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小型模塊堆的安全和許可證審批技術(shù)中立方案

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美國紐斯凱爾電力公司的小型模塊堆模擬控制室。(圖/美國西北能源公司)

小型模塊堆可能更小,并采用具有許多固有安全特性的創(chuàng)新技術(shù),但在監(jiān)管方面的最終目標(biāo)仍然不變:確保對人和環(huán)境的保護,并將事故和放射性釋放的風(fēng)險降至最低。

小型模塊堆設(shè)計和部署的新型方案可能對現(xiàn)有的監(jiān)管框架構(gòu)成挑戰(zhàn)。與現(xiàn)有反應(yīng)堆相比,小型模塊堆的設(shè)計一般比較簡單,小型模塊堆的安全概念更多地依賴于反應(yīng)堆的非能動系統(tǒng)和固有安全特性,如低功率和運行壓力。這些特性都增加了安全裕度,并且在某些情況下,實際上消除了反應(yīng)堆堆芯受到嚴(yán)重?fù)p害的風(fēng)險,從而消除了發(fā)生事故時放射性大量釋放的可能性。因此,減少了對堅固的安全殼和應(yīng)急響應(yīng)措施的依賴。

“與現(xiàn)有反應(yīng)堆相比,小型模塊堆對安全系統(tǒng)、運行措施和人為干預(yù)的依賴性一般較小。因此,通常的監(jiān)管方案,即基于冗余安全措施來彌補潛在的機械和人為故障,可能并不合適,應(yīng)該考慮新的想法?!痹幽軝C構(gòu)核裝置安全處處長Greg Rzentkowski說。然而,他補充說,當(dāng)前安全方案所依據(jù)的主要概念,例如確保在若干工程和程序?qū)用骖A(yù)防和減輕事故的縱深防御概念,如果利用風(fēng)險和性能信息加以實施,則對于小型模塊堆至關(guān)重要。

為了證明任何類型的核電廠設(shè)計的安全性,需要對核電廠所有狀態(tài)——正常運行、預(yù)期運行事件和事故工況——進行全面安全評定。在此基礎(chǔ)上,可以確定電廠設(shè)計抵御內(nèi)部和外部事件的能力,并確定安全設(shè)施的性能標(biāo)準(zhǔn),包括應(yīng)急規(guī)劃。

“小型模塊堆的概念驗證需要證明基本安全功能——反應(yīng)堆控制、堆芯冷卻和反應(yīng)性密封——的有效性,在優(yōu)化縱深防御策略以最大限度地降低事故風(fēng)險的基礎(chǔ)上,一旦發(fā)生事故,切實消除事故后果?!盧zentkowski說。鑒于新的設(shè)計和安全理念,應(yīng)具體考慮安全論證文件的驗證、單元之間接口、材料特性和人為因素。此外,他補充說,無論事故風(fēng)險有多低,可擴展的密封和應(yīng)急響應(yīng)安排對于應(yīng)對意外情況是必不可少的。

技術(shù)中立的框架

由于包括小型模塊堆在內(nèi)的創(chuàng)新技術(shù)的概念和設(shè)計在技術(shù)上多種多樣,原子能機構(gòu)正在努力建立一個技術(shù)中立的安全框架,以幫助在原子能機構(gòu)現(xiàn)有安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上統(tǒng)一國際方案。

這種技術(shù)中立的框架包括一個總體部分——社會和健康目標(biāo)、風(fēng)險目標(biāo)和高級安全原則和要求的層次結(jié)構(gòu),然后可在國家框架中加以闡述,以根據(jù)所使用的具體技術(shù)處理監(jiān)管和技術(shù)要素。Rzentkowski補充說,這種方案可以靈活地實現(xiàn)創(chuàng)新和成熟技術(shù)的平衡結(jié)合,這對于按照一般安全目標(biāo)和具體風(fēng)險目標(biāo)優(yōu)化防護和緩解措施是必要的。

一些國家已經(jīng)在這一領(lǐng)域積極開展工作。例如,加拿大以及阿根廷、中國、俄羅斯和美國等幾個少數(shù)國家正在對小型模塊堆進行監(jiān)管審查。

“加拿大核安全委員會的技術(shù)中立監(jiān)管框架主要基于原子能機構(gòu)的安全標(biāo)準(zhǔn),在不影響安全的前提下,能夠在反應(yīng)堆設(shè)計、建造、運行和退役方面實現(xiàn)新穎和創(chuàng)新?!奔幽么蠛税踩瘑T會主席Hugh Robertson說,“在設(shè)計安全裕度存在不確定性、運行經(jīng)驗有限的情況下,可能需要采取額外的運行控制措施。在這些情況下,保護措施將與風(fēng)險相稱。

”他補充說,核監(jiān)管機構(gòu)之間的協(xié)作和監(jiān)管要求的統(tǒng)一可以使所有相關(guān)方受益?!斑@最終會使許可證審批程序更加高效和有效。事實上,讓多雙眼睛關(guān)注共同的安全問題,可以提高安全水平。隨著我們不斷探索進一步的統(tǒng)一機會,尊重監(jiān)管主權(quán)的同樣科學(xué)和監(jiān)管信息也可以使用。”

論證安全的個案研究

雖然原子能機構(gòu)的安全標(biāo)準(zhǔn)作為保護人和環(huán)境免受電離輻射有害影響的全球參考,一般來說是技術(shù)中立的,可以適用于小型模塊堆,但原子能機構(gòu)將通過為規(guī)定這些標(biāo)準(zhǔn)的實施制定具體導(dǎo)則,進一步支持國家監(jiān)管機構(gòu)?!爸荚谡撟C如何利用核電廠設(shè)計要求進行水冷堆和高溫氣冷堆兩種最常見小型模塊堆技術(shù)的許可證審批的個案研究已經(jīng)完成?!盧zentkowski說

。與此同時,小型模塊堆監(jiān)管機構(gòu)論壇正在開展共享監(jiān)管知識和經(jīng)驗以及確定良好實踐的工作。該論壇由原子能機構(gòu)主辦,由一個致力于應(yīng)對監(jiān)管小型模塊堆新型設(shè)計挑戰(zhàn)的國際小組組成,以確定小型模塊堆的新安全建議。在舉行了一次關(guān)于制定專門針對小型模塊堆的國家標(biāo)準(zhǔn)的會議之后,這些建議現(xiàn)在可在原子能機構(gòu)網(wǎng)站上查閱。論壇的工作集中于小型模塊堆的多模塊性質(zhì)和模塊之間相互依存的安全方面,以核實如果一個模塊出現(xiàn)問題,對其他模塊的影響將是最小的。

“認(rèn)識到安全將始終是第一優(yōu)先事項,小型模塊堆的監(jiān)管方案需要將重點從一個反應(yīng)堆依次轉(zhuǎn)移到對設(shè)計的穩(wěn)健性、安全論證文件的完整性以及為確保反應(yīng)堆整個壽期安全而采取的流程充分性進行全球安全評定,以避免先建后修的安全問題?!盧zentkowski說。

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