探秘海陽核電站

李俊+陳少智

首批AP1000示范項目有望成為中國核電全球化的安全“跳板”。

山東海陽，三面環(huán)海的岬角東端矗立著一組巨型白色建筑。荷槍實彈的警衛(wèi)守衛(wèi)著這個禁區(qū)——山東海陽核電站。

總投資超千億元的海陽核電站，與位于浙江的三門核電站同為中國自主核電技術(shù)AP1000三代核電技術(shù)引進消化吸收的標志性項目，承擔中國核電自主化的重任。

海陽核電站的AP1000技術(shù)是在總結(jié)美國三哩島、蘇聯(lián)切爾諾貝利、日本福島事故基礎(chǔ)上設(shè)計的最新一代核電技術(shù)。白色、糖罐式的核島，能承受大型飛機的撞擊。

尤其是核電站的非能動安全相關(guān)系統(tǒng)，取消了安全系統(tǒng)對電源的依賴，大大降低了失去場外電源、全廠斷電事故導致的堆芯熔化的可能性。在喪失全部廠外和廠內(nèi)交流電源后的72小時內(nèi)，僅需操縱員簡要操作就能自動建立和維持機組的安全停堆狀態(tài)，顯著提高了安全系統(tǒng)的可靠性和電廠的整體安全，是核電站設(shè)計的最大亮點。

“非能動”保障

海陽核電站的業(yè)主單位是山東核電有限公司，隸屬于國家電力投資集團（下稱國家電投，由中電股和國核技合并重組）。

海陽核電站規(guī)劃建設(shè)6臺百萬千瓦級核電機組，其中一期工程建設(shè)2臺從美國西屋電氣公司引進的AP1000百萬千瓦級壓水堆核電機組，作為核電自主化依托項目。

2009年9月，海陽1號機組正式開工建設(shè)，目前已進入主系統(tǒng)調(diào)試階段，預(yù)計于今年并網(wǎng)發(fā)電。

山東核電安全質(zhì)保部副經(jīng)理李寧向《財經(jīng)國家周刊》記者介紹，海陽的2號機組與1號機組保持10個月的間隔工期，3號機組已完成前期準備工作。三大結(jié)構(gòu)模塊準備就緒，現(xiàn)場已具備澆注第一罐混凝土（FCD）條件，待國家核準后即可正式開工。

核島是核電站的核心建筑，高70余米，直徑44米，核島外層有近1米厚的鋼筋混凝土屏蔽墻和內(nèi)置鋼制安全殼。鋼制安全殼由260塊平均厚度約44毫米的弧形鋼板焊接而成，總高66米，直徑約40米，頂和底為橢圓形的封頭，中間柱形筒體高約43米，全部組裝完成后的重量達3468噸。

李寧表示，如果將安全殼入口重約10噸的設(shè)備閘門與旁邊的人員閘門關(guān)閉后，安全殼內(nèi)將形成一個全封閉空間，可將事故發(fā)生后的影響有效控制在安全殼內(nèi)。

在安全殼上方、屏蔽墻頂部，設(shè)置了一個2800多噸的儲水箱。一旦發(fā)生事故，堆芯熱量傳遞給鋼制安全殼，這個大水箱則通過重力噴淋，加上與外界大氣的自然對流，擴散，蒸發(fā)，冷凝，不斷冷卻安全殼，從而確保核電站第三道安全屏障的安全。

“這個水箱就是AP1000非能動安全系統(tǒng)的一個組成部分?！崩顚幗榻B，與其他核電站相比，AP1000非能動理念使專設(shè)安全設(shè)施簡化，安全支持系統(tǒng)以及安全級設(shè)備和抗震廠房減少，核電站常見的1E級應(yīng)急柴油發(fā)電機系統(tǒng)和很多能動設(shè)備被取消。大宗材料需求明顯降低，閥門數(shù)量減少了50%、泵減少36%、管道減少83%、電纜減少87%。

日本福島核事故中，最大的教訓是海嘯破壞了應(yīng)急柴油發(fā)電機，導致核反應(yīng)堆失去冷卻。而“非能動”理念引發(fā)了核電站安全系統(tǒng)設(shè)計的革命性變化，由于采用非能動設(shè)計及先進的全數(shù)字化儀控系統(tǒng)，人機界面更加友善，大大降低了人為錯誤。

AP1000在其他設(shè)備設(shè)計方面也有很大改進。比如，主泵采用屏蔽泵，從根本上防止了傳統(tǒng)主泵的軸封泄漏問題;壓力容器底封頭無貫穿件，不存在底部泄漏問題;經(jīng)過獨特設(shè)計的爆破閥在事故狀態(tài)下能夠百分之百可靠打開，核島內(nèi)的6英寸及以上高能反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)管道和部分主蒸汽管道按破前先漏（LBB）設(shè)計技術(shù)，可有效探測防止管道突然斷裂導致的較大事故等等。

根據(jù)概率安全分析結(jié)果，AP1000核電站堆芯熔化概率和大規(guī)模放射性釋放概率遠優(yōu)于二代核電機組和核安全法規(guī)要求。

杜絕人因失誤

山東核電工程部核島施工二處處長李斌向《財經(jīng)國家周刊》記者介紹，海陽核電站在施工高峰期有近萬人，幾十家單位同時作業(yè)，每個螺絲釘、每個人都要做到有章可循、有據(jù)可查，有源可溯?！安豢鋸埖卣f，我們的各種規(guī)程能堆滿整間屋子?！?p>

核島鋼制安全殼全部組裝完成后的重量達3468噸。

人員進出管理就大有學問。海陽核電站工作現(xiàn)場出入的人員都身穿各種顏色的馬甲，每種顏色代表一個單位或一個工種，只能在相對應(yīng)的規(guī)定區(qū)域作業(yè)，類似航空母艦甲板上的地勤人員分類。

每塊區(qū)域又分設(shè)不同機構(gòu)的不同檢查人員進行現(xiàn)場監(jiān)督管理，確保核電站建造的安全性。新進場人員須經(jīng)過嚴格培訓并取得相應(yīng)授權(quán)，且有專人關(guān)注、指導并二次檢查其工作質(zhì)量。這是防止失誤的具體舉措。

從全球核電站運行的經(jīng)驗看，人因失誤一直是影響核電站安全的重要因素之一。山東核電為此專門設(shè)置了防人因?qū)嵅倥嘤柦淌?，開發(fā)了防失誤理論及實操培訓課程，對員工開展專項培訓。“該項培訓在山東核電是一項全員培訓，每人還要定期進行復(fù)訓，從項目正式啟動至今，已完成培訓3000多人次?！崩畋笳f。

海陽核電站的各項標準都是取國內(nèi)、國際規(guī)定標準的上限，保證一次就把事情做好。此外，為了能夠最大限度管控安全風險而進行了大量管理成本投入。

尤其是像AP1000主管道采用高品質(zhì)不銹鋼整體鍛造而成，可以最大限度地提高核電站的安全性和可靠性。

在AP1000技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同中，主管道是唯一沒有技術(shù)轉(zhuǎn)讓和技術(shù)支持的關(guān)鍵設(shè)備。與其他堆型的主管道相比，其鍛造制造技術(shù)也為世界首次嘗試，由國內(nèi)廠家首次制造成功。以往，像壓力容器、蒸汽發(fā)生器等這些可謂“高精尖”的三代核電設(shè)備基本都要進口，如今大多實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

核電站探索建立了集工程建設(shè)、調(diào)試、生產(chǎn)運營等于一體的標準化數(shù)據(jù)庫，形成若干標準化成果，將先進經(jīng)驗向后續(xù)項目傳遞，為AP1000的批量化建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。2012年，國家核電技術(shù)公司與美國紹爾集團公司簽署了《美國VOGTLE項目技術(shù)支持服務(wù)合同》，在同年派出了首批6名工程技術(shù)支持人員赴美參加VOGTLE核電項目建設(shè)。

安全“黃金人”

核電機組的“最強大腦”是中央控制室，大小二三十塊熒屏，監(jiān)控著核電機組的每臺設(shè)備。

山東核電運行部高級操縱員溫冠峰對《財經(jīng)國家周刊》記者介紹說，核電站運行操作的每一個指令都是從主控室里發(fā)出，決定著核電機組的每一個零部件運行狀態(tài)，等于核電站運營的大腦，“操縱員就是管理這個最強大腦的‘黃金人?！?/p>

核電操縱員因其培訓費用高達上百萬元，被業(yè)界稱為“黃金人”。在正常運行的核電機組里，主控室一般會有5名持照操縱員，其中包括三名操縱員和分別擔任值長和副值長的兩名高級操縱員。

在核電機組運行期間，擔任值長的高級操縱員擁有現(xiàn)場最高決策權(quán)，可調(diào)動一切資源保證核電機組安全運行。一旦需要對任何異常情況下達指令時，值長須憑借長期積累形成的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗，迅速做出判斷并提出處理方法，保證核反應(yīng)堆始終處于安全狀態(tài)。

要成為一名“黃金人”并非易事。首先操縱員必須具有理工科大學本科及以上文化程度，畢業(yè)后需要完成100多門課程的學習，并經(jīng)過考核合格，在全范圍模擬機上完成機組啟停、事故處理等場景的培訓考核，層層過關(guān)之后，要通過國家核安全局的現(xiàn)場考試、模擬機考試、筆試、口試四個環(huán)節(jié)的考核，全部考試合格后才能發(fā)給操縱員執(zhí)照，才具備操作控制核反應(yīng)堆的資格。

“至少需要4-5年才能培養(yǎng)一個合格操縱員，7年左右才能培養(yǎng)一名高級操縱員?！鄙綎|核電培訓部模擬機處副處長鄭劍告訴《財經(jīng)國家周刊》記者，粗略測算，核電站主控室的首批高級操縱員除了參加各種嚴格的培訓，在正式上崗前還需要3000小時的等效運行經(jīng)歷。但取照考試結(jié)束并不是終結(jié)，持照人員還要定期進行模擬機復(fù)訓，每兩年需重新通過國家核安全局的換照考試，才能繼續(xù)上崗。

操縱員的責權(quán)及流程設(shè)置非常明晰，其操作權(quán)限在機組設(shè)計時就已經(jīng)限制在正常范圍內(nèi)，且每一步處置并不能完全依據(jù)經(jīng)驗，而是有嚴謹?shù)囊?guī)程可查、可依、可控且做到有預(yù)案。嚴謹?shù)囊?guī)程來自10多個部門、幾百人的團隊對工作提供的技術(shù)支持。

溫冠峰表示，操縱員下達的每個指令，都是經(jīng)過反復(fù)論證總結(jié)出的運行規(guī)程，運行規(guī)程還會根據(jù)實際運行中發(fā)現(xiàn)的情況不斷改進，以確保其安全有效性。

“就像外科醫(yī)生在手術(shù)前不能有任何思想壓力和情緒波動一樣，才能確保安全工作?！睖毓诜灞硎荆穗姴倏v員工作中擔負著核安全的重要職責，承受著巨大的壓力，在崗的每一分鐘始終都要保持遵守程序的工作習慣和質(zhì)疑的工作態(tài)度，遇到安全問題保守決策并時刻保持對核安全的敬畏之心。此外，還必須遵守嚴格的異常報告制度，這是核安全文化的透明體現(xiàn)。

在距離反應(yīng)堆不遠的地方，有一幢兩層樓高且沒有窗戶的白色建筑，那是核應(yīng)急響應(yīng)體系的最后一道屏障——核應(yīng)急指揮中心。

山東核電保健物理部副經(jīng)理張鵬飛向《財經(jīng)國家周刊》記者介紹，如果發(fā)生意外，核應(yīng)急指揮中心能在完全隔離的情況下，至少保證7天時間的自給自足。應(yīng)急人員來自各個部門一線的工作骨干，這些人員會定期接受應(yīng)急培訓、參加各類應(yīng)急演習，并24小時處于待命狀態(tài)，確保在應(yīng)急狀態(tài)下能夠隨時啟動和響應(yīng)。

“在核電站，必須嚴格執(zhí)行程序、規(guī)程和各項規(guī)章制度，這是確保核電站安全的基本保障。”張鵬飛說。