我国核能利用与核安全

从 福 岛 第 一 核 电 站 事 故 看 我 国 核 电 发 展 与 核 安 全

核 电 站 设 计 的 安 全 准 则 我 国 的 核 电 发 展 福 岛 第 一 核 电 站 事 故 情 况 我 国 核 电 设 计 中 的 相 关 安 全 措 施 我 国 核 电 的 安 全 保 障 体 系

一 个 铀 235 核 吸 收 了 一 个 中 子 而 分 裂 成 两 个 较 轻 的 原 子 核, 并 产 生 2 3 个 新 的 中 子, 同 时 发 生 的 质 量 亏 损, 转 变 为 很 大 的 能 量, 这 就 是 核 裂 变 反 应 : U 235 +n Kr 94 +Ba 139 +2.5n+E 反 应 前 质 量 : 236.0526 原 子 质 量 单 位 反 应 后 质 量 : 235.8382 原 子 质 量 单 位 质 量 亏 损 : 0.2144 原 子 质 量 单 位 根 据 爱 因 斯 坦 的 质 能 转 换 公 式 : E= mc 2 可 以 算 出 一 个 铀 235 核 的 平 均 裂 变 能 约 为 193 兆 电 子 伏 这 样 不 难 计 算 1 公 斤 铀 -235 完 全 裂 变 释 放 的 能 量 相 当 于 2400 吨 标 准 煤 燃 烧 放 出 的 能 量

链 式 核 裂 变 反 应 每 次 U-235 的 裂 变, 产 生 平 均 2.5 个 快 中 子, 经 反 应 堆 中 的 水 慢 化 后, 成 为 热 中 子, 由 另 一 个 U-235 俘 获, 形 成 下 一 次 裂 变 受 控 的 链 式 核 裂 变 反 应 控 制 棒 核 反 应 堆 靠 控 制 棒 来 调 节 输 出 能 量 控 制 棒 有 很 强 的 吸 收 中 子 能 力 提 起 控 制 棒 中 子 吸 收 减 少, 反 应 堆 功 率 就 上 升 ; 插 入 控 制 棒, 中 子 数 下 降, 堆 功 率 就 下 降, 甚 至 核 裂 变 反 应 会 停 下 来

一 核 电 的 基 本 原 理 1 千 克 铀 -235 裂 变 释 放 的 能 力 相 当 于 2400 吨 标 准 煤 燃 烧 释 放 的 能 量 1 座 100 万 千 瓦 核 电 厂 每 年 只 要 补 充 30 吨 核 燃 料 同 样 功 率 火 电 厂 每 年 要 燃 烧 330 万 吨 煤, 相 当 于 每 天 要 有 一 艘 万 吨 巨 轮 为 他 运 输

压 水 堆 核 电 站 的 基 本 原 理 核 蒸 汽 供 应 系 统 ( 一 回 路 系 统 ): 反 应 堆 蒸 汽 发 生 器 稳 压 器 主 循 环 泵 冷 却 剂 管 道 汽 轮 发 电 机 系 统 ( 二 回 路 系 统 ): 主 蒸 汽 管 道 凝 结 水 系 统 给 水 系 统 辅 助 系 统 (BOP)

换 料 系 统 核 电 站 纵 深 防 御 ( 安 全 系 统 ) 安 全 壳 喷 淋 系 统 安 全 注 入 系 统 辅 助 给 水 系 统

保 证 核 电 站 及 环 境 安 全 的 三 项 基 本 要 求 反 应 堆 安 全 停 闭 确 保 反 应 堆 余 热 导 出 放 射 性 安 全 壳 内 包 容

核 电 站 设 计 的 安 全 准 则 我 国 的 核 电 发 展 福 岛 第 一 核 电 站 事 故 情 况 我 国 核 电 设 计 中 的 相 关 安 全 措 施 我 国 核 电 的 安 全 保 障 体 系

( 一 ) 我 国 能 源 面 临 的 挑 战 和 核 电 发 展 2009 年 初 发 电 装 机 达 到 了 8 亿 千 瓦, 预 计 2010 年 将 达 到 9.5 亿 千 瓦 中 国 已 经 成 为 世 界 上 电 力 生 产 和 消 费 大 国 由 于 以 燃 烧 化 石 燃 料 为 主, 使 中 国 成 为 SO2 和 CO2 排 放 的 大 国 我 国 能 源 发 展 面 临 四 个 基 本 问 题 : 1 经 济 社 会 发 展 中 的 能 源 供 需 总 量 平 衡 问 题 2 长 期 以 煤 为 主 的 能 源 结 构, 造 成 的 环 境 生 态 问 题 3 西 煤 东 运 北 煤 南 运 西 电 东 输 的 能 源 输 运 问 题 4 对 国 外 资 源 依 存 的 能 源 供 应 安 全 问 题 核 电 的 基 本 特 性 决 定 了 无 可 替 代 的 重 要 作 用 : 1 核 电 是 不 排 放 SO2 等 污 染 物 和 二 氧 化 碳 的 清 洁 能 源 2 核 电 的 安 全 可 靠 性 继 续 不 断 提 高 3 核 电 对 煤 电 具 有 较 强 经 济 竞 争 力 和 替 代 能 力 4 核 电 燃 料 运 输 量 小, 发 展 核 电 是 调 整 能 源 布 局 的 有 效 途 径

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 运 行 核 电 站 ) 秦 山 一 期 核 电 厂 300MW 大 亚 湾 核 电 厂 2 900MW 1991 年 12 月 15 日 并 网 发 电 1994 年 2 月 1 日 和 5 月 6 日 两 个 机 组 分 别 投 入 商 业 运 行

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 运 行 核 电 站 ) 岭 澳 核 电 站 1 2 机 组 分 别 与 2002 年 2 月 26 日 2002 年 9 月 并 网 发 电 秦 山 二 期 650MW 核 电 站 1 2 机 组 分 别 与 2002 年 2 月 6 日 2004 年 5 月 并 网 发 电

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 运 行 核 电 站 ) 江 苏 田 湾 核 电 站 1 2 机 组 分 别 与 2006 年 5 月 12 日 2007 年 5 月 并 网 发 电 秦 山 三 期 核 电 站 1 2 机 组 分 别 与 2002 年 11 月 19 日 2003 年 6 月 并 网 发 电

在 役 核 电 机 组 安 全 稳 定 运 行 2010 年 共 有 13 台 机 组 运 行, 总 装 机 容 量 1073 万 千 瓦 总 负 荷 因 子 85% 90% 没 发 生 过 国 际 核 事 件 分 级 2 级 及 2 级 以 上 运 行 事 件 核 电 站 排 出 物 低 于 国 家 标 准 限 值 2 个 量 级 以 上, 没 有 对 环 境 带 来 任 何 不 良 影 响

在 役 核 电 机 组 安 全 稳 定 运 行 全 部 核 电 机 组 运 行 水 平 均 在 国 际 中 上 水 平 中 核 集 团 7 台 机 组 4 台 进 入 国 际 先 进 行 列 广 核 集 团 的 大 亚 湾 1 号 机 组 和 岭 澳 1 号 机 组, 在 法 国 同 类 机 组 中 排 名 第 二 第 三, 与 WANO ( 世 界 核 电 营 运 者 组 织 )9 项 指 标 对 比, 全 部 达 到 世 界 先 进 水 平

进 入 批 量 化 加 快 发 展 阶 段 2020 年 核 电 规 划 容 量 将 达 到 40GW, 占 当 时 电 力 总 容 量 约 4% ( 现 在 世 界 的 平 均 水 平 为 16%) 核 电 占 总 电 量 的 份 额 仍 然 较 低 近 两 年 来, 国 务 院 陆 续 批 准 了 新 的 核 电 项 目, 其 中 二 代 改 进 型 的 有 28 个 机 组, 达 到 批 量 规 模 三 代 的 AP1000 和 EPR 也 开 始 建 设 此 外 进 入 工 程 前 期 的 还 有, 湖 南 桃 花 江 湖 北 大 阪 江 西 彭 泽, 以 及 海 南 昌 江 核 电 站 中 国 的 核 电 进 入 了 加 快 发 展 的 时 期 商 运 核 电 站 建 设 中 和 已 核 准 近 期 有 可 能 核 准 的 我 国 核 电 厂 分 布 图 南 海 诸 岛 红 沿 河 核 电 站 海 阳 核 电 站 石 岛 湾 核 电 站 田 湾 核 电 站 秦 山 核 电 站 秦 山 第 二 核 电 站 秦 山 第 三 核 电 站 三 门 核 电 站 宁 德 核 电 站 福 清 核 电 站 大 亚 湾 核 电 站 岭 澳 核 电 站 岭 东 核 电 站 台 山 核 电 站 阳 江 核 电 站 防 城 港 核 电 站 海 南 昌 江 核 电 站

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 已 开 工 项 目 ) 辽 宁 红 沿 河 核 电 站 4 台 机 组 主 体 工 程 于 2007 年 8 月 陆 续 开 工 福 建 宁 德 核 电 站 4 台 机 组 主 体 工 程 于 2008 年 2 月 陆 续 开 工

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 已 开 工 项 目 ) 福 清 核 电 站 6X1000MW 1 2 号 机 组 2008 年 12 月 开 工 图 为 2 号 机 组 第 一 罐 混 凝 土 方 家 山 2X1000MW 核 电 站 1 2 号 机 组 2008 年 12 月 开 工

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 已 开 工 项 目 ) 三 门 核 电 站 2X1250MW AP1000 ( 三 代 机 型 ) 2009 年 3 月 开 工 海 阳 核 电 站 2X1250MW AP1000 ( 三 代 机 型 ) 2009 年 9 月 开 工

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 已 开 工 项 目 ) 台 山 核 电 站 2010 年 4 月 15 日 开 工

我 国 核 电 发 展 现 状 ( 已 开 工 项 目 ) 昌 江 核 电 站 2 650MW 2010 年 4 月 25 日 开 工 防 城 港 核 电 2 1000MW 2010 年 7 月 30 日 开 工

二 代 改 进 型 压 水 堆 核 电 站 具 有 全 面 的 自 主 化 能 力 (1) 自 主 设 计 能 力 : 形 成 专 业 配 套 结 构 合 理 的 研 究 设 计 队 伍 ⑵ 项 目 管 理 能 力 : 按 国 际 通 用 项 目 管 理 模 式 管 理, 与 国 际 接 轨 ⑶ 设 备 制 造 能 力 : 三 大 集 团 都 已 基 本 具 备 每 年 提 供 两 至 三 台 百 万 千 瓦 级 机 组 设 备 的 能 力 今 后 我 国 将 具 备 每 年 提 供 十 台 核 电 机 组 的 生 产 能 力 ⑷ 建 设 安 装 能 力 : 四 个 项 目 八 台 机 组 的 建 设 实 践 ⑸ 营 运 管 理 能 力 : WANO ( 世 界 核 电 运 行 者 协 会 )9 项 性 能 指 标, 三 项 进 入 前 四 分 之 一 的 先 进 行 列, 有 五 项 超 过 中 值 水 平, 只 有 一 项 略 低 于 中 值 水 平 (6) 安 全 监 管 能 力 : 建 立 了 与 国 际 接 轨 的 核 安 全 管 理 和 监 督 的 法 规 制 度 安 全 监 管 能 力, 具 备 了 全 过 程 全 方 位 监 督 管 理 的 能 力 23

第三代核电发展的背景 1979年美国发生三里岛核电站事故 1986年前苏联发生切尔诺贝利核电站事故 公众要求进一步提高核电的安全性 1990年EPRI 根据主要电力公司意见出版了 电力 公司要求文件(URD) 共三卷 1994年欧洲联盟出版了 欧洲电力公司要求(EUR) 共四卷 文件对未来压水堆和沸水堆核电站提出了电力公 司明确和完整的要求,更高的安全要求和经济要求 涉及各个技术和经济领域

第三代核电机组有更高安全目标 堆芯热工安全裕量>15% 堆芯损坏概率<10-5/堆年 大量放射性外泄<10-6/堆年 第三代核电机组有更好的经济性 机组额定功率 1000 1500MWe 可利用因子>87% 换料周期18-24月 电站寿命60年 建设周期48-52月 能与联合循环的天然气电厂相竞争 第三代核电机组技术上更先进

AP1000 三 门 及 海 阳 核 电 站

AP1000 特 点 非 能 动 安 全 系 统 非 能 动 安 注 多 级 非 能 动 自 动 卸 压 系 统 非 能 动 余 热 排 放 系 统 非 能 动 安 全 壳 冷 却 系 统 严 重 事 故 预 防 和 缓 解 堆 腔 淹 没 技 术 安 全 壳 内 氢 点 火 和 氢 复 合 系 统 双 层 安 全 壳 全 数 字 化 仪 控, 先 进 控 制 室 模 块 化 施 工, 工 期 48 个 月

反 应 堆 冷 却 剂 系 统 屏 蔽 泵 取 消 RCS 密 封 上 部 堆 芯 测 量 大 容 量 稳 压 器 焊 接 结 构 的 堆 内 构 件 环 形 压 力 容 器 锻 件

非 能 动 安 全 壳 冷 却 系 统

模 块 化 施 工

EPR 台 山 核 电 站

EPR 特 点 高 功 率 (1500MWe 1700MWe) 4 通 道 安 全 系 统 双 层 安 全 壳 严 重 事 故 预 防 及 缓 解 稳 压 器 卸 压 堆 芯 扑 集 器 非 能 动 氢 复 合 器 全 数 字 化 仪 控, 先 进 控 制 室 模 块 化 施 工

双 层 安 全 壳 带 过 滤 排 放 安 全 壳 内 储 存 水 箱 堆 芯 熔 融 物 冷 却 区 安 全 壳 热 量 扩 散 区 四 组 冗 余 安 全 系 统 安 全 壳 内 布 置

非能动堆芯冷却系统 AP不依赖AC电源 --非能动余热导出 --非能动安全注入 --非能动安全壳冷却 长时间的安全停堆 大于72小时不用操 作员干预 Accumulator 安注箱Core makeup tank 堆芯补水箱 Sump Screen 地坑过滤器 PRHR--非能动余热热交换器 Depressurization valves 卸压伐 Spargers 喷射器

防 止 高 压 堆 芯 熔 化 和 安 全 壳 直 接 加 热 的 卸 压 设 备 dedicated severe accident depressurization device function: depressurization and open position in depressurized state

堆 芯 扑 集 器 Main components Top view of the EPR spreading room

EPR 堆 芯 扑 集 器 工 作 原 理 非 能 动 熔 融 物 冷 却 状 态 图 在 重 力 作 用 下 换 料 水 池 的 水 平 衡 地 灌 注 到 堆 坑 和 扩 散 区 内 时 的 水 位 情 况 能 动 熔 融 物 冷 却 状 态 图 安 全 壳 热 量 排 出 系 统 运 行 时 安 全 壳 内 水 位 情 况 ( 再 循 环 水 注 入 堆 芯 扑 集 器 )

已 审 查 初 可 研 报 告 的 厂 址 省 份 厂 址 省 份 厂 址 湖 北 大 畈 浠 水 钟 祥 福 建 漳 州 龙 岩 湖 南 桃 花 江 常 德 衡 阳 株 洲 小 墨 山 海 南 红 沙 顶 江 西 彭 泽 吉 安 鹰 潭 万 安 山 东 石 岛 湾 乳 山 江 苏 田 湾 三 期 东 陬 山 辽 宁 徐 大 堡 庄 河 桓 仁 安 徽 芜 湖 吉 阳 安 庆 吉 林 靖 宇 松 江 浙 江 龙 游 苍 南 河 南 南 阳 信 阳 广 东 岭 澳 三 期 粤 东 田 尾 粤 东 乌 屿 云 浮 西 江 北 江 韩 江 四 川 三 坝 广 西 桂 东 重 庆 涪 陵 丰 都

核 能 长 期 战 略 我 国 核 能 发 展 的 技 术 路 线 应 走 热 堆 快 堆 聚 变 堆 三 步 发 展 道 路 (1) 近 期 发 展 已 经 成 熟 的 热 中 子 堆 核 电 站 满 足 当 前 和 近 期 核 电 发 展 的 需 要 热 堆 核 电 发 展 阶 段, 实 现 由 二 代 向 三 代 过 渡 (2) 第 二 步 发 展 快 中 子 增 殖 堆 核 电 站 及 配 套 的 核 燃 料 循 环 体 系, 以 充 分 利 用 核 资 源, 实 现 裂 变 核 能 的 可 持 续 发 展 当 前 要 抓 紧 实 验 快 堆 建 设, 加 强 快 堆 及 其 配 套 的 核 燃 料 循 环 技 术 研 发 (3) 第 三 步 发 展 核 聚 变 堆 核 电 站, 我 国 已 加 入 国 际 热 核 试 验 堆 研 究 (ITER)

第二步 开发钠冷快堆 SFR 再生核燃料,控制锕系元素,闭式循环 中等规模:电功率 150 500MWe 采用热冶金金属燃料后处理循环 大型规模:电功率 500 1500MWe 采用先进水法氧化燃料后处理循环 堆出口温度 550 两种堆型 池式或环路式

( 一 ) 已 建 成 的 原 型 快 堆 国 家 堆 名 MW e/mwt 状 态 法 国 Phenix 250/563 建 成 日 本 Monju 280/714 建 成 英 国 PFR 250/650 建 成 美 国 CRBRP 380/975 建 成 俄 罗 斯 BN-600 600/1470 建 成

( 二 ) 已 建 成 的 商 用 快 堆 国 家 堆 名 MWe/MWt 状 态 法 国 Superphenix 1440/3600 建 成 俄 罗 斯 BN-800 800/2100 设 计 日 本 DFBR 660/1600 设 计 2012 年 建 成 英 国 CDFR 1500/3800 设 计

中 国 实 65MWt 验 快 堆 中 国 实 验 快 堆 CEFR 65MWt 20MWe 中 国 实 验 快 堆 20MWe

三 快中子反应堆在中国 的发展 十一 五 期间建成实验快中子堆 2025年前后福建三明建成示范快中子堆核电站 2035年前后完成商用快中子堆核电站及 核燃料循环系统的建设 此时 不仅可利用0.7%U-235, 通过快中子堆增殖 还可利用大量的 U-238(经快中子反应堆转换的Pu) 核燃料的利用率提高60倍

核能其他应用 高温气冷堆VHTR 石墨慢化,氦冷,热中子堆 固有安全性 单堆热功率: 600MW 出口温度: 1000 堆芯: 砾石床型或棱柱块型 燃料: 颗粒,多层覆盖 用于发电, 制氢, 工业用热

一 已建成的高温气冷 堆 国 家 堆 名 堆型 阶 段 MWe/MWt 建成时间 英国 龙堆 柱状 试验 /20 1964 美国 桃花谷 柱状 试验 40/115 1967 美国 圣符仑堡 柱状 示范 330/840 1976 德国 AVR 球床 试验 15/46 1967 德国 THTR-300 球床 示范 300/750 1985 日本 HTTR 柱状 试验 /30 1998

二 高温气冷堆在中国的发展 中国已建成模块式10MWt砾石床实验高温气冷堆 十二 五在山东荣城建成200MWe示范高温气冷 堆核电站 进一步开发出口温度1000 氦气轮机直接 循环的高温气冷堆核电站 随着高温制氢及燃料电池的研究工作进展 利用 高温制氢 氢能源将是理想洁净二次能源

模 块 式 10MWt 砾 石 床 实 验 高 温 气 冷 堆

高 参 数 水 堆 的 研 发 超 临 界 水 堆

超 临 界 汽 轮 机 在 火 电 站 已 有 成 熟 的 设 计 制 造 运 行 经 验

我 国 正 在 开 展 基 础 性 研 究 工 作 在 中 子 热 工 水 力 作 用 下, 密 度 波 及 自 然 循 环 的 不 稳 定 性 功 率 温 度 压 力 的 控 制 方 式 : 给 水 控 制 棒 汽 机 调 节 伐 核 电 站 的 安 全 性 分 析 及 对 应 措 施 核 电 站 的 起 动 方 式 : 常 压 滑 压 辐 射 对 腐 蚀 和 应 力 腐 蚀 的 影 响 辐 射 对 材 料 的 微 观 稳 定 性 和 机 械 性 能 的 影 响 辐 射 分 解 对 回 路 化 学 的 影 响

第 三 步 聚 变 能 利 用 的 开 发 研 究 开 发 热 核 反 应 堆 ITER D+D He-3+n+3.2Mev D+T He-4+n+17.6Mev D+He-3 He-4+H+18.3Mev

2006 年 5 月 23 日 中 美 欧 俄 韩 日 印 成 立 ITER 组 织 实 施 ITER 计 划 2008 年 开 始 建 造, 2016 年 获 得 第 一 次 等 离 子

核 电 站 设 计 的 安 全 准 则 我 国 的 核 电 发 展 福 岛 第 一 核 电 站 事 故 情 况 我 国 核 电 设 计 中 的 相 关 安 全 措 施 我 国 核 电 的 安 全 保 障 体 系

福 岛 核 电 站 特 点 介 绍 福 岛 第 一 核 电 站

福 岛 核 电 站 特 点 介 绍 福 岛 第 一 核 电 站 机 组 类 型 首 次 临 界 时 间 电 功 率 核 蒸 汽 系 统 供 货 安 全 壳 类 型 福 岛 I 1 BWR-3 1970 460 MW GE Mark I 福 岛 I 2 BWR-4 1974 784 MW GE Mark I 福 岛 I 3 BWR-4 1976 784 MW Toshiba Mark I 福 岛 I 4 BWR-4 1978 784 MW Hitachi Mark I 福 岛 I 5 BWR-4 1978 784 MW Toshiba Mark I 福 岛 I 6 BWR-5 1979 1,100 MW GE Mark II

反 应 堆 厂 房 压 力 容 器 钢 安 全 壳

Pear-shaped Dry-Well 梨 状 的 干 井 Torus-shaped Wet-Well 环 座 状 的 湿 井

反 应 堆 服 务 层 ( 钢 结 构 ) 反 应 堆 厂 房 ( 混 凝 土 结 构 ) 乏 燃 料 水 池 反 应 堆 堆 芯 主 蒸 汽 主 给 水 反 应 堆 压 力 容 器 安 全 壳 ( 干 井 ) 安 全 壳 ( 湿 井 ) / 冷 凝 室

福 岛 事 故 进 程 分 析 福 岛 核 电 厂 在 地 震 强 影 响 范 围 之 内 地 震 引 发 了 次 生 海 啸 注 : 以 下 的 分 析, 数 据 来 源 主 要 有 两 个 :1) 东 京 电 力 公 司 (TEPCO);2) 日 本 原 子 能 安 全 保 安 院 (NISA)

福 福 岛 第 事 一 故 进 核 程 电 分 站 析 事 故 序 列

地 震 停 堆 9 级 日 本 北 方 电 网 解 列 反 应 堆 未 受 损 铀 裂 变 发 热 终 止 放 射 性 衰 变 继 续 发 热

安 全 壳 隔 离 应 急 柴 油 机 启 动 给 应 急 堆 芯 冷 却 系 统 供 电 核 电 站 处 于 稳 定 安 全 状 态

事 故 初 期 福 岛 事 故 进 程 分 析 福 岛 第 一 核 电 站 1# 机 组 按 0.18g 最 大 地 面 加 速 度 设 计, 3# 6# 机 组 按 0.45g 或 0.46g 设 计, 这 次 9 级 地 震 相 当 于 0.52g, 超 出 设 计 基 准 地 震 后 安 全 系 统 正 常 动 作 安 全 停 堆, 安 全 系 统 和 应 急 堆 芯 冷 却 系 统 立 即 启 动, 在 厂 外 电 源 丧 失 时, 应 急 柴 油 机 正 常 启 动 海 啸 之 前 的 电 站 运 行 与 应 对 是 正 常 的 福 岛 第 一 核 电 站 按 5.7 米 洪 水 高 程 设 防, 地 震 引 发 海 啸, 高 达 14 米, 使 应 急 柴 油 机 一 小 时 后 停 止 运 行 由 蓄 电 池 对 仪 控 供 电, 设 计 容 量 可 维 持 8 小 时 13 小 时 内 移 动 式 发 电 机 到 达, 但 因 底 层 配 电 设 备 被 水 淹, 直 至 3 月 12 日 15 时 还 无 法 接 通 改 由 新 接 电 源 线 给 水 泵 供 电 超 设 计 的 海 啸 高 程 导 致 全 厂 断 电 ; 长 时 间 全 厂 断 电 导 致 堆 芯 冷 却 手 段 长 期 不 可 用

事 故 发 展 反 应 堆 及 乏 燃 料 水 池 余 热 冷 却 失 效 造 成 反 应 堆 温 度 及 压 力 升 高 冷 却 剂 不 断 丧 失, 燃 料 元 件 露 出 水 面 露 裸 的 燃 料 元 件 因 高 温 损 坏 高 温 下 锆 水 反 应, 生 成 氢 气 氢 气 在 反 应 堆 厂 房 浓 集, 引 起 氢 爆 3 月 12 日 15:36 1# 机 组 厂 房 爆 炸 3 月 14 日 11:01 3# 机 组 厂 房 爆 炸 3 月 15 日 06:10 2# 机 组 厂 房 爆 炸

福 岛 事 故 进 程 分 析 1 2 3 号 机 组 早 期 事 故 进 程 相 似 : 全 厂 断 电, 汽 轮 机 驱 动 的 堆 芯 隔 离 冷 却 系 统 投 入 ; 抑 压 池 失 效 堆 芯 隔 离 冷 却 系 统 失 效 安 全 壳 超 压 ; 堆 芯 冷 却 手 段 长 时 间 丧 失, 堆 芯 裸 露 和 损 伤 ; 锆 水 反 应 产 生 大 量 氢 气, 通 过 安 全 壳 排 气 释 放 到 反 应 堆 厂 房, 导 致 氢 气 爆 炸 后 期 向 堆 芯 注 入 大 量 海 水, 事 故 后 果 得 到 一 定 程 度 的 缓 解 NPIC

海 啸 全 厂 失 电 应 急 柴 油 机 厂 房 水 淹 安 全 厂 用 水 厂 房 水 淹 共 模 故 障 仅 蓄 电 池 工 作 除 应 急 堆 芯 冷 却 系 统 外 均 失 去 功 能

堆 芯 隔 离 泵 继 续 工 作 汽 动 泵 由 反 应 堆 蒸 汽 驱 动 蒸 汽 在 湿 井 中 冷 凝 从 湿 井 取 水 泵 入 堆 芯 需 要 : 蓄 电 池 供 电 湿 井 温 度 低 于 100 度 由 于 无 热 量 导 出 系 统 堆 芯 隔 离 泵 不 能 长 期 工 作

蓄 电 池 放 空 泵 故 障 蓄 电 池 放 空 堆 芯 隔 离 泵 停 止 反 应 堆 压 力 容 器 内 衰 变 热 继 续 产 生 蒸 汽 压 力 升 高 打 开 蒸 汽 释 放 阀 蒸 汽 排 放 到 湿 井 反 应 堆 压 力 容 器 内 液 位 下 降

液 位 到 了 崩 溃 水 平 由 于 汽 泡 显 示 液 位 较 高 堆 芯 裸 露 包 壳 温 度 上 升 堆 芯 裸 露 包 壳 破 损 放 射 性 产 物 释 放

堆 芯 裸 露 放 热 反 应 进 一 步 加 热 产 生 氢 气 氢 气 从 湿 井 进 入 干 井

熔 化 恢 复 供 水 事 故 停 止 发 展

熔 化 过 程 放 射 性 物 质 释 放 经 释 放 阀 进 入 湿 井 Xe 和 气 溶 胶 进 入 干 井

安 全 壳 设 计 压 力 实 际 压 力 安 全 壳 卸 压

气 体 进 入 反 应 堆 厂 房 服 务 层

氢 爆

厂 区 放 射 性 释 放 爆 炸 前 低 于 2mSv/h 2# 机 组 爆 炸 后 瞬 时 最 高 12mSv/h

厂 外 主 要 是 放 射 性 惰 性 气 体 ~20km 周 围 短 时 测 到 0.3mSv/h

福 岛 事 故 进 程 分 析 3 号 4 号 机 组 乏 燃 料 水 池 问 题 : 刚 卸 出 的 乏 燃 料 还 有 相 当 的 余 热, 按 整 个 堆 芯 来 算, 几 天 后 还 有 ~10MW 余 热, 没 有 冷 却, 一 天 可 烧 开 300 吨 水 ; 采 取 注 水 措 施 较 晚, 导 致 燃 料 元 件 高 温 损 毁 和 放 射 性 释 放 ; 据 悉,4 号 机 组 乏 燃 料 水 池 中 有 1331 盒 乏 燃 料 ; 如 果 一 直 都 得 不 到 冷 却, 乏 燃 料 可 能 发 生 损 伤, 放 射 性 物 质 将 直 接 释 放 至 反 应 堆 厂 房 以 及 环 境 中, 其 后 果 是 相 当 严 重 的 NPIC

2011 年 3 月 19 日 (22:00) 福 岛 事 故 进 程 分 析 机 组 状 态 1 号 机 组 2 号 机 组 3 号 机 组 4 号 机 组 堆 芯 燃 料 完 整 性 破 坏 破 坏 破 坏 无 燃 料 安 全 壳 完 整 性 完 好 怀 疑 已 破 坏 未 知 完 好 压 力 容 器 完 整 性 未 知 未 知 未 知 完 好 ECCS/RHR 已 丧 失 已 丧 失 已 丧 失 无 需 RCIC 已 丧 失 已 丧 失 已 丧 失 无 需 反 应 堆 厂 房 完 整 性 严 重 破 坏 部 分 破 坏 严 重 破 坏 严 重 破 坏 环 境 放 射 性 646 μsv/ 小 时 (3 月 17 日 11:10) 压 力 容 器 水 位 燃 料 裸 露 燃 料 裸 露 燃 料 裸 露 安 全 压 力 容 器 压 力 稳 定 未 知 ( 蓄 电 池 耗 尽 ) 波 动 安 全 安 全 壳 压 力 未 知 压 力 低 压 力 低 安 全 注 海 水 冷 却 继 续 继 续 继 续 无 需 安 全 壳 排 气 暂 时 停 止 暂 时 停 止 暂 时 停 止 无 需

福 岛 事 故 进 程 分 析 恢 复 动 作 效 果 评 价 福 岛 第 一 核 电 站 1 2 3 4 应 急 柴 油 机 备 用 电 池 移 动 电 源 海 水 注 入 冷 却 有 效, 但 次 生 海 啸 导 致 柴 油 机 失 效 有 效, 但 8 小 时 后 蓄 电 池 耗 尽 部 分 有 效,2 号 机 组 成 功 接 入 有 效, 但 注 入 量 及 冷 却 效 果 未 知 消 防 车 向 乏 燃 料 水 池 喷 水 3 号 机 组 注 入 后 生 成 水 蒸 气 直 升 机 向 乏 燃 料 水 池 投 水 飞 行 高 度 及 风 速 限 制 了 冷 却 效 果 恢 复 电 力 供 应 临 时 电 缆 连 接 2 号 电 站, 尝 试 恢 复 电 力

等 级 / 描 述 准 则 厂 外 影 响 厂 内 影 响 纵 深 防 御 弱 化 7 特 大 事 故 大 量 释 放 : 广 泛 的 健 康 和 环 境 影 响 6 重 大 事 故 明 显 释 放 : 地 方 应 急 计 划 全 部 启 用 5 具 有 厂 外 风 险 的 事 故 4 无 明 显 厂 外 风 险 的 事 故 有 限 释 放 : 地 方 应 急 计 划 部 分 启 动 少 量 释 放 : 公 众 照 射 达 到 预 定 限 值 的 量 级 3 重 大 事 件 非 常 少 量 的 释 放 : 公 众 照 射 仅 为 限 值 的 若 干 分 之 一 严 重 堆 芯 损 伤 部 分 堆 芯 损 伤 工 作 人 员 有 急 性 健 康 效 应 严 重 污 染 工 作 人 员 超 剂 量 接 近 于 事 故, 失 去 纵 深 防 御 措 施 2 事 件 有 潜 在 安 全 后 果 的 故 障 1 异 常 偏 离 了 批 准 的 功 能 范 围 0 等 级 外 偏 差 无 安 全 重 要 性

核 电 站 设 计 的 安 全 准 则 我 国 的 核 电 发 展 福 岛 第 一 核 电 站 事 故 情 况 我 国 核 电 设 计 中 的 相 关 安 全 措 施 我 国 核 电 的 安 全 保 障 体 系

沸 水 堆 与 压 水 堆 比 较 压 水 堆 沸 水 堆

密 切 关 注 厂 址 安 全 问 题 安 全 停 堆 地 震 抗 地 震 设 计 所 有 涉 及 核 电 站 安 全 的 系 统 设 备 建 筑 物 均 应 具 备 抗 安 全 停 堆 地 震 的 能 力 其 年 超 越 概 率 为 0.01% 厂 址 必 须 远 离 断 层, 特 别 是 地 表 产 生 裂 缝 或 错 动 的 活 动 断 层 厂 房 的 地 基 应 安 放 在 基 岩 上

密 切 关 注 厂 址 安 全 问 题 防 洪 水 要 求 滨 海 核 电 站 基 准 洪 水 位 的 确 定 考 虑 外 部 洪 水 事 件 组 合 : 包 括 最 高 天 文 潮 可 能 最 大 风 暴 潮 ( 台 风 ) 海 啸 海 平 面 上 升 暴 雨 洪 水 上 游 溃 堤, 以 及 波 浪 影 响 等, 其 年 超 越 概 率 为 0.1% 核 电 站 的 厂 坪 标 高 一 般 要 高 于 基 准 洪 水 位, 即 所 谓 的 干 厂 址 核 电 站 厂 址 周 围 设 置 挡 浪 墙

充 分 重 视 余 热 导 出 及 应 急 电 源 的 可 靠 性 核 电 站 供 电 及 应 急 电 源 每 个 机 组 从 主 网 (500kv) 上 通 过 二 台 厂 用 变 压 器, 供 给 厂 用 电 输 电 线 按 N+1( 或 N+2) 考 虑, 以 留 有 相 当 的 冗 余 同 时 还 考 虑 设 置 一 条 专 用 的 备 用 外 电 源 (220kv), 通 过 二 台 备 用 变 压 器, 专 门 在 主 外 电 网 故 障 时 提 供 厂 用 电 此 外 每 台 机 组, 还 设 有 二 台 核 安 全 级 的 应 急 柴 油 发 电 机, 为 核 电 站 提 供 应 急 电 源 为 确 保 应 急 电 源 的 可 靠 性, 每 个 厂 区 还 设 置 了 一 台 附 加 柴 油 发 电 机, 在 机 组 失 去 内 外 电 源 时, 提 供 应 急 电 源

采 取 防 范 严 重 事 故 的 对 策 严 重 事 故 预 防 和 缓 解 防 氢 爆 措 施 每 台 机 组 在 安 全 壳 内 不 同 部 位, 设 有 氢 浓 度 测 量 装 置, 监 测 氢 浓 度 当 氢 浓 度 超 标 时, 启 动 移 动 式 氢 复 合 装 置, 抽 取 安 全 壳 内 的 空 气, 将 氢 与 氧 点 火 复 合 目 前 新 投 产 的 机 组 又 增 加 了 非 能 动 氢 复 合 装 置, 以 便 随 时 进 行 氢 复 合, 减 少 氢 气 在 安 全 壳 内 聚 集 的 风 险

严 重 事 故 预 防 和 缓 解 设 置 安 全 壳 过 滤 排 放 系 统, 以 防 止 安 全 壳 超 压 失 效 通 常 安 全 壳 内 保 持 负 压, 当 安 全 壳 压 力 超 过 设 定 值 时, 启 动 安 全 壳 过 滤 排 放 系 统, 将 安 全 壳 气 体 文 丘 利 管 的 喷 射 水 洗 系 统, 过 滤 掉 放 射 性 杂 质 气 溶 胶 元 素 碘, 然 后 再 经 金 属 棉 过 滤, 排 入 大 气 既 防 止 安 全 壳 超 压, 又 避 免 污 染 环 境

严 重 事 故 预 防 和 缓 解 稳 压 器 器 快 速 卸 压 正 常 情 况 下 通 过 稳 压 器 上 的 卸 压 阀 和 安 全 阀 排 汽, 以 维 持 反 应 堆 压 力 在 容 许 范 围 在 严 重 事 故 情 况 下, 通 过 快 速 卸 压, 将 蒸 汽 排 入 卸 压 箱 内, 迅 速 降 低 压 力 容 器 的 压 力, 防 止 压 力 容 器 超 压 和 高 压 熔 堆 设 置 熔 融 物 包 容 或 堆 芯 捕 集 器

严格控制和处理核电站三废 废气: 经过滤 吸附 衰变 高空扩散排放 废水: 经过滤 蒸发 离子交 换 稀释排放 固体废物: 水泥固化 密封包 装 最终地下深埋

液 态 放 射 性 流 出 物 排 放 浓 度 控 制 我 国 的 生 活 饮 用 水 卫 生 标 准 (GB5749-2006) 中 规 定 总 β 放 射 性 小 于 1Bq/L 核 动 力 厂 环 境 辐 射 防 护 规 定 (GB6249) 提 出 核 动 力 厂 排 放 口 下 游 1km 处 受 纳 水 体 中 总 β 放 射 性 浓 度 不 得 超 过 1Bq/L 这 就 是 要 求 在 排 放 口 下 游 1km 处 满 足 生 活 饮 用 水 标 准

以 秦 山 二 期 为 例 废 气 : 比 国 家 标 准 低 二 个 数 量 级 废 水 : 氚 低 一 个 数 量 级 其 它 低 二 个 数 量 级 工 作 人 员 照 射 低 于 国 家 标 准 四 倍

医 疗 X 光 照 射 11% 日 常 消 费 3% 核 医 学 4% 宇 宙 射 线 8% 公 众 的 电 离 辐 射 照 射 量 陆 地 射 线 8% 体 内 放 射 性 物 质 11% 氡 气 55% 天 然 辐 照 占 80% 宇 宙 辐 照 陆 地 辐 照 体 内 辐 照 氡 气

居 民 生 活 中 受 到 的 天 然 辐 射 剂 量 msv/ 年 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.01 0.02 0.04 0.15 0.25 0.75 核 电 站 周 围 胸 肺 透 视 欧 洲 往 返 飞 行 土 壤 水 粮 菜 空 气 砖 房

国 家 限 值 :0.25 毫 希 实 际 值 :0.005 毫 希 秦 山 规 定 :0.05 毫 希 秦 山 核 电 基 地 环 境 辐 射 情 况

核 电 站 造 成 的 辐 射 : 忽 略 不 计 秦 山 核 电 基 地 ( 三 个 电 厂 共 五 台 机 组 ) 排 放 造 成 的 公 众 最 大 个 人 剂 量 如 下 所 示 公 众 个 人 最 大 受 照 剂 量 ( 毫 希 / 年 ) 2003 2004 2005 0.0016 0.0028 0.0047 0.001 毫 希 一 支 香 烟 相 当 于 多 吸 了 5 支 香 烟 而 已!

核 电 站 设 计 的 安 全 准 则 我 国 的 核 电 发 展 福 岛 第 一 核 电 站 事 故 情 况 我 国 核 电 设 计 中 的 相 关 安 全 措 施 我 国 核 电 的 安 全 保 障 体 系

完 整 的 核 安 全 法 律 和 法 规 有 选 址 设 计 运 行 质 量 保 证 等 完 善 的 核 电 站 法 规 体 系, 及 其 配 套 的 导 则, 诸 如 : 核 电 厂 选 址 安 全 规 定 核 电 厂 设 计 安 全 规 定 核 电 厂 运 行 安 全 规 定 核 电 厂 质 量 保 证 安 全 规 定 有 环 境 保 护 法, 包 括 放 射 性 污 染 防 治 法 核 电 厂 核 事 故 应 急 管 理 条 例 核 材 料 管 理 条 例 民 用 核 设 施 安 全 监 督 管 理 条 例 以 及 核 电 厂 放 射 性 废 物 管 理 安 全 规 定 等

完 善 的 核 安 全 监 管 体 系 独 立 的 核 安 全 监 管 机 构 国 家 核 安 全 局 负 责 核 安 全 审 评 核 安 全 监 管 许 可 证 颁 发 国 家 核 安 全 局 下 设 核 安 全 审 评 中 心 核 安 全 监 督 站 等 机 构, 执 行 核 安 全 监 管 工 作

完 善 的 核 安 全 监 管 体 系 严 格 的 核 安 全 审 评 制 度 厂 址 安 全 及 环 境 影 响 评 估 初 步 安 全 分 析 报 告 及 设 计 阶 段 环 境 影 响 报 告 审 评 最 终 安 全 分 析 报 告 及 最 终 环 境 影 响 报 告 审 评 运 行 安 全 分 析 报 告 及 运 行 阶 段 环 境 影 响 报 告 审 评

完 善 的 核 安 全 监 管 体 系 许 可 证 制 度 选 厂 安 全 及 环 评 报 告 通 过 后, 才 可 作 现 场 工 作, 如 三 通 一 平 等 初 步 安 全 分 析 及 环 评 通 过 后, 才 可 开 始 核 电 厂 建 设 最 终 安 全 分 析 及 环 评 通 过 后, 才 可 开 始 装 核 燃 料 运 行 一 年 后, 且 通 过 运 行 安 全 分 析 及 环 评 后, 才 颁 发 运 行 许 可 证

完 善 的 核 安 全 监 管 体 系 许 可 证 制 度 从 事 核 安 全 系 统 设 备 建 筑 物 设 计 制 造 施 工 安 装 的 单 位 应 有 相 应 资 质 的 许 可 证 从 事 核 电 站 运 行 的 操 作 人 员 应 有 相 应 级 别 的 操 作 许 可 证 从 事 焊 接 和 无 损 探 伤 的 人 员 应 有 相 应 级 别 的 工 作 许 可 证

常 备 不 懈 的 应 急 管 理 体 制 全 国 设 有 国 家 核 事 故 应 急 管 理 机 构 负 责 拟 定 国 家 核 事 故 应 急 工 作 政 策, 协 调 有 关 部 门 的 核 事 故 应 急 工 作, 组 织 制 定 和 实 施 国 家 核 事 故 应 急 计 划, 适 时 批 准 进 入 或 终 止 场 外 应 急 状 态 各 省 市 设 有 地 方 核 事 故 应 急 管 理 机 构 执 行 国 家 核 事 故 应 急 工 作 法 规 和 政 策, 组 织 制 定 场 外 应 急 响 应 计 划, 统 一 指 挥 场 外 应 急 响 应 行 动 各 核 电 厂 设 有 核 电 厂 营 运 单 位 应 急 管 理 机 构 组 织 制 定 场 内 应 急 响 应 计 划, 确 定 事 故 应 急 状 态 等 级, 统 一 指 挥 本 单 位 核 事 故 应 急 行 动, 及 时 向 上 级 主 管 部 门 国 家 核 安 全 监 督 机 构 和 省 政 府 报 告 事 故 情 况

谢 谢