尊重科學、統籌規劃、合理布局發展核電

李玉崳

摘

要 核裂變能轉化為電能的過程伴隨產生放射性核素，并有大規模向環境釋放的風險且后果嚴重。本文依據核能鏈放射性的來源及存量扼要分析了核能鏈的風險特征和各環節相對的風險。福島核事故災難性后果的“警示”對發展核電的積極作用在于：促使各國政府提高了發展核電的生態文明意識，推動了核電發展的“安全至上”原則，加強了對小概率高危害事件造成的核安全威脅的重視，推動了全球核安全標準和設計準則升級并獲得國際廣泛共識。基于中國核電現狀，本文分析了核電發展面臨的若干問題、困惑及相應對策。

關鍵詞 放射性源項輻射風險核電安全性概率安全評價

一 核電的科學定位是低碳能源

1.核裂變能的科學屬性及特征

開發利用核裂變能，核裂變過程中有三個重要特征：第一，核裂變過程可釋放出巨大能量；第二，每次核裂變釋放出2—3個快中子和高能瞬發Y射線；第三，核裂變過程產生裂變產物。這也是中子裂變系統的基本屬性或特征。

人們對核電的裂變產物給予特別關注，核裂變過程產生的大量裂變產物是反應堆潛在的主要危險。以鈾-235為例，其熱中子裂變方式在40種以上，生成初級裂變產物（裂變碎片）在80種以上。裂變碎片在經過一系列β衰變后，在裂變產物中產生250多種放射性核素和50多種穩定同位素。大部分裂變產物除了放出β粒子外，還放出緩發Y射線。少數激發能足夠高的裂變碎片如溴-87和碘-137在β衰變過程中還放出緩發中子（以下均以熱中子輕水堆為例討論）。

有些裂變產物有較長的半衰期和很強的放射性，這給核電廠及核能鏈后端的乏燃料貯存、運輸、處理和最終處置帶來一系列特殊困難和風險。這是核電備受全球關注的根源所在，因為若發生大量放射性外泄，對生態環境有潛在長久影響。

2.核電是“低碳能源”而不是“清潔能源”

核裂變能的科學屬性決定了核裂變能發電的優勢和風險同在。

2.1核電是“清潔能源”的先決條件

在反應堆內核裂變過程中生成的250多種放射性核素，具有很強的放射性，是潛在的主要風險。反應堆內的放射性源項與燃料的燃耗有關。一座百萬千瓦核電反應堆運行幾個月時間，累積的裂變產物放射性總量，在停堆30分鐘后測量，約為3×1020 Bq（貝克），相當于8000噸鐳的放射性。蘇聯曾經采用的核事故后居民避遷標準為地面污染1.48×106 Bq/m2，上述累積放射性總量會給人以“驚恐”的印象。兩年前福島核事故的影響，就其深度和廣度而言超過了切爾諾貝利核災難。但要指出的是，只要核電站正常運行，當代固體陶瓷燃料中（其他形式的燃料另當別論），占放射性總量98%以上的裂變產物留存在陶瓷燃料芯體中，除非芯體熔化。其余1—2%的裂變產物（主要是在芯體表層的氪、氙、碘、銫等少量惰性氣體和揮發性物質）擴散到芯體和包殼之間的間隙中，被包殼密封起來。所以，也有核電廠將保持芯體自身完整性當作防止核泄漏的一道縱深防御的實體屏障。

國際上為防止氣態裂變產物逸入環境，一般設有三道縱深防御的實體屏障：①燃料棒包殼；②一回路壓力邊界；③安全殼、屏蔽密封廠房（也有把這項視為二道屏障的，如日本）。雖然采取了嚴密的保護措施，但一旦發生嚴重事故（大量燃料組件熔毀）并導致放射性大量向環境釋放，對生態環境和公眾健康的影響就很嚴重，甚至導致災難性后果。如切爾諾貝利和福島核事故。發生這種事故的核電，何談“清潔”？顯然，只有在核電廠不發生大量放射性外泄事故時才能說核能發電是“清潔”的，這是先決條件。核電不能無條件地作為“清潔能源”，核能鏈的前端和后端也不是清潔的。

核電廠與常規火電廠比較，主要優點在于：①能量密度高，1千克鈾-235或钚，239提供的能量約等于2300噸無煙煤，1千克天然鈾可代替20—40噸煤，大量節省燃料費（動態變化的）。在每kWh的發電成本中核電燃料費約占不到25%，煤電燃料費占40—60%，氣電燃料費站60—75%。②燃料數量少且不受運輸和貯存的限制。③核電廠不向環境排放CO：等溫室氣體，也不排放SO₂、NO_x等有害氣體和塵埃。當然，正常運行和檢修時，不可避免地會有少量放射性物質從主回路系統中泄漏或排出，進入環境，但影響較小。④總體上核能鏈（前端除外）氣態、液態和固態廢物量少。后端，包括乏燃料后處理產生的高放廢物量少，但放射源項強度高。

正常運行的核電廠的熱排放、熱污染對常規性的環境影響，比其很少的放射性排放要大。裂變能發電是用飽和蒸汽循環將熱能轉化成電能，比火電廠過熱蒸汽循環的熱效率低，當然更遠低于在我國已推廣的超臨界和超超臨界火電廠機組的熱效率，因此，核電廠向環境排放的廢熱或熱污染要多。此外，核電存在以下問題：投資成本大、財務風險也大；目前核電在中國作為基荷運行，未來可能要求參與調峰，為此要技術改造；一旦發生事故，有局部社會穩定的風險。

綜上所述，核電是由核裂變能轉換為電能，伴隨產生具有強放射性的危險源，且存在向環境大量釋放的高風險，這是核電的環境屬性，是最基本的科學事實。它決定了核電優勢很顯著，缺點也很突出。

核電是小概率高危害行業，嚴重核事故的影響可以跨越國界。福島核事故發生后，日本向海洋傾排大量放射性廢液，致使中國總理溫家寶不得不向日本喊話。

2.2核電是低碳能源

關于已進行的核能鏈溫室氣體排放的評估，主要是基于Ⅱ代輕水堆。公認的Ⅲ代輕水堆也只有少數先進沸水堆ABWR在日本投入商業運行，而Ⅲ代壓水堆（EPR和APl000）在全世界都尚未建成投產。

2008年索瓦庫（Be njamin K.Sovac001）總共分析了103篇生命周期研究報告，統計分析顯示，核電廠全生命周期的溫室氣體排放范圍很寬，每1kWh的CO₂當量的特別低值為1.4g，特別高值達288g，均值為66g（參見表1）。相比之下，可再生能源發電每1kWh的CO₂當量均值是9.5—38g，化石燃料廠發電每1kWh的CO₂當量均值是443-1050g。索瓦庫的結論是，在抗爭氣候變化方面基于每1 kWh的電力生產，核能技術比化石燃料廠更有效7—16倍。

與化石燃料電廠相比，核電是一種大規模的低碳發電能源。由于核能鏈的前端，鈾礦開采特別是硬巖礦開采過程中，粉塵污染、尾礦和廢礦石需處置，放射性弱但數量龐大，而核電廠和后端，很強的放射性源項的存在具有潛在風險。因此核能鏈的這些屬性決定了核電僅是低碳能源，還算不上清潔能源。

二 核能鏈的風險特征

1.強放射性潛在風險的后果嚴重

與同等規模的化石燃料電廠相比，核電廠的廢物量最少，但最受全球關注，原因就在于其強放射性物質對生態環境和公眾健康的直接傷害與長期潛在的特殊風險，是不可回避的事實。從1938年底德國的哈恩（Otto Hahn）和斯特拉斯曼（F.Strassmann）發現核裂變到1942年12月2日美籍意大利人費米（E.Fermi）主持在芝加哥大學校園內建成世界上第一座核反應堆，人們就知道在反應堆內的裂變過程產生的強放射性物質是放射性危險源。1986年和2011年兩次災難性核電事故，對生態環境和公眾健康的負面影響，正是核裂變的強放射性在核電廠內的潛在風險變成現實所致，是核能鏈獨具的風險特征。人們勇于面對核電鏈風險的存在并加深認識，正是為了探索并采取更科學的應對之策，規避或減少風險，在有效利用核能的同時，勿使核能鏈發生嚴重放射性外泄事故，切實保護生態環境和公眾健康。對此核電界責無旁貸，政府更要擔起核安全的國家責任。

要明確指出的是，原子彈（稱“裂變彈”更準確）和核電反應堆是不同的中子裂變裝置。應當說在反應堆發展的初期，反應堆物理設計和反應堆結構設計就已經保證了反應堆內不能形成核爆炸的必要條件。即使在特定的反應堆型內會存在瞬發臨界的可能（如切爾諾貝利核事故），也絕不會發生核爆炸。但是，即使在兩次災難性核事故中，有大量強放射性泄漏到環境中，也只是與裂變彈的“核爆炸的毀傷效應”中的“放射性污染效應”在損傷原理和后果方面有模擬性（參見圖1），即對生態環境和公眾健康的直接傷害和長期潛在風險都來自裂變產物、未裂變的核燃料和感生放射性核素。但是裂變彈是主觀惡意傷害，核電事故是客觀無意傷害（人為惡意攻擊除外），這是核能鏈風險的特征，也是與任何其他能源鏈風險的根本區別。表2從中子裂變系統角度，對核電史上三次重特大事故進行了綜合概括。

2.核電燃料循環主要環節的風險比較

核能鏈的風險源是放射性物質，它對生態環境和公眾健康的危害具有長期性和潛伏性。風險是不確定性危害的度量，比較嚴格的定義是：風險R（危害）是事故發生概率P與事故造成的后果C的乘積。在核電產業鏈的情況下，釋放到環境中的放射性源項是科學意義上的后果，由此源項進一步評估公眾健康傷害、經濟損失和對生態環境的長遠影響，是直觀的社會現實后果。核電燃料閉式循環主要環境的風險定性比較參見圖2。

2.1燃料循環前端

鈾礦開采、水冶/地浸采礦環節生產鈾化學濃縮物（重鈾酸銨或重油酸鈉），即天然鈾的生產的初級產品——黃餅，屬低風險環節，特點是放射性弱，但數量大。硬巖礦開采中，粉塵污染是主要的，放射性來源是鈾一238的衰變子體，其中鐳-226及其子體是最有害的核素。一個1000MWe核電機組，每年約需220噸天然鈾。所需鈾礦石量和品位關系最大，1000噸品位為0.1%的鈾礦石，可提取1噸黃餅，產生999噸鈾尾礦，成為體積龐大的潛在污染源。鈾水冶尾礦對生態環境的危害主要來自鈾、釷的衰變子體鐳-226和氡-222等的放射毒性，酸、堿性物質的強腐蝕性，以及粉塵、污水、有機物等。鈾廢礦石對生態環境的危害與鈾水冶尾礦相似。

鈾化學濃縮物經提純和鈾氧化物制備，稱為鈾的精制。精制產品中以U308在空氣中最穩定，便于長期保存。以U₃O₃。為原料生產六氟化鈾（UF₆）及其還原稱為鈾轉化。鈾-235在天然鈾中的豐度只有0.71%，輕水動力堆需用低富集度燃料，鈾-235豐度在2—5%，研究堆、缺钚的快中子堆和工程試驗堆都需要更高的富集鈾。釷鈾循環的初始裝料需用高富集鈾。裂變彈則需要93%的富集鈾。為此，需以UF₆為工質進行鈾同位素分離，得到不同富集度的鈾（濃縮鈾）。核電廠反應堆采用氧化鈾芯塊，制成燃料棒和組件，最后運到核電廠。

燃料循環的鈾轉化、富集和組件制造環節，生產工藝成熟，管控有效。主要是在生產工藝過程中物料的少量損耗，對環境影響很小。組件運輸過程，考慮交通事故掉入水中不發生臨界、碰撞、火災等都有安全措施，不產生環境影響，是風險最小的環節。

2.2反應堆（中子裂變系統）/核電廠運行

核電廠是高風險環節，不再贅述。

2.3乏燃料貯存和后處理

福島核事故已向世人警示：乏燃料貯存是高風險環節。由于剩余發熱不能匯出，貯存的乏燃料組件可以被燒毀，高放射性物質逸出。燃料棒鋯合金包殼與乏燃料池中的水發生鋯——水反應產生的氫氣也可以引發氫氣爆炸，潛在風險變為現實。

從核安全的角度看，除高放射性裂變產物外，乏燃料中含有未燃耗的剩余鈾（現行的輕水堆乏燃料約含0.8-1.2%的鈾-235，豐度高于天然鈾中0.71%）和新生成的钚-239。在提取這些可利用的核燃料工藝流程中應避免臨界事故的危險。因為含有富集鈾、钚的溶液，在工藝流程的許多情況下可能聚集到臨界質量（均勻溶于水的钚-239最小臨界質量在全水反射層的條件下為480克，鈾，235的最小臨界品質為760克）。在工藝設備設計上，已有多種方法防止發生臨界事故，但是，畢竟有潛在風險，國外發生過此類事故。

反應堆內產生的中、長壽命放射性物質隨乏燃料轉移到后處理廠，除具有極強放射性外，另一特點是毒性大。放射性毒性分為四組：①極高放射毒性核素，包括^{210pb、226Ra、233U、237Np、241Am、243Am以及Pu、Cm、Cf等的大部分同位素，都是高能量a放射體，多數具有長半衰期；②高放射毒性核素，包括天然釷及60Co、90Sr、131I、134Cs、144Ce等，除釷外幾乎都是強β、γ，放射體；③中等放射毒性核素，包括許多中低能量或短半衰期的β、γ放射體，如89Sr、137Cs等；④低放射毒性核素，包括天然鈾，235U、238U、3H、85Kr等。福島核事故后，日本幾次宣布在核電廠周邊土壤中測到钚，引起特別關注。因為钚不僅有極高的放射毒性，也是化學劇毒物質。钚在空氣中的最大允許濃度是0.074mBq/L，在人體內的最大允許含量是0.6μg。在一座日處理量5噸的大廠內，钚的流量可達45kg/d。因此，必須高度重視安全問題。}

可見，乏燃料貯存、后處理環節由于臨界安全和強放射性源項的存在，屬于高風險環節。

2.4反應堆退役環節

一座核電廠永久關閉的過程稱為退役。在反應堆關閉、核燃料卸出后，只有感生放射性，此時放射性總量要比反應堆運行時下降3個數量級，仍有10⁵TBq。各國退役方案不同，核電廠永久停產后，核電廠、主要是核島“安全貯存”百年以上還是“適時”退役的決策也不同。退役時產生的廢物總量大致等于運行時期產生廢物之總和。退役廢物特點是低放固體廢物數量多、體積大、組分復雜、污染牢固不宜去除。總體上說，退役輻射危害小。

2.5高放射性廢物的最終處置

以現行壓水堆1000 MWe核電廠為例，每年卸出乏燃料約30噸，另有100—500m。的中等放射性固體廢物。乏燃料經后處理后產生約1.2m³高放射性廢液，做成玻璃固化體約占體積2-4m³。問題在于，高放射性玻璃固化體內的放射毒性核素，無法用現有的物理化學方法消除，只能任其衰變至無害水平。約經10個半衰期，放射毒性水平可降至原有的1/1000；經過20個半衰期后，降至原有的1/10⁶水平。⁹⁰Sr和¹³⁷Cs這樣的高、中放射毒性核素也要隔離300—500年達到安全水平；而高放射性廢物中那些長壽命的極高、高放射毒性²³⁹pu、⁹⁹Tc等核素需要隔離幾十萬年才至安全水平。

核能鏈產生的廢物量雖然少，但由于其放射性特點，對生態環境和公眾健康有長久的潛在風險或危害。

長壽命高放廢物的最終處置備受世人關注，成為若干國家和地區不贊成發展核電的主要理由，也是最復雜的技術難題之一，其極長期安全性似乎難以論證。美國哥倫比亞特區巡回法院于2012年6月8日裁定，美國核管會（NRC）應當考慮到乏燃料的一個永久性處置設施可能永遠無法建立（美國能源部已于2010年撤銷已投資達900億美元的尤卡山核廢物最終處置庫），NRC此前的《核廢物信心法規》被宣布無效，如果無法通過新的《核廢物信心法規》，NRC將不會給新核電站頒發最終許可證。美國依法治理核電建設已考慮到核能鏈“后端”的現實可行性，核電的發展慎之又慎，后端無著落不批新專案。

2.6高放廢物的分離和嬗變處理

高放廢物的核嬗變處理是利用反應堆、加速器把廢物中的中長壽命放射性核素變為短壽命或穩定核素，即把高毒性廢物轉變為低毒性或無毒性廢物，以消除對后代人的長期輻射風險。這涉及一系列復雜的技術經濟性問題，在可預期的時間內，核嬗變處理難以實現。

對錒系元素分離和嬗變處理的價值，國際上存在分歧。曾制定有研發分離和嬗變處理計劃的日、俄、法等國，也未見有實質性進展。雖然將其作為發展快中子堆的理由之一，除俄羅斯外，日、法等國快堆計劃都一再推遲。目前，尚看不出分離和嬗變處理可以代替深地層處置高放固體廢物。

三 “福島警示”對發展核電的積極意義

2011年3月11日福島核事故對公眾健康和生物圈的長久影響、對核能安全度的信心和核電發展的影響，就其深度和廣度而言是核電史上空前的。福島核事故的警示在于，它不僅再次證明了超設計基準事故的“小概率事件”及其迭加引發重、特大事故導致災難性后果是能發生的，更重要的是由于這次事故的特點，對全球核電界目前（福島核事故之前）通行的一些安全設計理念和無條件地把核電歸為“清潔能源”而無視放射性外泄的高風險敲響了警鐘和提出了挑戰。核電界不應對“小概率高危害”事件再存僥幸。

1.“福島警示”促使各國政府要提高發展核電的生態文明意識

福島事故發生后，不論是生態文明程度較高的“棄核”國家（以德國為代表），還是要繼續發展核電的國家，都強調必須以安全為前提。選擇“棄核”，無放射性源項的后顧之憂，用可再生能源替代核電，同樣可減排CO₂；繼續發展核電可以減排CO₂，但有放射性源項后顧之憂，必須“安全至上”，切實保護生態環境。

中美兩國核電的發展和未來最吸引世界眼球。

中國國家領導層高度重視核安全和生態文明建設。2012年10月24日中國國務院非常慎重地做出了“10·24決定”，成為中國核電從過去幾年擴張性（跑馬圈地）加快開發建設，到合理布局、穩妥把握建設速度、提升核電技術、用全球最高的安全標準建設核電站的科學發展的轉折點。

美國開始在法律層面顧及全核能鏈，慎重發展核電。美國核管會（NRC）于2012年2月9日按多次升級的設計控制檔DCD19版（比中國從美國引進首批4臺APl000依據的DCDl5版有重大設計修改）、在時隔34年后，首次批準在美國本土新建2臺APl000（美國南方公司獲Vogtle 3號、4號機組APl000建造運營聯合許可證，項目造價140億美元，獲政府貸款擔保83億美元，要求有參考電站），并且等待在中國于2009年3月29日就開工建設的AP1000三門項目的經驗回饋（事實上已成為美國本土新建AP1000的參考核電站），用于美國本土AP1000項目建設和西屋公司再改進AP1000設計參與海外新項目競標。為規避美國本土新建項目的投資風險，核電業主毫無例外地都要求美國政府給予高額政府貸款擔保，這已成為美國業主建設新核電廠的最重要的、決定性的條件之一。據國際裂變材料小組（IPFM）2011年6月公布的資料，截至2010年底，美國貯存的乏燃料總共6.45萬噸，其中1.535萬噸存放在干式容器里。由于永久處置庫尤卡山計劃一再受挫，這個令人頭痛的問題已上升到法律層面。按哥倫比亞特區上訴法院裁定，今后美國核管會頒發新核電項目許可證，要落實燃料循環后端核廢料最終處置的《核廢物信心法規》，表現出發展核電的極其慎重的態度。

美國華盛頓州2013年3月22日宣布，當地漢福特核禁區至少6個裝有核廢料的地下儲存罐發生放射性和有毒廢料泄漏，泄漏地點距哥倫比亞河8公里。能源部部長朱棣文確保將竭盡所有能力處理這一泄漏事宜。用于將這些核廢料轉化成類似玻璃的圓材，便于安全儲存，最新估計耗資123億美元，預計至少2019年才能投入使用④。這也再次給其他國家關于高放廢液儲存的安全性提了個醒。可見，發展核電不但必須考慮核能鏈全生命周期，而且應有長久的生態環境保護考慮。已經或將有大規模核電計劃的國家都應有長久的生態環境保護行動計劃。

2.國際共商并達成共識提升核安全標準

“福島教訓”有愈來愈多的人達成共識，但難點是落實。

2.1國家和政府、核安全監管機構、核能企業管理層和從業人員的核安全文化素質具有決定性意義

“核安全文化是由領導層和個人共同承諾的核心價值觀和行為準則，它強調安全超越其他與之相比的目標，以確實保證保護人民和環境”（這是美國核管會對核安全文化的定義②，比IAEA2006年頒布新法規時對“核安全文化”的定義更明確、更直截了當）。“福島教訓”可能成為全球核電界在一定程度上從過去重建設規模、追求企業利潤最大化到“核安全第一”、“核安全至上”和“重視社會責任”的轉折點。“福島核災難”正是由于“東電”和日本核安全監管部門“保安院”觸及“核安全文化”紅線所致。

2.2核安全監管機構和核電界必須反省目前（福島事故前）對安全標準和設計準則理念上的缺陷與偏執

面對全球日漸頻發的極端自然災害和大型飛機撞擊的小概率高危害事件對核電廠的安全威脅，必須提升安全標準和設計準則，而且要趨于國際統一（國際上雖然尚無法律約束，但核事故可以超越國界）。IAEA已于2012年6月發布核電廠設計和運行的新標準、法規，舊的作廢。IAEA新標準要求（尚未包括福島核事故后的經驗，擬以后補充）的要點：①切實消除高輻射劑量和高放射性物質釋放；②考慮設計擴展工況，含嚴重事故，作為設計基礎；③針對設計擴展工況的安全設施，為安全重要物項；④安全殼能承受極端假想事故，包括堆芯熔化情形。中國核安全規劃要求按國際最高安全標準選擇和設計，強調：①大幅降低堆芯損毀和大規模放射性泄漏設計頻率（若把主觀概率作為決策判據值得商榷）；②力爭“十三五”期間及以后核電機組從設計上實際消除大量放射性物質釋放的可能性。

新一輪核電建設的實踐已充分證明，美國和歐洲的核電用戶要求文件設定的第三代核電經濟性指標根本無法達到。核電界要為IAEA新安全標準付出昂貴的成本代價，然而是必需的。尋求新的安全-成本平衡點已成為未來核電發展的挑戰之一。

3.吸取“福島教訓”有待深入，促進評價核電安全性新的理論突破

3.1福島核事故觸動的是核安全文化的核心

日本國會福島核事故獨立調查委員會的正式報告（2012年7月5日提交參眾兩院，以下簡稱“獨立調查報告”）揭示：“事故并非自然災害，明顯是人禍”，根本原因應從東日本大地震發生前尋找。

東電與日本原子能保安院（NISA）在此次事故前均已知道，為了滿足新安全導則的要求，需要對電站進行結構性加固。委員會發現，截至此次事故發生時，東電未對福島第一核電站的1號至3號機組適時按新安全導則要求實施結構性加固工作，而且這一舉動得到了NISA的默許。此外，雖然NISA與核電運營商均認識到存在海嘯導致堆芯熔毀的風險，但并未針對這一風險制定相應的規章，東電也未針對這種情況采取任何防護措施。監管機構還對將來自海外的最新知識與技術成果引入法律法規持消極態度。如果NISA要求東電執行美國在“9·11”事件之后發布的有關全廠斷電與事故緩解的規定，并且東電執行了這一規定，那么這起事故是可預防的。在2011年3月11日之前，東電本來有很多機會可用于采取相應的防護措施。東電沒有采取，而且NISA和原子能安全委員會也放任了這種情況的發生。它們故意延遲執行相關安全措施，并基于其自身利益而不是公共安全利益做出了相關決定。

東電強力反對新的安全規定，并拖延通過日本電力公司聯盟（FEPC）與監管機構進行協商。作為公眾代表，監管機構本應采取強硬立場，但監管機構并未這么做。由于它們堅持自己的想法，即核電站是安全的，因此它們不愿意積極主動地制定新的安全規定。

“獨立調查報告”用事實揭示了集團自身利益高于公眾健康及生態環境利益。通常，小概率事件看起來總是不像要發生的樣子。決策者基于自身（集團）利益而不是公共安全利益做出了相關規定，本質上是核電公共安全利益與GDP誰超越誰——核安全文化的核心。在一定意義上，福島核危機和次貸危機導致的金融危機有共同點，反映了人性之弱點，前者是僥幸和貪婪，后者是恐慌和貪婪。

3.2吸取“福島教訓”有待深入

獨立調查委員會認為，東電公司過早地得出了下述結論，即海嘯是造成此次核事故的根源并否認地震造成了任何損害。東電公司的中期報告將所有的事故誘因歸結于意料之外的海嘯而不是更有預見性的地震，是在試圖逃避責任。通過調查，委員會已經核實，相關人員均認識到了地震和海嘯的風險。

確認地震第一時間反應堆安全相關設備和系統受損，發生小破口失水事故（LOCA），可以成為事故后月余，接上外部動力電源向堆內注水仍無明顯降溫效果的一個合理解釋。只強調海嘯是誘因，不提更有預見性的地震在第一時間造成的系統和設備損壞，會給吸取“福島教訓”造成某種誤導。

2012年2月12日東京電力公司發布消息稱，福島第一核電廠2號反應堆壓力容器底部再度異常急劇升溫至82℃，已超條例規定的安全限制（65℃），引發人們對反應堆內發生裂變反應的擔憂。日本原子能委員會近藤俊介委員長在事故一周年前夕說“災難過去近一年，現階段反應堆接近冷停堆”。這一表述意味著事故反應堆從額定功率緊急停堆轉換至冷停堆，長時間未滿足冷停堆條件，停堆深度或次臨界度不夠。反應堆冷卻系統平均溫度未達限值以下。這也涉及到9.0級大地震是否致使堆內結構（包括驅動控制機構）的變形和冷卻系統受損，雖然有堆芯燃料棒燒毀，但仍具備中子裂變系統的基本特征。而局部重現裂變反應，有新的裂變能量釋放，也是長期達不到冷停堆熱工條件的合理理由。

總之，福島類型的堆芯燒毀，其熱工物理過程并不明晰，應深入分析。這也是福島型和切爾諾貝利型核事故認知上的差別，而核電界分析清楚，有利于制定福島型堆芯熔毀的應對措施和改進安全規程，并制定更加適合處理這類事故的操作規程。

3.3評價核電安全性的現行理論需要有新方法論的突破

美國URD和歐洲EUR評價核電反應堆安全性最重要的兩類參數，就方法論而言，①是用概率論評價嚴重事故的可能性：每堆·年發生嚴重堆芯損壞事件的概率要低于10^-5，發生大規模放射性物質釋放的概率要低于10^-6；②是用確定論方法界定熱工安全裕度要大于15%，兩個參數很重要：最小偏離泡核沸騰比，燃料芯塊中心溫度低于其熔點溫度。確定論方法界定熱工安全裕度是以實驗為基礎，對安全性有本質上的重要性。當代核電廠的安全性應當以實驗為基礎、可驗證的確定論方法決定，不可驗證的概率論得出的兩個概率不宜被當作確定性判斷安全性的依據。

切爾諾貝利核事故25年后，又發生了日本福島核災難。“獨立調查報告”揭示，由于是小概率事件，其發生的現實可能性被主觀忽視了。公眾和政府關注核安全更側重于發生核事故的危害，反應堆發生重大事故致大量放射性物質向環境的釋放，對公眾、生物和生態環境造成放射性損害是災難性的、區域性的，作用時間長、范圍廣和路徑多樣（海、陸、空）。而輻射的長期生物效應和生態環境的長期潛在影響最令人擔憂。正是由于這種特點，簡單地將小概率高危害的重大核電反應堆事故僅用“概率低”的理由或只用核電廠正常運行時放射性物質排出量很少的理由，與傳統工業事故、交通事故或小劑量的醫療放射性照射相比，難于被公眾和政府接受。鑒于33年問發生三次重大核事故，正常運行的核電廠和放射性廢物處置潛在照射風險必須謹慎對待，而且在全壽期核電產業鏈上都要如此。這正是福島核災難發生后全球核電界、監管機構已經和正在以及繼續要做的事。

目前世界上運行的443座核電機組絕大多數是Ⅱ代技術，嚴重堆芯損壞概率和大量放射性物質釋放概率分別是10^-4和10^-5，僅用這兩個概率評價核電的安全性、面對33年間發生三次熔堆事故，有疑惑是正常、合理的。主觀概率是用邏輯分析方法計算出的概率，這類概率無法經過實驗驗證，是一種主觀先驗概率。如果僅強調用PSA這兩個概率表征核電的安全水平，甚至作為主要的評價安全性手段，可能已經超出了主觀概率自身的含義，強調這兩個概率并據此做出確定性的判斷和決策值得商榷。由此，福島核事故也啟示人們思考：現行的主觀概率PSA用于描述小概率事件究竟有多大的可信性，以及用于判斷核電反應堆安全性的合理性和局限性。

事實上，經驗已表明，即使一個全范圍的PSA也不能包括全部有危害的事件，因為有時事件可以超越我們的想象，某些事件由于錯誤的判斷不能被認為是可信的。已發生事故的核電廠，三里島、切爾諾貝利和福島第一核電廠，所有主要事故分析已表明具有超越當時PSA模型范圍的特征或部分。至少這應促使人們思考福島核事故后如何改進、完善PSA，以便更適合分析日漸頻發的極端自然災害和人為惡意攻擊對核電安全的威脅。更重要的是應思考，PSA的結果能否單獨地用于判斷核電反應堆的安全性及安全水平？而中國很多場合都在這么用。

四 中國核電發展面臨的若干主要問題和對策

1.中國核電界的困局

福島核事故發生后至2012年10月24日國務院對核電發展嚴肅、慎重地做出科學部署以來，監管機構和核電界對諸多熱點問題很躊躇，大干快上和領跑全球核電的心態使之在面對國務院決定總是顯得很猶疑，即所謂困局。主要表現在以下幾個方面：

（1）國務院“3·16決定”后，對歐盟和美國已是強制性的安全要求，如抗大飛機撞擊能力的要求，中國核安全監管機構和核電界則強調中國“HAF102沒有規定”；IAEA公布新標準后，國務院“10·24決定”中也有明確要求，對不合時宜的HAF102等系列法規應不拖延地修改或升級。

（2）新標準實施后，在建核電項目和恢復開工的項目，除少數是Ⅲ代技術外，其余壓水堆項目都是Ⅱ代改進的技術，它們建成伊始就要面臨按新標準要求、常態化的定期安全評審（顯然，這些機組不滿足新標準、法規要求），并應實施合理可行的實體改進，是擴張性建設的諸多機組全壽期的一種“糾結”。

（3）即便Ⅲ代AP1000也因面臨有重要物項的后顧之憂（有的已得到證實），從一開始就留下“遺憾”。中國從美國引進首批4臺AP1000依據的是DCD15版。引進合同簽約前，西屋公司已知會中方，該公司已有重要設計修改的升級版DCD16。為工程盡快上馬的需要，中方堅持以DCD15簽約。美國核管會（NRC）于2012年2月9日按多次升級的設計控制檔DCD19版（比DCD15版有重大設計修改）批準了美國本土新建的2臺AP1000。所以，西屋公司很清楚，中國在建的AP1000不同于美國本土的，并不能滿足美國的核安全標準。

成為中國核電發展很重要的警醒的是，作為成熟技術引進（但在世界上從未建設過）的首臺AP1000三門1號機組，目前面臨的困局，包括關系到核電廠安全可靠性的核心設備之一、AP1000首次采用的免維修的大型屏蔽電機泵，未充分在試制中、更未經在核電廠實際運行證實其成熟性。這涉及如何評價安全可靠性的問題。

全球關注中國核電，中國核電界也要放眼全球核電，尤其是核電安全。英國核設施監察局稱，對西屋公司向英國投標APl000的審查中，由于有未解決的技術問題，西屋公司也未能提供足夠的技術支持材料，還不能認可，其中包括屏蔽廠房、爆破閥、建議的反應堆冷卻劑泵設計變更等。關于AP1000的外部事件，英國已明確要求“飛機撞擊評估的批準分析報告”。英國于2011年6月27日正式通知西屋公司，AP1000從英國安全評審中出局。當時西屋公司Mike Tynan（項目負責人）先生不得不承認，在安全方面還有大量工作要做。西屋公司推出比中國采用的DCD版本高的AP1000在英國投標，遭安全評審出局，而中國核安全監管當局卻能在英國評審幾年前順利通過評審，這值得深思。

從應用主觀概率的角度審視AP1000的PSA分析及其數據庫，對首批AP1000機組，基于安全可靠性相關的核心設備主循環泵——“首次采用的免維修的大型屏蔽電機泵”的上述實際狀況，尚未有在核電廠實際運行的經驗，是如何選取其失效概率的？美國本土要求抗擊大型飛機撞擊和提高抗震能力，屏蔽廠房采用修改設計的SC結構，而首批AP1000卻仍采用RC結構，顯然應對大飛機撞擊能力與SC結構不同，這樣的外部事件怎樣影響PSA邏輯分析計算出的概率？這些都決定了主觀概率分析的結果有更大的不確定性。對于中國AP1000核電項目，要勇于面對多得令人難以置信的設計變更，嚴重延誤工期，和反應堆冷卻系統核心設備試制過程中一再出現問題的現實，期待中外及中國國內各方“合力”解決問題，不留隱患于主回路產生放射性之前。中國首臺AP1000應少商運一年并把經驗教訓回饋到設計修改中，切實達到技術來源國的法規要求和中國國務院決定要采用的最新標準要求，再開工AP1000新機組建設，保證中國核電健康發展。

（4）新標準適用所有新電廠的設計，不論是建在沿海還是內地。中國內陸地域遼闊，應能選出適合的核電廠址，焦點在長江流域。目前中國內陸核電的“糾結”不在于簡單地說“美國、法國都有內陸核電”，而在于要對中外內陸核電廠址重要“環評”指標、參數（人口密度、水源、年均靜風天數、平均風速的對比）向公眾公開；不在于向媒體簡單地宣傳內陸核電“零排放”（2012年）和內陸核電排放標準嚴于沿海核電（2013年6月），而在于要提出達到這一目標的技術措施及支持性技術數據，證明在核電廠常規運行、發生嚴重事故致使大量放射性向環境釋放以及在核電廠址放射性廢液長期貯存的可靠性和可信性，使得政府和公眾可接受。因地制宜采取技術措施能否達到新標準的安全要求，應當記住中國的經驗教訓。25年前黨和國家最高領導人為保護長江流域不受放射性污染親批關閉821廠反應堆等核設施。此后，國務院一直高度重視并給予大力支持處理放射性廢液歷史遺留問題及退役工程，但長期未能妥善解決。近來，媒體報導國務院領導又有重要批示，有關部委領導在三個多月時間內三次赴821廠視察、指導工作，指出“核設施退役和放射性廢物治理是國家的大事”、“關系到國家安全和政治安全”，“要盡快消除隱患風險”。風險隱患久攻不克，至少表明在技術上也有亟待提高水平的期待。目前，中國三個內陸核電廠址均地處敏感的長江流域，是跑馬圈地擴張性選址的結果。前期已非正常大量投入，“棄之可惜、取之燙手”。OECD/NEA于2012年6月22日發布的《核能在低碳能源未來中的作用》中對內陸核電在某些氣候變化呈干旱趨勢的區域產生的新問題，亦應注意。

（5）引進多國多堆型，增加了監管機構的難度和要求。中國核安全監管機構自身也亟待提升獨立評審能力和水平。

（6）“技術路線”和堆型的博弈。政府部門指定的“技術路線”、堆型首先已被EPR和AES-91突破。美、法、俄的核電反應堆技術成為掌控中國核電技術的“三強”。“自主研發Ⅲ代”品牌堆型ACP1000和ACPR1000等雖然步履蹣跚，但已破繭而出，或將躋身于“Ⅲ代堆型”的技術經濟性競爭之列。

（7）“安全至上”要覆蓋核電產業鏈，NRC執行美國哥倫比亞特區巡回上訴法院裁決、處理漢福特禁區放射性液體貯存罐泄漏引起的社會關注，為確立玻璃固化方案并實施，美國能源部（DOE）付出成本代價和耗費時間是對核電界的再提醒。

（8）中國已具備Ⅱ代改進型百萬千瓦級核電工程的設計能力，自主設計Ⅲ代也取得了進展；核電設備企業制造的Ⅱ代改進型設備國產化率達80%以上，具備每年生產10—12套關鍵設備的能力。核電廠設備制造廠的產能過剩已現端倪。中國若按新標準設計Ⅲ代，核心軟件（包括數據庫）受制于人，核心制造技術也不易擺脫受人制約的局面。若不加大自主創新力度，難以改變局面。

（9）核電先進大國基于單機容量效益因子推出大容量品牌堆型（容量范圍：1000—1750MWe），中國跟進大容量；近年來美國DOE推動研發小型模塊反應堆方案，各國小型堆研發緊跟，包括行波堆在內，不完全統計達十多種。中國各核電企業也在以發電、供熱、海水淡化、化工工藝熱等“綜合利用”為由推出小型堆或將推出小型堆方案（與國外比都有滯后相位差）。然而，核燃料資源怎么用才是經濟合理？就放射性源項而言，大機組集中，小機組是“分布式”。經濟性前景分析如何？中國各種小型堆發展跌宕起伏的歷史經驗值得注意。

（10）中國第1V代核能系統走什么路？DOE于2000年1月發起九國“聯合聲明”，到2002年9月東京GIF-IV從94個lV代反應堆系統概念選出6個進行開發，擬到2030年向世界主要是向發展中國家推薦安全性、經濟性、廢料少、能可持續發展、防止核擴散的核能系統——氣冷快堆、液態鈉冷快堆、液態鉛合金冷快堆、超高溫氣冷堆、超臨界水堆和熔鹽堆。主要核電國家會從中選擇1—2項進行研發。目前，中國的鈉冷快堆、高溫氣冷堆、超臨界水堆、熔鹽堆都在開發研發，有的已進行示范工程項目建設。實際上，就這些堆型本身而言，都是20世紀五六十年代就已提出并有不同程度研發，甚至已有建成并運行多年的百萬千瓦級鈉冷快堆核電站的經驗。現在強調的是核能系統，第四代核能系統不只是反應堆而是燃料循環體系的問題。反應堆型開發到商業規模應用需25年左右，燃料循環體系的建立和轉換要50年以上，周期長、耗資大，要認真研究發展戰略。

（11）核電自主創新空間小，長期連續引進，無自主開發的品牌，缺少核心競爭力和國際競爭力。自主研發的三代品牌已有長足進展，但在短期內要達到可供在國際市場經濟條件下公開參與競爭尚需時日（個別地緣政治項目除外）。要給核電界更多的自主創新空間，包括上網電價的公平公正市場機制，以改變長期引進與自主創新的“失衡”狀態。

美國20世紀六七十年代大規模建設核電站之后，仍然重創新、開發新品牌，是以面向海外為主，賺“智力錢”。引進西屋技術后，法、日兩國核電規模達到50GWe左右時，已成為核電主要出口國。韓國在引進美國ABB-GE公司2環路百萬千瓦級技術和加拿大Candu技術后，國內核電規模達到20GWe左右時，已成功推出自己的品牌打進國際市場。源自發達國家的“核電復蘇”已名不副實，“核電轉移”更確切。按IAEA、OECD～EA關于核電發展的預測，發達經濟體新建核電機組充其量是替換將退役的舊機組，絕大部分新機組將建在新興經濟體或欠發達地區。不管怎樣，這對全球減少CO₂排放有重要貢獻。然而放射性源項也轉移到這些國家和地區了，一種‘新傳統工業的轉移。按調整后的《核電中長期發展規劃（2011-2020年）》的規劃目標，到2020年在役核電裝機達58GWe在建30GWe。中國在引進多國技術、建設規模超過88GWe時再創新的品牌恐怕也要待以時日。因為，雖然中國首次就引進4臺AP1000，不要求有參考電站，但當中國在國際市場（地緣政治項目除外）推銷中國“Ⅲ代品牌”時，不見得“上帝”不要求有參考電站（這是國際慣例，美國對西屋APl000也如此）。

目前核電體制已不適應安全高效發展之需，深入改革，勢在必行。僅就核電走出國門而言，需要NSSS集團，需要金融資本的密切合作，形成既有利于自身發展又有利于參與國際市場競爭的體制、機制。

2.中國核電發展要走生態文明之路

核電安全事關中國生態文明建設，勿使核電潛在風險演變成核事故危害公眾和環境，堅持有利于核電自身可持續發展的原則，是生態文明之路，也是應對熱點問題之策。習近平主席鄭重、明確地指出“節約資源、保護環境”是基本國策，國務院也兩次對核電發展做出明確規定。中國核電能否健康發展，要害在核電界，尤其是能源和核安全監管部門要正視中國核電發展中的重大問題，不折不扣地執行習主席“最高安全標準”的指示和國務院的決定。

2.1可持續地發展核電四要素

（1）核安全文化的核心是“安全至上”、“安全第一”，這超越于任何其他目標，包括經濟高速發展目標和企業利益增長指針。當務之急是不折不扣地執行國務院“10·24決定”，新安全標準已有，過時的“HAF102”等系列法規要及時修正升級。恪守“安全至上”要從法規、標準做起。摒棄僥幸，從源頭上提高核電的安全水平，核安全監管機構責無旁貸。

（2）鈾資源的可持續保證供應。天然鈾是寶貴的不可再生資源，2011年全球探明的開采成本低于260美元/千克的天然鈾總儲量709.66萬噸，一個百萬千瓦級核電機組60年全壽期需1.1萬噸天然鈾。核電規劃的裝機容量必須建立在先進核電機組60年壽期的資源需求基礎上，而不是“可以保障供應到某年”，2020年中國就將進入天然鈾消費大國行列。根據中國工程院能源中長期發展戰略研究的預測，到2030年中國核電裝機容量達2億千瓦，到2050年達4億千瓦，屆時天然鈾需求將達全球已探明儲量的60%。天然鈾是比石油更重要的戰略資源，在將“國際采購、國外采礦”的資源量計入“供應”時，必須考慮“政治風險”。要合理高效利用鈾資源。

（3）要著力提升自主創新能力，不回避自主創新能力不強的現實。中國核電和中國汽車驚人的相似，在國內建的、跑的都是外國品牌，缺少的是中國自主品牌。要不失時機地爭取自主創新的空間，重在提升核心技術的競爭力，自主創新要有實質性的突破，“價格優勢”等低檔競爭意識要改變，才能成為核電強國。

在大型輕水堆核電的前沿技術先進技術中，除各種提升安全性的技術進步外，應著力提升電廠熱效率和改進堆芯物理設計增加轉化比。前者可節省鈾資源和減少熱污染，后者可提高鈾資源利用率和增加對傳統燃料循環的認知，促進燃料循環解決方案的進步。

（4）凝聚有創新思維的優秀的高端人才是關鍵的關鍵。“兩彈一星”的歷史經驗、載人航天和北斗通信衛星的現實成就、航空業各種戰機的新突破都是證明。發展核電必須有創新的高端人才隊伍保證，高核安全文化素質人才是核安全治本，是提升核電技術能力和水平之本。

2.2確立國家核燃料循環體系的戰略規劃

核電界表現出的“困局”，猶如發展核電駛入公路的“環島”，哪個路口都有點堵，如何疏導？核電要放在有利于生態文明建設的多元化可持續能源體系內考慮，反應堆的研發要放到核燃料循環體系內考慮。這樣做，一些“糾結”就可化解。

當前美國仍然引領世界核電發展潮流。近年來中國核電界出現的多種堆型齊頭并進的開發局面，事實上是跟風國外者多，自主創新者少。要在前端鈾資源保障供應方面有長足進步。加大資源開發力度，擴展國際合作，重視自主創新，探索探礦理論已有實績。而燃料循環“后端”一直是中國核工業體系中的薄弱環節，尤其是大型商用后處理廠滯后核電的發展，自主研發能力弱，從國外引進又被“天價”困擾，兩者進退維谷，長期難有實質性進展。

中國亟須有一個從國家根本利益出發、以核燃料循環體系為基礎的國家級未來核電、核能發展戰略規劃，而此規劃應是跨學科、有充分依據、科學合理利用資源、符合國情的規劃。這樣才有利于核電產業鏈“前端核電廠后端”的協同發展，特別要提升“后端”研發能力，改變后端跟不上的局面。

2.3依法保證核安全監督部門的獨立性

中國核安全監管機構承擔著核安全的國家責任，要著力提升獨立評審能力并切實保持其獨立性，不受任何形式的來自經濟部門、企業商業利益壓力的影響，確保重要安全事項的真實性，包括Ⅲ代項目。核監管機構的專家委員會應由獨立專家組成，是防止監管失效的重要組織措施，也區別于同行專家評議。目前評審程序中，對核電項目多采用臨時組建項目專家委員會負責評審，并不承擔任何實質性責任。宜逐步采用由有資質的法人單位承擔評審，對評審結果負法律責任。

關于“獨立性”之重要的兩個最好例證是：1979年3月三里島核事故發生后，當月卡特總統委派獨立的“凱梅尼委員會”負責調查三里島事故，查清發生部分堆芯熔化的原因和后果；2011年3月11日福島核事故發生后，東電公司的報告受到諸多質疑，日本國會福島核事故獨立調查委員會向參眾兩院提交正式調查報告，與東電得出完全不同的結論。

增加安全監管透明度和公眾參與的機會，例如核電廠環境評價報告和安全分析報告的公開至少有兩個好處：表明項目自信，在公眾參與下不乏更廣泛專家等有識之士提出建設性意見（正反意見都有助于當事者更深入思考）能促使報告水平提升。

2.4新安全標準下的安全性一經濟性平衡點

建立核安全技術隊伍和研究體系，依靠科技創新尋求新安全標準下的安全性一經濟性“平衡點”。因為“安全標準”一端沒商量，不能降低標準，要靠科技創新達到標準，調整天平另一端的砝碼，勢必導致核電成本上升。安全系統和設施越來越復雜，要靠科技進步改進設計，使成本代價合理可接受。福島核事故提供的大量教訓大大地超出了三里島和切爾諾貝利核事故所揭示的范圍，面對日益頻發的極端自然災害和人為傷害的小概率高危害事件對核電廠構成的安全威脅，除強震、海嘯外，也必須能夠抵御大型飛機沖撞。堅固的安全殼、屏蔽廠房是抵御大量放射性向環境釋放的最后有效屏障，是核島最重要的安全設施。現代技術能力可以做到把安全殼和屏蔽廠房做得更結實，盡力讓“肉爛在鍋里”，勿使大量放射性外泄。這也是三次重、特大核事故最主要的啟示之一。

重溫《核動力廠的基本安全原則》（No.75.INSAG-3）是有益的，“無論怎樣努力，都不會有絕對的安全。這些安全原則并不保證將絕對排除核動力廠的風險。但是，在適當實施這些原則時，動力廠應該是十分安全的。”

美國核管會主席Gregory B.Jaczko于2012年2月9日在核能年會上對核電史上三次重、特大事故進行了精辟分析，從中或許可以得到提示。他認為，有很多方法足以防止三里島式的事故，但是，這（與三里島不同的切爾諾貝利和福島核事故）告訴我們并展示給我們的是，我們所做的尚不足以防止更重大的嚴重事故。而2012年3月9日IAEA總干事天野之彌說，福島核事故后，建有核反應①ChristopherE.Paine，美國自然資源保護委員會核能項目主任“演講摘要”。堆的國家對核電項目“更加謹慎”。天野之彌承認，無法完全排除今后發生類似事故的可能。無論各國核電界怎樣看待他們的提示或判斷，這總是有利于恪守“安全至上”的原則，有利于核電成為生態文明的一部分，而不是相反。