美國(guó)紐斯凱爾電力公司的小型模塊堆模擬控制室。(圖/美國(guó)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(duì)人和環(huán)境的保護(hù)，并將事故和放射性釋放的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

小型模塊堆設(shè)計(jì)和部署的新型方案可能對(duì)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(jì)一般比較簡(jiǎn)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(dòng)系統(tǒng)和固有安全特性，如低功率和運(yùn)行壓力。這些特性都增加了安全裕度，并且在某些情況下，實(shí)際上消除了反應(yīng)堆堆芯受到嚴(yán)重?fù)p害的風(fēng)險(xiǎn)，從而消除了發(fā)生事故時(shí)放射性大量釋放的可能性。因此，減少了對(duì)堅(jiān)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(duì)安全系統(tǒng)、運(yùn)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(bǔ)潛在的機(jī)械和人為故障，可能并不合適，應(yīng)該考慮新的想法。”原子能機(jī)構(gòu)核裝置安全處處長(zhǎng)Greg Rzentkowski說。然而，他補(bǔ)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(xiǎn)和性能信息加以實(shí)施，則對(duì)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(jì)的安全性，需要對(duì)核電廠所有狀態(tài)——正常運(yùn)行、預(yù)期運(yùn)行事件和事故工況——進(jìn)行全面安全評(píng)定。在此基礎(chǔ)上，可以確定電廠設(shè)計(jì)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(yàn)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(xiǎn)的基礎(chǔ)上，一旦發(fā)生事故，切實(shí)消除事故后果。”Rzentkowski說。鑒于新的設(shè)計(jì)和安全理念，應(yīng)具體考慮安全論證文件的驗(yàn)證、單元之間接口、材料特性和人為因素。此外，他補(bǔ)充說，無論事故風(fēng)險(xiǎn)有多低，可擴(kuò)展的密封和應(yīng)急響應(yīng)安排對(duì)于應(yīng)對(duì)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(jì)在技術(shù)上多種多樣，原子能機(jī)構(gòu)正在努力建立一個(gè)技術(shù)中立的安全框架，以幫助在原子能機(jī)構(gòu)現(xiàn)有安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上統(tǒng)一國(guó)際方案。

這種技術(shù)中立的框架包括一個(gè)總體部分——社會(huì)和健康目標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)和高級(jí)安全原則和要求的層次結(jié)構(gòu)，然后可在國(guó)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(bǔ)充說，這種方案可以靈活地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新和成熟技術(shù)的平衡結(jié)合，這對(duì)于按照一般安全目標(biāo)和具體風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)優(yōu)化防護(hù)和緩解措施是必要的。

一些國(guó)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(guó)、俄羅斯和美國(guó)等幾個(gè)少數(shù)國(guó)家正在對(duì)小型模塊堆進(jìn)行監(jiān)管審查。

“加拿大核安全委員會(huì)的技術(shù)中立監(jiān)管框架主要基于原子能機(jī)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(jì)、建造、運(yùn)行和退役方面實(shí)現(xiàn)新穎和創(chuàng)新。”加拿大核安全委員會(huì)主席Hugh Robertson說，“在設(shè)計(jì)安全裕度存在不確定性、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)有限的情況下，可能需要采取額外的運(yùn)行控制措施。在這些情況下，保護(hù)措施將與風(fēng)險(xiǎn)相稱。

”他補(bǔ)充說，核監(jiān)管機(jī)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。“這最終會(huì)使許可證審批程序更加高效和有效。事實(shí)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(jìn)一步的統(tǒng)一機(jī)會(huì)，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(gè)案研究

雖然原子能機(jī)構(gòu)的安全標(biāo)準(zhǔn)作為保護(hù)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(jī)構(gòu)將通過為規(guī)定這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施制定具體導(dǎo)則，進(jìn)一步支持國(guó)家監(jiān)管機(jī)構(gòu)。“旨在論證如何利用核電廠設(shè)計(jì)要求進(jìn)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(gè)案研究已經(jīng)完成。”Rzentkowski說。

與此同時(shí)，小型模塊堆監(jiān)管機(jī)構(gòu)論壇正在開展共享監(jiān)管知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以及確定良好實(shí)踐的工作。該論壇由原子能機(jī)構(gòu)主辦，由一個(gè)致力于應(yīng)對(duì)監(jiān)管小型模塊堆新型設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的國(guó)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(duì)小型模塊堆的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的會(huì)議之后，這些建議現(xiàn)在可在原子能機(jī)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(shí)如果一個(gè)模塊出現(xiàn)問題，對(duì)其他模塊的影響將是最小的。

“認(rèn)識(shí)到安全將始終是第一優(yōu)先事項(xiàng)，小型模塊堆的監(jiān)管方案需要將重點(diǎn)從一個(gè)反應(yīng)堆依次轉(zhuǎn)移到對(duì)設(shè)計(jì)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(gè)壽期安全而采取的流程充分性進(jìn)行全球安全評(píng)定，以避免先建后修的安全問題。”Rzentkowski說。