源的核能，既可以發(fā)電,，又可以供熱,。在“積極安全有序發(fā)展核電”的方針下，今年以來,，國家對新增核電項目的批準明顯加速,。9月13日，國務院常務會議核準了兩個核電項目：福建漳州二期,、廣東廉江一期,。此前4月20日，國常會核準了浙江三門二期,、山東海陽二期和廣東陸豐三個項目,。迄今為止，中國今年已有5個核電項目,、10臺核電機組獲得核準,，為近14年最多。
根據(jù)《“十四五”規(guī)劃和2035遠景目標綱要》,，到2025年,，我國核電運行裝機容量要達到7000萬千瓦。中國核學會理事長王壽君在8月舉辦的國際核工程大會上表示,，預計2022~2025年間,，中國將保持每年6~8臺核電機組的核準開工節(jié)奏,；到2035年，中國核電在總發(fā)電量中的占比將達到10％,，相比2021年翻倍,。
中國核電行業(yè)在蟄伏多年后，這一次真的要起飛了嗎,？核電安全的終極問題又該何解,？
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2022-11-14 09:20 上傳
圖片8月23日，中國自主三代核電技術華龍一號批量化建設工程——中核集團漳州核電2號機組內穹頂成功吊裝,。
未來五年建設要避免“大起大落”
中國核能行業(yè)協(xié)會專家委員會常務副主任,、國家核安全局原局長趙成昆告訴《中國新聞周刊》，今年中國核電產(chǎn)業(yè)加速,，除了技術積累已經(jīng)發(fā)展到一定程度以外,，在外部環(huán)境上，主要的“刺激”來自近兩年極端天氣頻發(fā)疊加俄烏沖突帶來的全球能源危機,。
他解釋,，核電在整個電力系統(tǒng)中扮演著雙重角色。一直以來,，人們一般更強調它的清潔屬性,，因為核電發(fā)電過程產(chǎn)生的碳排放量極少。
但也有一些國家堅持棄核,，綜合來看,，如果僅從應對氣候危機的長期目標考慮，核電在與太陽能,、風能等可再生能源的競爭上不占優(yōu)勢,。“但如果從能源安全的角度切入,，核電的意義就變得不同了,。”趙成昆說,。
趙成昆分析,，作為一種公認的“穩(wěn)定電源”，核電的優(yōu)點是發(fā)電穩(wěn)定可靠,，不像風光等新能源受外部氣候環(huán)境影響較大,。去年秋冬，當東北出現(xiàn)拉閘限電時,，遼寧紅沿河核電出力穩(wěn)定,，今年南方電力供應緊張時，核電廠的“表現(xiàn)也都非常好”。因此在全球能源危機背景下,，核電的身份已經(jīng)從清潔能源轉為“保供能源”,，在能源安全中扮演著非常重要的角色。國際能源署8月發(fā)布的報告《核能和能源安全轉型》也提到“今天的能源危機可能會導致核能復興”,。
一位接近國家能源局的人士透露,，實際上，國家能源部門去年就在積極醞釀加速上馬核電,，但由于各種原因，去年“沒辦法一下批這么多”,，今年綜合考慮各種因素,，再加上條件也成熟了，就相對集中地核準了兩批新的核電項目,。
各種因素綜合下,，中國核電今年重新起飛。趙成昆分析說,，中國核電起步晚,，早些年以引進國外技術為主，但現(xiàn)在,，無論在自主三代核電技術,，還是制造、安裝,、質量把控,、工程管理等方面都居于全球前列，“整體技術力量很強,，且大多數(shù)設備的國產(chǎn)率能達到90％左右”,。因此每年開工6~8臺機組，是根據(jù)中國當下核電能力做出的“一個比較客觀和審慎的規(guī)劃”,。
國家電力投資集團有限公司核能總工程師,、“國和一號”總設計師鄭明光提供了一個更樂觀的預測。他對《中國新聞周刊》說,，隨著工程進度的有效,、有序推進，中國核電的總體制造能力大約可以“保證”每年同時開工12臺機組,，“未來,，批量化建設核電就是必經(jīng)之路”。
事實上,，從去年起,，核電的起飛就已見端倪。2021年3月的《政府工作報告》提出要“在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電”，這是近十年來中國官方首提“積極”發(fā)展核電,。趙成昆指出,，“有序發(fā)展”就是要盡可能避免大起大落。
自1985年,，浙江秦山建設了中國第一座30萬千瓦壓水堆核電站后,，中國整個核電發(fā)展脈絡一直起伏不定。1990年代以“適度發(fā)展”為方針,，十年內批準了8臺核電機組,。2005年之后，從“適度”轉為“積極”,，隨后五年內新開工30臺機組,。但到了2011年，日本福島發(fā)生核事故,，中國核電審批一度暫停,，2019年~2021年每年平均新增核準機組只有4~5臺。趙成昆認為,，影響中國核電“有序發(fā)展”的不確定因素中,，最核心的仍然是安全。
實際上,，中國迄今未發(fā)生任何一起2級及以上的核事件,。按國際原子能機構對核事件的分級標準，4至7級為核事故,， 等級越高,，事件對人類社會的危害越大。全球已發(fā)生的三起重大核事故中,，1979年的美國三里島核事故為5級,，1986年切爾諾貝利和2011年日本福島核事故都是最高等級7級。
目前,，全球核電技術已經(jīng)進化到第三代,，第四代仍在研發(fā)試驗階段，多種技術路線并進,。第一代核電技術是以實驗研究堆為主,；第二代的主要發(fā)展階段是上世紀60年代初到1979年以前，目前發(fā)生過事故的核電站技術均在二代以下,；第三代是在充分認識,、分析了重大核事故的基礎上逐漸發(fā)展而來，設計上主要圍繞核電運行安全進行了一系列改進,。
中國是繼美國,、法國、俄羅斯等國之后真正掌握自主三代核電技術的國家，代表性技術是“華龍一號”和“國和一號”,?！叭A龍一號”是由中核和中廣核自主研發(fā)的百萬千瓦級先進壓水堆核電技術，首堆福建福清5號機組已于2021年1月30日投入商業(yè)運行并順利并網(wǎng),，標志著中國的三代核電技術已躋身世界前列,。
2020年9月28日，由國電投開發(fā)的“國和一號”（CAP1400）發(fā)布,，CAP1400是在吸收消化國際先進的非能動技術基礎上,、通過國家重大專項自主研發(fā)而來，目前該技術尚未進入商用,，位于山東榮成市的首個示范項目正在建設中,。另外，由華能主導開發(fā)的高溫氣冷堆已具備四代核電技術特征,，首個示范工程已于2021年12月并網(wǎng)發(fā)電。國內其他四代技術路線仍在研究中,。
三代技術能否讓福島事故不再發(fā)生,？
專家指出，三代核電技術和二代的主要區(qū)別,，關鍵是在安全性的提升上,。衡量核電站安全性的一個關鍵指標是，反應堆每堆年可能發(fā)生堆芯熔化的概率,。堆芯是核反應堆的核心結構,，如果堆芯內余熱無法及時有效導出，就會造成堆芯熔化,。
2011年3月11日發(fā)生的福島核事故中,，先是日本東北太平洋地區(qū)發(fā)生里氏9.0級地震，繼而引發(fā)浪高達14~15米的巨大海嘯,，這些極端自然災害迅速造成核電廠失去動力電源,，冷卻系統(tǒng)隨之失效，使堆芯內熱量無法導出而發(fā)生熔毀,，造成了大量放射性物質外泄,。
“三代核電對堆芯熔化頻率的基本要求是小于等于1×10-5，即十萬分之一遇,，二代核電的一般是1×10-4,，而‘國和一號’機型CAP1400的堆芯熔化頻率可以做到小于4.02×10-7，安全性比國際上對第二代核電的安全要求高100倍以上,?！薄皣鸵惶枴笨傇O計師鄭明光說。
三代與二代技術相比另一個重大技術進步是引入了“非能動安全系統(tǒng)”。傳統(tǒng)的二代核電一般采用能動安全系統(tǒng),，堆芯的有效冷卻是通過泵將冷卻水注入反應堆中,。這是一套以電力為支撐的機械裝置，事故發(fā)生后可自動啟動,。如果一旦失去動力供應,，堆芯冷卻功能就會喪失。福島核電事故中就是如此,，由于只有能動安全系統(tǒng),，電力和備用電源都失效后，整個安全系統(tǒng)隨之癱瘓,。
為解決這個問題,，美國西屋公司的工程師們研發(fā)出一套不依賴動力電源，而是依靠重力,、溫差,、密度差等驅動的非能動安全系統(tǒng)。鄭明光說,，“國和一號”的安全設計就是全面采用了高可靠的“非能動”理念,，一旦發(fā)生事故，被置于高處的應急水會在重力作用下流到堆芯或安全殼表面,，自動冷卻堆芯并導出安全殼內的熱量,。
鄭明光進一步解釋，非能動系統(tǒng)利用的是大自然的客觀規(guī)律,，比如水往低處流,，水熱之后要自然蒸發(fā)，熱蒸汽遇冷會發(fā)生冷凝等,。因此相對來說,，非能動比能動系統(tǒng)在極限情況下更可靠。
并且,，“非能動”系統(tǒng)是被動觸發(fā),，事故發(fā)生后72小時內都無須人工干預，給了操作人員足夠“寬容時間”去了解核電廠所處狀態(tài),。同樣吸取福島教訓,，第三代核電的安全系統(tǒng)都強化了對極端事件的包容性，為應對9.0級地震這類“黑天鵝事件”做好準備,。
趙成昆總結,，各國從福島事故中得到的最重要經(jīng)驗，就是必須通過防御措施保證一直有“可靠電源,、可靠水源和可靠的現(xiàn)場操作人員”,。當嚴重事故發(fā)生后,，只要這三方面能“控制保障得好”，就可以有效防止堆芯熔化,，“后面的安全環(huán)節(jié)就好辦多了”,。
在核安全領域，最重要一個概念就是“縱深防御”,，對可能的核事故層層設防,，前一層次失效時，后一層次將加以彌補或糾正,，不同層次防御間要盡可能相互獨立,，以避免共同失效。福島核事故堆芯熔毀后,，如果有更好的應對措施,，運營者能做出更及時的反應，最終可能不會導致如此大量的泄漏,。
為了滿足這一點,，三代核電站進行了一系列改進，比如采用了大容量的雙層安全殼,，這是核反應堆的最后一道屏障,。“即使真的不幸發(fā)生了堆芯熔毀,，也可以讓這些放射性的水封閉在安全殼內,，不進入到環(huán)境中去,?！壁w成昆解釋。
鄭明光說,，在設置了完整嚴重事故與堆芯熔毀應對措施之后,，中國的先進三代核電技術已經(jīng)“不再存在福島核電堆芯融化后放射性釋放的場景或可能性”。
前述接近國家能源局的人士強調,，一個核電站的安全運行,，與多種因素有關，除了安全性設計之外,，還需要有質控良好的制造能力和高效的運維管理水平,。
對核電廠的嚴格監(jiān)管也是確保事故不會發(fā)生的重要前提。日本國會在福島事故發(fā)生后的最終調查報告中稱,，根本原因是日本監(jiān)管當局和東京電力公司間的關系錯位,，導致“監(jiān)視、監(jiān)督機制崩潰”,，錯失預防核泄漏的最好時機,。事故發(fā)生前數(shù)年間,，東京電力曾報告發(fā)現(xiàn)福島第一核電站28次修改反應堆數(shù)據(jù)，同時,，它還意識到要對核電站結構加固,，如果海嘯達到超設計基準，可能會發(fā)生堆芯熔毀和全面停電的風險,。
中國民用核電站的監(jiān)管由國家核安全局負責,，隨著“十四五”期間開工的核電機組不斷增多，覆蓋的機組類型（水冷,、氣冷）,、技術路線也越來越多元。前述人士指出,，未來核安全監(jiān)管機構將面臨“多堆型,、多技術、多標準”的復雜局面,，當下亟須擴充監(jiān)管隊伍,、提升監(jiān)管水平，并對每一種機型,、技術更具針對性的監(jiān)管,，而非照搬國外標準。
影響終極核安全的“游戲改變者”
將目光從東部沿海地區(qū)的核電站移向西北地區(qū)：北山金廟溝村25號,。在甘肅肅北縣馬鬃山境內,，這里是中國北山地下實驗室所在地，也是保障中國長期核安全的“最后一站”,。
這是一片大西北典型的“無人區(qū)”,，人煙稀少，常住人口只有一戶牧民,，王駒接受記者采訪時,，正是深秋十月，北山的36棵胡楊樹已經(jīng)全部染成了金黃,，這是當?shù)丶竟?jié)流轉的唯一證據(jù),，這里連動物很少見到。但對王駒來說,，這片荒蕪之地是處置核廢物的“理想場所”,。
王駒是北山地下實驗室總設計師、中核集團核工業(yè)北京地質研究院副院長,，他對《中國新聞周刊》指出,，核安全主要是解決兩方面問題：一是防止核設施發(fā)生事故，二是核廢料的永久安全處置,。核電站產(chǎn)生的放射性廢物中,，99％屬于中,、低水平放射性廢物，經(jīng)過一段時間,，其放射性就會衰變至無害水平,。只有剩下的1％屬于高水平放射性廢物（下簡稱“高放廢物”），含有钚,、镅,、锝等放射性核素，放射性強,、毒性大,、半衰期長，需要上萬年甚至更長時間才能自然衰變到無害水平,，如不能安全處置,，將對人類生存環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。
高放廢物來源主要有兩種：乏燃料（反應堆中核燃燒“燃燒”后產(chǎn)生的廢料）和乏燃料后處理產(chǎn)生的高放廢液及其固化體,。王駒解釋,，美國、瑞典,、芬蘭等國出于處理成本等經(jīng)濟考量,，將乏燃料直接埋入地下或長期封存。中國,、英國和法國等認為乏燃料仍是一種資源,，可以從中提取出有用的鈾和钚，重新作為燃料循環(huán)使用,。剩下的廢液固化后裝入特制廢物罐中暫存,，這只是一種暫時的貯存方式。
專家指出,，中國積累的高放廢物仍長期存放在地表,，部分廢物貯存時間過長,，管理成本和安全風險逐漸增加,，成為影響中國長期核安全的重要隱患。并且,，作為在建規(guī)模世界第一的核電大國,，隨著“十四五”期間核電機組規(guī)模不斷擴大，乏燃料和放射性廢物也將持續(xù)增加,。
對于高放廢物的永久安全處置,，目前，國際上經(jīng)過了幾十年的廣泛討論和驗證,，在提出“深巖層熔融處置”“深海溝處置”“太空處置”等多種方案后,，最終形成共識：“深地質處置”是目前最安全可靠且技術上可行的方案,。國際原子能機構總干事格羅西稱其為“游戲規(guī)則改變者”。
這種方案中,，把高放廢物深埋于距離地表深度約500至1000米的處置庫中,。處置庫須在各種未來演化情景及不確定因素影響下，實現(xiàn)對有害核素萬年以上的包容,、隔離,，防止有害核素對生物圈的不利影響，確保長期核安全,。各國目前都規(guī)定,，高放廢物地質處置庫對應的安全隔離期不得少于一萬年。
中國從1985年起開始處置庫的選址工作,。綜合評估甘肅,、內蒙古、華東,、華南,、西南和新疆6個預選區(qū)后，2011年,，國防科工局和原環(huán)保部聯(lián)合召開專家評審會,，最終選定的首選預選區(qū)，就是甘肅北山,。2021年6月,，北山地下實驗室正式開工，這是中國首個高放廢物處置地下研究實驗室,，由核工業(yè)北京地質研究院總體設計建造,。至此，中國在確保長期核安全的戰(zhàn)略問題上,，又向前邁進了一大步,。
北山地下實驗室有兩個主要的試驗平臺，分別位于地下280 米和 560 米深處,，主體結構由三個垂直向下的豎井和傾斜的螺旋坡道相連,，從三維透視圖看，就像一個緩慢盤旋下降的螺圈,?！奥菪碌滥壳耙呀?jīng)向下挖到460米深處，揭露出的巖石極為完整,，與預測結果完全一致,，螺旋斜坡道地下硐室的穩(wěn)定性也非常好?！蓖躐x說,。
他解釋,，地下實驗室并非最終處置庫，不會埋入真的高放廢物,，只是一個“彩排平臺”,，通過研究為最終處置庫的選址提供科學依據(jù)。目前的工作與建成處置庫的工程目標相比,，還相差較遠,，仍處于選址的前期研究階段。按照國家規(guī)劃,，將在2040年確定處置庫的最終場址,，2050年左右建成并開始運行?！皩τ谑欠衲茏裱@個時間表推進,，我總體上比較樂觀?！彼f,。
“鄰避效應”何解？
王駒分析,，為了更好隔離高放廢物,，最終選址的確定要考慮兩類因素：自然條件和社會經(jīng)濟條件。以北山為例,，當?shù)睾０卧?500~2500米,，長年干燥，年降雨量只有70毫米,，蒸發(fā)量卻高達3000毫米,，地表水系不發(fā)育、地下水貧乏,?！斑@樣，滲透侵蝕到處置庫的地下水就會極其稀少,?！彼f。同時圍巖主體是堅硬的花崗巖,，巖體完整,、厚度可達2000米以上,、滲透性極低,，且地殼穩(wěn)定，地震活動很弱,。
另一方面,，當?shù)厝藷熛∩?，也沒有礦產(chǎn)和動植物資源可待開發(fā)，土地無更重利用價值,，社會經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿艿?。未來，還需考慮公眾的接受程度,?！氨鄙饺允亲钣邢Ｍ囊粋€預選地，不過如果處置庫最終決定建在這里,，核電站大多分布在東部沿海地區(qū),，運輸安全將非常重要，這就涉及利益和代價的權衡問題,?！蓖躐x說。
實際上,，關于高放廢物地質處置,，雖然目前在工程技術上具備可行性，但對其長期安全性的評估仍存在一些不確定性因素,。其中關鍵挑戰(zhàn),，就在于需要處置的時間跨度至少在上萬年以上，而且人類在這方面沒有任何可借鑒的經(jīng)驗,。
“比如有很多科學和技術問題還有待解決：以現(xiàn)有的地表實驗室條件研究廢物罐的安全性,，認為它抗腐蝕能力很強，但在一個深部地質環(huán)境里,，經(jīng)過了上萬年的演化之后,，其抗腐蝕性是否仍能得到保證？在上萬年的時間尺度下,，放射性核素又會以什么方式在地下水中遷移,？遷移到什么地方？”王駒說,。
除了技術痛點以外,，核工業(yè)標準化研究所專家在2021年發(fā)表的論文《高水平放射性廢物深地質處置法規(guī)標準探討》中還指出，中國還沒有專門針對高放廢物深地質處置制定相關法律法規(guī),，造成處置責任不明,、體制機制不協(xié)調、頂層規(guī)劃缺失,、資金籌措與管理制度不完善等問題,，放射性廢物管理嚴重滯后于核能發(fā)展。
眾所周知的是，核電安全問題涉及利益主體眾多,，公眾敏感性強,，即使技術、管理,、制度,、監(jiān)管等層面的問題解決了，最終制約中國核電發(fā)展的關鍵,，仍要看是否能解決“不要建在我家后院”的“鄰避效應”,。
中國工程院院士杜祥琬在2018年10月舉辦的“中國核能可持續(xù)發(fā)展論壇”上說，在一些地方,，中國核能發(fā)展遇到了難以被公眾接受的窘境,，主要原因是公眾對核電的認識有限，未能很好地,、客觀公正地認識核電,，甚至出現(xiàn)被誤導現(xiàn)象。
這方面,，芬蘭,、瑞典、法國等歐洲國家的經(jīng)驗值得借鑒,。芬蘭于2021年開始建設高放廢物永久處置庫,。作為全世界第一個擁有處置庫的國家，其在選址階段就向當?shù)厣鐓^(qū)開放了辦公區(qū)域,，并對社區(qū)承諾,，如果該地被選中，他們將獲得否決權,。等到項目審批時,，更是創(chuàng)造了處置庫所在城市七成以上民眾支持的紀錄。
處置庫位于芬蘭西部的奧爾基洛托島,，這個島上還有芬蘭五座核電站中的三座,。這是一片平坦的土地，被松樹覆蓋,，三邊與波羅的海接壤,。選址最終決定時，奧爾基洛托島上的小型農業(yè)和漁業(yè)社區(qū)接受了該項目,。與此同時,，在距離該島車程只有約20分鐘的陸上城鎮(zhèn)勞馬，人口約 34000人,，也對核安全表示了放心,。
瑞典進度比芬蘭稍慢一步,，處置庫于2020年獲批。此前在建設地下實驗室階段,，瑞典就把其作為與公眾溝通的窗口并對外開放,，每年約有12000人前去參觀,，其中包括瑞典女王,。相反，美國早在1991年就確定在尤卡山建設處置庫,，但由于內華達州當?shù)孛癖姀娏曳磳?，最終國會沒有繼續(xù)撥款，讓項目擱置至今,。
在王駒看來,，“鄰避效應”是一個信任問題，破解出路在于公開透明,，“我們目前專門有一個課題組研究如何促進與公眾的溝通,，讓他們更了解處置庫建設的安全性與必要性。想讓公眾理解我們,，首先就要做到兩點：公開和透明,，并且讓公眾參與決策?！?/font>
杜祥琬也建議,，公眾不僅是科普對象，還是參與主體,，一開始就應參與立項的醞釀,、溝通和論證，“參與進來不是開一個報告會,，讓他們當聽眾這么簡單,，必須制度化、法制化,、組織化,，形成一種機制?！?/font>
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