1942年，在芝加哥大學(xué)運動場的看臺下，發(fā)生了第一次自持核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。在一個木制框架中，石墨塊與鈾穿插在一起構(gòu)成了“堆”——核反應(yīng)堆。上方，一根控制棒掛在一根繩子上，一名身穿防護(hù)服的男子站在旁邊，準(zhǔn)備在發(fā)生任何故障時用斧頭砍斷繩子。控制棒會落入反應(yīng)堆堆芯，停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這名男子是世界上第一個核安全系統(tǒng)的化身。

在隨后的幾十年里，安全影響了反應(yīng)堆的發(fā)展，從20世紀(jì)50年代的原型堆和60年代的商業(yè)化動力堆，到20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的先進(jìn)設(shè)計。今天的反應(yīng)堆與最初的斧頭人相去甚遠(yuǎn)，其設(shè)計和系統(tǒng)確保了高水平的安全。

新一代核反應(yīng)堆包括一些已經(jīng)投入運行的反應(yīng)堆和尚未部署的反應(yīng)堆設(shè)計。原子能機(jī)構(gòu)將先進(jìn)核反應(yīng)堆區(qū)分為漸進(jìn)型反應(yīng)堆和創(chuàng)新型反應(yīng)堆，兩者均汲取了2011年福島第一核電站事故的經(jīng)驗教訓(xùn)。漸進(jìn)型反應(yīng)堆改進(jìn)了現(xiàn)有設(shè)計，保持了經(jīng)驗證的設(shè)計特征，而創(chuàng)新型反應(yīng)堆采用了新技術(shù)。

大多數(shù)漸進(jìn)型反應(yīng)堆都可在市場上獲得，并且已經(jīng)并網(wǎng)。與傳統(tǒng)反應(yīng)堆相比，這些反應(yīng)堆的基本安全方案基于采取強(qiáng)化縱深防御戰(zhàn)略，通過更加強(qiáng)調(diào)固有安全特性和非能動特性，減少對操作員干預(yù)的依賴，以盡量減少事故風(fēng)險。

創(chuàng)新型反應(yīng)堆吸收了在使用冷卻劑、燃料、運行環(huán)境和系統(tǒng)配置方面的根本性改變。一些創(chuàng)新型概念正被考慮在未來10至20年內(nèi)部署。

原子能機(jī)構(gòu)核電技術(shù)發(fā)展處處長Stefano Monti說：“從技術(shù)角度看，[創(chuàng)新型反應(yīng)堆]有很大不同，因為它們通常不使用水作為冷卻劑?！彼a(bǔ)充說，從物理角度看，不同的冷卻劑也改變了提取熱量的方式以及產(chǎn)生和維持核裂變反應(yīng)的方式。

例如，鈉、鉛和鉛鉍或氣體冷卻的先進(jìn)快中子反應(yīng)堆，使用能量高得多的中子來引起裂變?？熘凶臃磻?yīng)堆的設(shè)計目的是提高燃料效率，從而減少高放廢物。原子能機(jī)構(gòu)安全評定處處長Vesselina Ranguelova說：“從安全角度看，由于發(fā)生事故的可能性和放射性后果都有所降低，與它們的運行相關(guān)的風(fēng)險非常低。原子能機(jī)構(gòu)的先進(jìn)反應(yīng)堆信息系統(tǒng)提供了所有這些類型的先進(jìn)反應(yīng)堆的詳細(xì)技術(shù)和安全信息。

去年，世界上第一座先進(jìn)小型模塊堆在俄羅斯部署，許多創(chuàng)新小型模塊堆正在開發(fā)中，以供近期部署。在全球范圍內(nèi)，約有70個小型模塊堆概念和設(shè)計，阿根廷和中國的兩座小型模塊堆已處于建造后期階段。

安全系統(tǒng)

從福島事故中汲取的教訓(xùn)使國際安全要求得到顯著加強(qiáng)，這些要求將體現(xiàn)在先進(jìn)反應(yīng)堆的設(shè)計中，從而使發(fā)生具有嚴(yán)重放射性后果的事故的可能性極低，并且一旦發(fā)生事故，從實際上消除放射性后果。

小型模塊堆的概念驗證，要求供應(yīng)商在開發(fā)和評價縱深防御戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上，證明反應(yīng)堆控制、堆芯冷卻和反應(yīng)性限制等基本安全功能的有效性。

例如，美國紐斯凱爾電力公司設(shè)計了一個模塊化輕水堆，將蒸汽生成和熱交換組件集成到一個單元中，預(yù)計將在2027年部署?！艾F(xiàn)有核電機(jī)組目前面臨的主要安全挑戰(zhàn)集中在清除殘余（衰變）熱和保持反應(yīng)堆冷卻的能力上，”紐斯凱爾電力公司監(jiān)管事務(wù)經(jīng)理Carrie Fosaaen說，“紐斯凱爾電廠的總體設(shè)計采用了更簡單的系統(tǒng)，這排除了對現(xiàn)有核設(shè)施目前所需復(fù)雜配置的需要?！?/p>

鑒于創(chuàng)新的性質(zhì)，引入非能動和其他創(chuàng)新的安全特性對監(jiān)管提出了挑戰(zhàn)。監(jiān)管機(jī)構(gòu)的任務(wù)是核實設(shè)計者的安全聲明，這可能需要額外的研究和分析來評價新設(shè)計。

“為了論證設(shè)計安全，需要對所有電廠狀態(tài)——正常運行、預(yù)期運行事件和事故工況——進(jìn)行全面評定。在此基礎(chǔ)上，可以確定設(shè)計抵御內(nèi)部和外部事件的能力，并證明安全特性的有效性?！盧anguelova說，“雖然創(chuàng)新設(shè)計很有前景，但必須輔之以監(jiān)管機(jī)構(gòu)健全的安全評定和許可證審批過程，以支持其利用和部署。”

技術(shù)中立的安全框架

原子能機(jī)構(gòu)正在評估現(xiàn)有原子能機(jī)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)可在多大程度上適用于創(chuàng)新技術(shù)?！拔覀兊陌踩珮?biāo)準(zhǔn)是技術(shù)中立的。然而，它們大多是利用反應(yīng)堆的運行經(jīng)驗制定的，這些反應(yīng)堆大多是水冷反應(yīng)堆。”Ranguelova補(bǔ)充說。盡管這些標(biāo)準(zhǔn)原則上是中立的，但對于某些或所有類型的小型模塊堆來說，實施起來可能會有所不同。

Ranguelova說：“存在一些差距，我們還需要制定更多的導(dǎo)則或支持文件，以便將這些標(biāo)準(zhǔn)適用于創(chuàng)新技術(shù)。”原子能機(jī)構(gòu)預(yù)計將在2022年發(fā)布一份關(guān)于原子能機(jī)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)對小型模塊堆技術(shù)適用性的安全報告。