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“澄清”的澄清---AP1000的版本、審評、安全水平

來源:中國核電信息網 溫鴻鈞 發布日期:2015-05-26

    3月9日,正當我國兩會即將召開之時,何祚庥院士、王亦楠研究員發表了《湘鄂贛三省發展核電安全風險不容低估》的文章。4月3日在中國科學院大學舉辦的“院士大講堂”上,王亦楠研究員作了《為什么不贊成在我國內陸地區建設核電站——我國核電發展必須穩中求進、確保安全》的報告。對擬在湖南桃花江、湖北咸寧、江西彭澤3個內陸廠址使用西屋公司AP1000技術的安全性,提出不同意見。其中涉及美國監管會NRC批準的AP1000設計15版和19版設計的安全水平以及我國建造AP1000的安全水平,提出質疑。把焦點引向對AP1000安全性的爭論。

    審視何院士、王研究員發表文章的觀點,似乎逐步從全面反核、縮小到反對中國發展核電,再縮小到反對“核電大躍進”、縮小到反對內陸建設核電,中國建的AP1000是否安全的問題,似乎AP1000的版本及其安全水平,成了問題的焦點。

    國家核電技術公司專家委員會辦公室主任陳章華,在2015年3月16日中國能源報上,以“湘鄂贛AP1000核電站與美國本土的同等安全”為題發文,說是為了避免以訛傳訛,介紹了AP1000設計的一些不同版本及美國NRC審批的情況,對一些不實觀點作了“澄清”。

    AP1000到底有哪些版本、安全審查情況如何、安全水平如何等問題,看來還需進一步澄清。為此,筆者主要依據2008年后幾年,跟蹤美國NRC官網上公布的一些有關AP1000審查的情況和資料,作“澄清”的澄清。

    美國AP1000的版本和安全水平

    西屋公司AP1000設計版本,隨歷史沿革,先后有好幾種。美國核管委會NRC先后對AP1000設計的15版和19版兩亇版本,頒發了設計認證證書。15版與19版之間的16、17、18版都未頒發有關批準文件。2006年1月27日,NRC給西屋公司正式頒發了15版的設計認證證書。2亇月后,2006年3月8日,美國電力公司UnStart和田納西河流城管理局TVA,向NRC申報建造運行聯合許可證。NRC很快回復,要求西屋公司重報設計資料,要重審,重發修正的設計認證證書。2007年5月26日,西屋公司向NRC報送了新的設計資料,即16版設計,2008年9月22日又報送了17版的設計。2010年12月1日又報送了18版的設計。2011年6月13日提供了19版,是根據NRC對18版提出意見作的修正。最終經NRC批準通過,19版是個比較成熟、完整、有效的設計版本。并用原15版認證證書有效期起止點定為19版的有效期,19版把15版全部覆蓋,宣布了15版證書的撤銷。

    1、15版設計的深度不夠,僅是研發過程中的過渡性版本,頒證條件不充分。

    NRC對重報資料提出要求,要報送AP1000的設計資料和與建設項目相關資料,包括:與建造運行許可證相關的AP1000的標準設計資料;詳細設計工作中對標準設計的修改;關于標準設計的有關設計控制文件、設計過程、設計方法、設計驗收規范等方面的資料;有關檢驗、試驗、分析和驗收標準等的資料(ITAAC)。

    對16版的預評認為,16版對15版作了較大修改,如穩壓器、燃料隔架、儀表控制系統,新的安全分析報告、地基(硬巖及土壤)地震安全適應性等。后來的18版又提高了承受大型商用飛機撞擊的能力。從上述設計版本的演變的內容深度看出,15版雖經美國NRC批準并頒發了認證證書,但還是處于設計修改過程中,尚未固化成熟的過渡性版本。

    2、NRC對頒發的15版設計認證證書是無效的、違規的、是忽悠中國的假證明。
     
    ①NRC頒發15版認證證書,從審批程序上是完備的,在法律上是有效的。但在頒發2個月后就要求重報資料、重新審查、重新頒證,可看出在頒證時就決定不執行的,就是無效的。后來頒發19版證書時,有效期對15版全覆蓋,實際上就宣布了15版證書的撤銷,事實上也從來沒有使用過,確實是無效的。

    何院士、王研究員的文中說,AP1000的15版在美國獲得安全認證時被限定“僅限在中國使用”,筆者認這個說法不正確。認證證書是美國政府頒發的國內文件,在國內有效,對國外則無法律效力,僅供參考。對中國無法律效力,僅是信則靈,相信他,就有效。

    ②為什么說NRC頒發15版認證證書是違規的呢?首先、從NRC對西屋公司重報資料的內容就可以看出,當時審查中還有很多問題沒有解決,批準頒證的條件尚未具備。第二、按當時NRC適用法規(10CFR Part52)規定的設計認證規則(Subpart B)明確規定,申請書必須包括:某些事故、事件的詳細分析、檢查、測試、驗收標準,對設計的關鍵功能的驗證(即ITAAC)。但美國西屋電氣對這些涉及安全的重大試驗驗證工作,想在中國首臺機組調試階段做,還沒有做,提供不了相關資料,NRC也無從審查,怎么能批準頒證呢?NRC頒證違背了設計認證規則的規定。第三、西屋公司在2007年7月,給NRC提交16版設計時,仍提供不了ITAAC的有關資料,在上報資料給NRC信中建議,或者是留尾巴先批,或者等到工程建成后再批。所以說NRC頒發15版認證了證書違背了當時的法規。

    ③當時NRC五人領導小組成員之一的克萊因,在西班牙核能學會年會上說:NRC把審批的方法、資料等都教給中國同事了,應由中國自己審查并負責。言下之意,NRC不承擔任何責任。那么NRC為什么要頒發在國內也不使用的國內文件,還要冒給NRC信譽造成損失的重大風險,違規審批呢?明顯的是為了幫助西屋公司在中國三代技術招標中中標,開了個假證明,忽悠中國。深一層次的理解,當時媒體上有人說,這是美國政府為了圍剿中國民族核工業對華核戰略的一部分。

    3、NRC對頒發19版設計認證證書是修改了審批程序,降低門檻,留尾巴審批。

    2007年5月26日,西屋公司提交AP1000的16版設計資料,提出審批申請。2008年1月NRC接受申請,列入認證計劃,計劃于2008年3月開始,2010年3月完成。NRC初步審閱認為:涉及到AP1000的設計認證、設計控計和建造運行許可證的關閉,還發現有重要設計變更,要作全面審查,重點對設計變更審查。NRC要求西屋公司補充報送有關人因工程(HFE)、儀表和控制、管道等的技術資料。關于對ITAAC的審查,有關資料要等在中國第1臺機組調試過程中的試驗,西屋公司才能提供,西屋公司建議的建成后按許可證條件關閉,或現在按許可承諾處理,NRC對此未作決定。

    2011年中,NRC決定對AP1000加速審批,2011年12月22日批準頒發了AP1000(19版)的設計認證證書,納入NRC監管條例,有效期15年,至2026年12月22日(后發文更正為至2021年2月27日,15版頒證生效時間)。

    關于ITAAC的審批問題,不能重復15版的違規了,先后于8月30日和12月1-2日,兩次召開了ACRS(反應堆安全咨詢專家委員會)會議,討論ITAAC的審批問題,修改了審批程序,把有關ITAAC的審批推遲到裝料運行之前,降低門檻、留尾巴批準。2013年,又通過立法手續,理順了關系。審查關卡后移,要求在裝料運行前必須通過,設置了最后期限。ITAAC審批,有關重大安全問題,審查通不過,就不能裝科運行。

    4、NRC頒發兩亇許可證是打開總閘門,設立分閘門控制

    2012年2、3月,NRC分別給Vogtle、VC•Summ兩亇項目頒發了建造運行聯合許可證。之后1亇月,通知兩個項目的業主,要求補做32亇許可證修改,每個修改都需經NRC審查批準后方可實施。這就好比,打開了總閘門,又設立了32亇分閘門。遺留的問題,通過分閘門,推遲逐亇釋放。第一亇許可證修改,是關于反應堆核島基礎設計的,此修改使項目開工時間推遲了約1年。這亇辦法把頒發許可證的遺留問題分解,逐亇批準。這也可確保安全,但不能以此認為頒發許可證遺留安全問題全解決。

    5、AP1000總體上說是安全的,關鍵是遺留安全問題必須解決

    西屋公司對AP1000自己做的結論,可信度低。本世紀初,西屋公司宣傳,AP1000發生堆芯嚴重損壞事故的頻度(CDF)<5.09×10-7/堆年,發生大量放射性釋放事故的頻度(LRF)<5.94×10-8/堆年,比三代核電要求的<10-5和10-6,增加兩個數量級,說AP1000的安全性比三代核電好100倍,是世界上安全性最好的機型。但這些結論很難讓人相信,當時尚處概念設計階段,設計還未定型;一些涉及安全的重大試驗驗證還未做,重大關鍵設備制造技術尚未解決,未經充分考驗,一些關鍵可靠性數據是人為假定的。在工程實施過程中還暴露了西屋公司沒有預想到的問題,會影響到對安全性的評價。

    國際權威機構的評估結論是可信的,總體上安全,但存在遺留問題要解決。AP1000設計已通過一些國際權威評審機構的評估,并頒發了證書。鑒于這些機構的水平和信譽,應該相信他們對AP1000的評估結論是正確的、可信的,AP1000總體上說是安全的。但評審中又都指出存在遺留的問題,必須解決。老話說:“千里之堤,潰于蟻穴”,必須把“蟻穴”找出并排除,把所有遺留問題都解決。如有關ITAAC的審查,還包括自然循環低驅動力事故遺熱排出功能失效概率,涉及AP1000完全非能動安全的科學可行性的驗證,屏蔽泵的設計制造攻關和可靠性的驗證,英國監管機構認為爆破閥在反應堆上不能用,要找替代途徑等。遺留問題的解決是AP1000安全的前提。

    6、美國在建項目的安全是有保證的,靠的是層層設防和由中國給他探路

    在遺留問題尚未解之時,核電建設項目如何確保安全是當前廣為關注的重要要問題。美國在建4臺機組的安全是有保證的,一是,NRC通過層層設卡控制,32亇許可證修改的逐亇審查,步步釋放;在裝料運行前必須通過ITAAC的審查,割掉設計認證審查的尾巴。二是,有中國在建4臺機組在前面探路。

    中國AP1000的版本和安全水平

    中國引進西屋公司技術以后,逐步演變產生了兒亇衍生AP1000版本:在建項目、CAP1000、AP1000-BASED、CAP1400等。

    中國在建項目4臺。中國在建4臺AP1000機組,按技術轉讓合同,應該是AP1000的15版,當時19版還未產生。根據轉讓條件,若西屋公司有了新的改進,有義務繼續轉讓,由此中國在建機組,主要的是15版,也包含部分19版的內容,是兩者的混合。由于15版設計深度不夠,中國設計院做了很多深化、改進,加入了中國元素。中國在建的AP1000是什么版呢?真不好說。在工程完成之后,歸檔總結可復原出一個設計版本,暫記作AP1000-f,AP1000的首堆工程版。

    AP1000-f的安全水平。中國在建工程由于其主要設計基礎是15版設計,NRC設計審查不嚴格,建設工程又具有“探路”的作用,用“國核技”專家說的是“第一次吃螃蟹”,具有冒風險給西屋公司做試驗的特點,而且至今還有一些遺留問題沒有解決。

    符合中國條件的AP1000,CAP1000。引進外國機型技術,實現本國化后,才能推廣建設,這是國際的通常做法。例如,在美國曾計劃3亇項目,準備建設法國的EPR。供應商法國Areva,對EPR作了適合美國條件的修改,即US-EPR,報請美國NRC批準后才能建設。日本三菱的APWR要出口歐洲,就提供了EU-APWR設計,報歐洲核監管機構審批。

    中國引進技術,推廣建設AP1000,按理應由西屋公司提供適合中國條件的C-AP1000,報中國核監管機構批準后建設。現在西屋公司提供的是適合美國條件的設計,由中國設計院自己完成,修改為符合中國條件的設計。基于在建項目建設實際,做了符合中國條件的設計修改,中國化,修改、提高、固化,提出了CAP1000的設計,這個知識產權不屬中國的中國AP1000版本。CAP1000,與美國的AP1000的15版、19版、AP1000f,應同屬于AP1000,但都有差別,是同屬AP1000機型的不同版本。

    CAP1000的安全水平,大致同西屋公司19版相當,汲取了4臺機組工程實踐的經驗,基礎更加扎實。只要把AP1000共有的那以遺留問題解決了,就具備了推廣建設的條件。AP1000-Based。2014年11月西屋公司聯合中國的國核技,與土耳其的國營電力公司EUAş,就建設4臺機組談判,提出了AP1000-Based的說法。不知AP1000-Based是亇新的設計版本,還是指所有具有AP1000機型基本特征的各種版本的總體。

    CAP1400,中國在引進消化AP1000基礎上自主開發的140萬瓦的設計版本,具有自主知識產權。但從所含單項技術、設備的專利技術看,仍受西屋公司或其他公司的專利控制,不是完整的自主知識產權。從設計的基本理念和核心技技術而言,可看成是屬AP1000-Based的一亇版本,但從單機容量規模超出了AP1000的范圍,也可看成不屬AP1000-Based。其設計已經中國核安全監督機構批準,但他同樣存在AP1000的一些遺留問題,尚待解決。

    安全水平

    1、AP1000安全總體評價,總體上說是安全的,但還有遺留問題,必須解決。

    AP1000設計已通過一些國際權威評審機構的評估,并頒發了證書。鑒于這些機構的水平和信譽,應該相信他們的評估結論,AP1000總體上說是安全的。但在評審中都指出有遺留的問題,必須重視、解決。老話說:“千里之堤,潰于蟻穴,”千里長堤看似十分牢固,卻常因一個個小小的蟻穴而崩潰,微小隱患若不給予足夠的重視,就可能留下無窮后患。AP1000安全的遺留問題,有可能包含沖潰千里之堤的“蟻穴”,必須完滿解決。解決了,AP1000就是安全水平較高的機型,否則就是不那么安全。遺留問題是否解決,決定了AP1000的安全水平。如美國NRC審評中,遺留的ITAAC問題,自然循環低驅動力的排熱功能失效問題,32亇許可證修改問題;英國GDA審查中的51亇遺留問題,暴破閥的替代方案;歐洲EUR和機構評審中有1%(約50亇)限期18亇月改正的問題;屏蔽泵的設計制造和驗證考驗等問題,都必須解決。AP1000安全性的評價,有待這些問題解決,同其他機型比較后,方能做出最終判斷。

    2、不同版本AP1000的安全水平,大致在同一水平上起伏。

    經美國NRC批準的19版,是AP1000最完善的版本,可作為AP1000機型總體代表,作為相對比較的基準。

    15版設計是過渡性的,已被19版取代,安全水平顯然低于19版。

    中國在建機組(AP1000f),屬原型、驗證堆,具有探路的作用,是15版和19版的混合型,其安全水平也應在兩者之間。在建4臺機組的安全水平,總體上也是安全的,但必須要把所有遺留安全問題都能解決好,應像美國NRC設置32許可證修改那樣,層層設卡把關,ITAAC經NRC批準后方能裝料運行,以規避風險,確保安全。

    CAP1000,設計基礎是在建項目實踐和西屋公司進一步轉讓的19版設計,加上中國化的改進。其安全水平,與美國19版大致相當。如果遺留安全問題得到完滿解決,可以推廣產業化建設,不論在沿海或內陸,后續項目就可開工建設。

    關于最高安全標準

    在福島事故后,我國政府多次聲明,我國核電建設采取國際最高安全標準。

    國際最高安全標準,應指綜合安全標準的最好,不是亇別指標的最好,也不是世界所有先進標準的綜合迭加,所有先進技術指標的迭加,是很難實現,很可能是不可操作的。最高安全標準也是適當可行的,不能層層加碼。筆者認為,國際原子機構的法規標準,國際核安全公約CNS要求,并參照作為三代核電標志的美國URD和歐洲EUR,這就是最高標準。亇別國家為符合它自身特點制定的具體規定,亇別機型開發商自己規定的特殊企業標準,都不應列入國際最高標準。

    滿足最高標準的機型可以有多亇,不是唯一的。中國華龍一號,已經國際最高權威機構,國際原子能機構審評(GRSR)通過,這就是滿足國際最高標準。法國的EPR、俄羅斯的AES系列等,也都滿足最高標準。西屋公司的AP1000,把種種遺留問題解決后也就滿足最高安全標準了。

    何院士、王研究員認為中國CAP1000安全水平與AP1000的19版有差距,不滿足世界最高標準的要求。筆者認為AP1000的19版設計,不是世界最高安全標準的代表,它也只有經過工程整體驗證,遺留問題得到解決后,才能滿足最高安全標準。AP1000的19版,不是最高安全標準的代表。各種機型的安全水平,應跟國際原子能機構的標準規范比較,符合最高標準的機型,可以有多種。

    結論和建議

    1、結論:

    ①西屋公司AP1000的15版,是將要成熟,但尚需補充、深化的研發過程中的版本。NRC頒發認證證書是不算數的,被后來19版的證書覆蓋撤銷了。

    ②西屋公司AP1000的19版,是亇完善成熟的設計。但尚有一些重要的遺留問題,有待進一步完成試驗驗證。NRC頒發的認證證書,真正具有法律效力。但完整的審批工作,尚未完成,要在工程建設裝料運行前繼續完成。

    ③AP1000總體上說是安全的,但尚有遺留問題需要解決。AP1000革新型改進產生的“先進技術”,若未經驗證,不僅不是先進,更是安全隱患。遺留問題必須解決,只有解決后,才能滿足國際最高安全標準。不同版本的安全水平,總體上共性上說,是一致的,但也有差別。

    ④我國核電產業化建設,要采用符合國際最高安全標準的機型,按最高安全標準要求,推進核電技術和產業化發展。對最高安全標準要有個科學的解釋。符合國際原子機構的法規標準,國際核安全公約CNS要求,參照作為三代核電標志的美國URD和歐洲EUR,這就是最高標準。不是世界所有最高要求的綜合,更不是選定某亇機型定為最高安全機型,實行機型壟斷。

    ⑤中國在建4臺AP1000工程,是AP1000機型發展的探路者,與購買成熟機型的工程建設,有原則差別,利用未經驗證、審批通過的技術設備,在安全問題尚無明確結論條件下施工建設,具有較大的技術、安全、經濟風險。
     
    2、建議:

    ①聚精會神的把AP1000在建項目建設好。攻克關鍵設備設計制造關,如屏蔽泵必須經過全壽期運行免維修的可靠性驗證,不能帶病上崗;在三門1號機調試中,協助西屋公司做好實驗、試驗、驗證工作,完成完全非能動的科學可行性驗證,切掉美國AP1000核安全審批遺留的尾巴(ITAAC);完成整體驗證和設計中國化標準化。

    ②為確保中國在建AP1000工程的安全,嚴把兩亇關卡:一是、ITAAC未經美國NRC審批通過,意味著尚有安全問題沒有解決,我國絕不能冒險裝料運行。二是,在完成包括首次換料在內的運行全周期的安全考驗之前,主要關鍵設備未通過約10000小時的運行考驗,后續項目就不能開工建設。通過運行全周期考驗,充分暴露查找可能的蟻穴,予以排除,才能確保安全。

    ③堅持既定的一種堆型、多種機型、多種品牌,在平等競爭政策環境下自我發展的技術發展方向,便于適應市場的多種需求,促進核電多元化發展。為此,相應制訂配套政策,建立平等競爭的政策環境。簡政放權,機型選擇權歸還業主,由業主自主選擇機型品牌。取消引起不平等競爭的“優惠導向”政策。例如:發展AP1000為國家技術路線,內陸核電必須建AP1000,華龍一號是出口機型等。

    ④我國核電產業化建設,要采用符合國際最高安全標準的機型。中國華龍一號,已經國際最高權威機構,國際原子能機構,審評(GRSR)通過,滿足國際最高安全標準。引進AP1000技術的研發的CAP1000、CAP1400,要盡快解決AP1000的遺留問題,符合國際最高安全標準。

    ⑤華龍一號示范工程建設,建設好國內、國外推廣建設的根據地。華龍一號屬漸進改進機型,漸進型機型產業化發展,不要求必須建設驗證示范工程。如果進展順利,可在示范工程建成前,適當開工建設后續項目。

    ⑥我國發展核電堅定不移,向內陸擴展決不動搖。但要有耐心,再等一等,給一段創造條件的時間,自主三代的華龍一號得到一定進展,AP1000存在的遺留問題得到解決,即可起動。

    ⑦CAP1400做好示范工程建設準備。攻克關鍵設備設計制造關,在三門1號機上,西屋公司的AP1000實驗、試驗、驗證工作完成,對AP1000有關ITAAC的問題通過美國NRC的審批,完全非能動安全科學可行性得到驗證之后,再開工建設。

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