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我国核安全团队:到2020年要建成100个核反应堆


日期:2014-10-15 22:15:08|2014-10-15 22:15:08 来源:环球人物杂志

2013年9月,核安全所拍的“全家福”


  接受独家专访,解读特殊使命

  中国核安全团队的秘密

  从北京坐4个小时的高铁到达安徽省会合肥,再坐约一个小时的汽车,环球人物杂志记者来到位于合肥市西北郊的一个小岛上。小岛面积约有3000亩,三面环水,绿树成荫,风景宜人。外人知道这里,不仅因为它风景美,还因为它是一座科学岛。

  小岛风景最好的地方在最东端,这儿视野开阔,平时常有市民在附近钓鱼,阳光明媚的日子新人们还会在此拍婚纱照。但很少有人注意到旁边的一座雅致小楼,它总是大门紧闭,人员出入均需刷指纹。细看楼门前挂的牌子,才知道这里是“中国科学院核能安全技术研究所”(下文称核安全所)。

  追梦人和他们的使命

  “说起我们这个楼,那可是有来头。”接受环球人物杂志记者采访时,核安全所所长吴宜灿笑着说,“这里当年建的是毛主席的警勤处,旁边的现代科技馆就是专门给毛主席住的一号别墅。”据档案记载,中央曾一度打算把中共九大放在京外召开。1959年,安徽省政府决定在这里建大型省级宾馆,迎接党的九大。然而,由于自然灾害等原因,宾馆建设项目下马,九大也没有在合肥召开,却留下了4座大楼和3栋别墅。1965年,这儿被中国科学院接收,第一批中科院科研工作者登岛,成为中科院的科研基地。2011年9月28日,中国科学院核能安全技术研究所揭牌成立,原“一号别墅”群经改建后成为现在核安全所总部所在地。

  当年,吴宜灿完全没有想到,一个奇妙的“错误”会把他终生留在这个岛上。1964年,吴宜灿出生在安徽省一个普通农民家庭。“高考的时候,我化学考了81分,其他科都在80分以下,我想那就报化学专业吧。填志愿的时候,密密麻麻的专业名称完全把我搞晕了,看到有个专业叫核反应堆,心想有反应两个字,应该就是化学吧。”等到被西安交通大学录取后,吴宜灿才知道,这个核反应堆属于物理专业领域,而他也是班里仅有的两个非调剂生之一。

  那时候核能不景气,该专业的毕业生几乎找不到对口的工作。吴宜灿班上30个人,有一半都改了行。他选择了继续攻读硕士。“我这个人一旦做了什么事,就觉得这里头不管哪个方面都是好的,会越来越喜欢。”1988年,吴宜灿考入中科院等离子体物理研究所读博士研究生,第一次踏上了科学岛。

  “一片荒凉,什么基础设施都不具备。”吴宜灿告诉记者,从合肥市内到科学岛只能坐公交车,两小时一班,每天6班。有时候去市里办事,错过了最后一班车,只能在市里住一晚上,第二天再回岛。那时候吴宜灿一个月工资只有105元,但他认为岛上的科研环境和氛围是无可比拟的。从那时起,吴宜灿就开始了聚变驱动次临界反应堆的研究,35岁时提出了一个可以实现高效核废料嬗变,同时增殖核燃料和产能等多种功能的次临界反应堆概念,在克服核污染、防止核扩散技术、实现聚变能的早期应用等方面,迈出了中国探索该领域的重要一步。

  后来,中科院合肥物质科学研究院和中国科学技术大学决定联合共建核安全所,吴宜灿成了最合适的筹建负责人选。“日本福岛核事故发生后,国家越来越重视核安全问题。”吴宜灿说,要实现核能长期高效安全发展必须有三方面保证——前端有足够的核燃料供应,后端解决好核废料处理问题,中间则是保证核能发电全过程中的安全。因此,核安全所的任务就是进行核安全研究,保障各环节的技术安全,同时关注与核安全相关的环境影响和文化建设等。

  短短3年,研究所人才队伍从不足30位职工发展到现在职工和研究生加起来近400人规模,平均年龄只有29岁。3年来,研究人员已发表论文200多篇,申请国家发明专利50余项,获得各类奖励近20项。

  在核电站的年辐射量远小于一次CT

  环球人物杂志:在外界看来,从事“核安全”研究是件神秘的事情,您认为这份工作和其他工作有什么区别?

  吴宜灿:要我说,没有任何区别。我们做核安全研究的人,一方面研究核能技术,另一方面研究与人、环境相关的核能安全,我们也研究辐射对人体有什么生物学的效应,所以很清楚地知道核对人到底有什么影响。我可以很负责任地告诉你,在研究和应用核能时,国家有非常严格的安全标准和非常好的防护设计,只要不近距离接触放射性元素,它们对人体并不会产生伤害。

  环球人物杂志:间接的辐射会不会对人体有影响?比如我们在这儿聊天,隔壁做实验会不会对人体健康不利?

  吴宜灿:我们在房间里坐着所接受到的辐射量,可能比你在外面散步所接受的辐射量要小得多,因为建筑物会帮你屏蔽很多辐射。其实人类日常活动接受到的辐射源非常多,宇宙射线是有辐射的,外边太阳是有辐射的,地上的泥土也含有放射性的物质,不同地区的辐射量也不同,比如我国珠海地区的放射性水平就比其他地区高一些,因为这一带土壤中的铀含量比较高。包括很多人家里装修时用的大理石也有放射性,但这个数量是在足够安全的限值下的。总体来说,平常核能产生的辐射,比从宇宙里接受的、从环境里接受的放射性要小得多,对人体的影响可以忽略不计。

  环球人物杂志:即使是在大型核电站周边工作和生活也没有危险吗?

  吴宜灿:国家进行了大量的数据统计,从过去到现在,都没有发现问题。综合来讲,核电比火电、煤电、水电要安全。其实煤电站除了大气污染,它周围的放射性比核电站周围的放射性要高得多,因为煤是矿石,是有放射性的。但是这些老百姓未必知道。相反,正是因为我们都知道核电站有放射性,所以防护措施更好,反而较为安全。

  环球人物杂志:核电站周边的辐射量,有没有可以透露给公众的数据?

  吴宜灿:这是公开的,有非常清晰的数据,比如根据中广核集团公布的数据,大亚湾核电站附近居民接受的辐射量约为0.01mSv/年,远低于医学上照一次CT所受辐射剂量(约8mSv/次),也就是说你在核电站周围待上800年所受的辐射量也就相当于做了一次CT。

  环球人物杂志:很多人对核电站不放心的原因是,一旦发生核泄漏会对人体和周围环境产生大剂量辐射,其影响会持续很多年。

  吴宜灿:是的,当放射性很高的时候对人体危害的概率就增长了。比如广岛原子弹爆炸以后,放射性很强,很多人得了癌症。但并不是说那个地区的人全得癌症,只是概率高了。福岛核电站事故核泄漏的后果也没有那么可怕,因为真正接受到高剂量辐射的人是很少的,核的放射性一般都是后来才出来,那时候人都撤离了,只有抢险的人能接受到高剂量。大部分人接受的剂量很低,到底危险程度有多大,现在还没有定论。至于那些所谓被污染的牛奶、蔬菜、鱼等,对我们干这一行的人来说也没什么。那些鱼如果拿来我们肯定照吃不误,因为没有根据证明它有问题。没有定论的事为什么要说它有问题呢?

  环球人物杂志:虽然没有定论,但为了以防万一是不是也应该尽量远离?

  吴宜灿:没有定论的事太多了。有人说手机用多了容易得脑癌,那我们现在不也还是天天在用?但是核神秘,神秘的东西就会被想象是有危害的,特别是联想到核武器。这没有道理。

  要求1000万堆年不出事

  环球人物杂志:福岛核事故之后,我国政府紧急出台“国四条”——叫停所有新建核电项目的审批等,核电发展陷入低谷。但您在2011年的时候却大胆预言“一场雨不会进入冬季”。

  吴宜灿:我始终认为这件事是暂时的。我国的现状是能源供应跟不上经济发展,煤电会引起二氧化碳和雾霾,造风车和太阳能板也会产生污染,而且能量密度低不适于大规模工业应用。目前来看,能大规模发展的能源还是核能。

  我们平常衡量一个东西好坏要讲收益和风险。核能的收益不必多说,风险主要看两个因素的乘积:一是这件事出危险的概率;二是一旦出了危险,后果有多严重。从这个角度看,核能是安全的。首先,它不常出事故;其次,出了事故后,它的危害是通过适当措施进行缓解、层层防护的,给人造成的影响没有想象的那么大。全世界30多个国家发展核能,有核反应堆400座,运行了六七十年仅发生了3次比较大的事故。其中,三里岛事故没有造成核电站范围外的污染;切尔诺贝利事故是比较严重的,死了几十个人;福岛事故因为控制得比较好,整个核电站没有人因核辐射死亡,只有2个人是因为机械操作等其他原因死亡。

  环球人物杂志:从专业角度能否帮我们解读一下,为什么福岛事故比切尔诺贝利事故控制得好?

  吴宜灿:我认为最重要的原因,是切尔诺贝利事故发生前人们对安全的认识和重视不够。当时,西方国家的核电站在建设时外面都有一层安全壳,它的作用是万一出现核事故,可以把反应堆包在里面,防止放射性物质泄露对环境造成影响。但切尔诺贝利核电站设计时,世界上还没有哪座核电站发生过大泄漏,所以苏联政府没有很重视这个问题。切尔诺贝利核电站没有安全壳,导致了人类历史上最严重的核事故。现在的核反应堆都有安全壳,天上的飞机掉下来都不会砸坏。

  福岛核事故其实没那么严重,核反应堆出现异常时,如果及时进行灌水冷却,放射性物质就会被包在壳里出不来。但恰恰因为事情本身不那么严重,有些人从经济利益出发,希望保住核电站,没有及时灌水,结果反应堆继续发热,产生氢气爆炸之后放射性就出来了。当然,福岛核事故里还有其他各种偶然因素。那个反应堆建于上世纪70年代初,比较老了,各种备用的东西都没有。当初设计的时候也没有考虑到会有9级地震和那么大的海啸。

  环球人物杂志:有人说福岛核事故的发生是因为核电站是用二代技术建造的,到了退役年龄又遇上了9级地震。核电站技术分几代,区别在哪儿?

  吴宜灿:目前大概可以分为4代,主要是安全性不一样,但这个分类不是特别严格。基本上最早的一代是示范性的,未大规模应用。

  三里岛事故后引入了概率的理念,我们承认核电站会出事,在设计时要保障把出事概率控制在十万分之一内,也就是10万堆年(1个堆年相当于核电站中的1个反应堆运行1年)内不允许严重破坏超过一次。二代技术核电站就采用了这种理念进行设计。日本的福岛核电站,我国早期的大亚湾、秦山核电站都属于二代的大范围。不过大亚湾、秦山核电站已在常规二代的基础上做了一些改进,比二代更先进也更安全,我们有时候称之为“二代加”。

  现在马上要建的核电站属于三代,最主要的设计理念是“非能动安全”,就是不要人为去干涉,假设出了事,它会自动变成安全的状态,可以保证1000万堆年安全运行。要实现这一理念,具体支持技术有很多。我们不能建1000个反应堆来做实验,看看出几个事故,但我们有一套逻辑理论来计算它的概率或可靠性。我们讲可靠性,最后要分配到每个元器件上去,比如每个螺丝钉的作用是不一样的,我们可用1000颗螺丝钉来做实验,做完以后用理论计算分析看可靠性怎么样。

  目前正在研发、马上要做工业示范的,是第四代技术。第四代技术就更加强调从源头也就是从基本规律来保证安全,我们叫“固有安全”。同时,第四代还强调可持续发展。三代里一个标准的核电站一年要出30吨废燃料,且还是有强放射性的,现在全世界都没办法,都搁在那里暂存,百万年、千万年它还在那里,没办法处理。第四代技术的特点是核废料可以循环回去被烧掉,做得好可以没有强放射性尾料。

  打捞一颗螺丝钉需花1000万元

  环球人物杂志:采用不同技术设计建造的核电站寿命是否不同?

  吴宜灿:一般二代的设计寿命是40年,现在三代是按照60年设计的,四代的使用时间会更长。我国最早的秦山核电站,是上世纪80年代末建成的,还有将近20年的寿命。但是,现在西方国家的很多核电站已经到40年了,发现还完好无损,所以大家就想继续用它。核电站运行成本占其电力成本的10%左右,不考虑初投资的话,相当于净赚90%,哪怕多运行一年都是不得了的产出和收益。所以,现在出现一个新的名词叫做“核电站延寿”,很多核电站都是超期服役,包括福岛核电站。

  环球人物杂志:一座核电站最多能延寿多少年?会不会有安全隐患?

  吴宜灿:一般情况下预期延到60年不是问题,有的核电站甚至可延到80年。这跟原设计和后期维护措施有关,要看原来反应堆设计时裕量有多少,材料寿命有多长,老化的程度如何等。要做各种实验分析评估,保证没有问题的核电站才能延寿。现在各个国家都把核电站延寿作为一个热点来研究。但我们在评估核电站是否可以延寿时,不只关心反应堆本身的安全,我们还关心延寿对社会、对生态、对人的安全的影响。现在媒体传播这么快,发生事故后会不会引发社会公共安全问题,会不会导致国家经济混乱……这些都需要评估。

  环球人物杂志:用二代技术建造的核电站能否升级成三代或者四代?

  吴宜灿:很难升级,只能说在某些细节上改进可确保它安全运行,很难从本质上改进。举个例子你就明白了:我们国家有座核电站,其中有颗螺丝钉松了,掉到反应堆容器里。仅为了把那颗螺丝钉从水里捞出来,就花了近1000万元。因为反应堆里面都是放射性的,人不能进去,要设计专门的机器人或者机械手把它找出来。如果不找出来,万一核电站运行中出现问题,那可能就是十亿元、百亿元的损失。改造核电站花的钱可能比重建一个还多。

  环球人物杂志:目前我国在运行的反应堆20多个,到2020年要建成100个,总量相当于美国的水平。我国的核安全处于一个什么水准?

  吴宜灿:我国的核能应用起步较晚,但引进的核安全设施和技术是一类,在国际上是排在前列的,可以说我们的安全情况到目前为止是很好的。在此基础上,我们还在发展自主产权的先进核安全技术。在先进反应堆设计研究中,加速器驱动次临界系统(英文名称ADS系统)是国际公认的最有前景的高放核废料处理方案,世界上还没有一个建成的ADS嬗变装置。核安全所目前正在进行中科院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能——ADS嬗变系统”铅铋冷却反应堆项目的设计研究工作。经过100多位科研人员3年多的艰苦攻关研发建设,核安全所已经建成了“多功能铅铋堆技术综合实验回路KYLIN—Ⅱ”。这个回路世界最大、功能最全,它的成功研制是ADS嬗变反应堆系统由物理设计走向工程化的重要里程碑。另外,我们自主研发的多款核能软件也得到国内外同行的认可。

  环球人物杂志:有没有跟老百姓日常生活相关的安全技术?

  吴宜灿:有。医学方面有我们自主研发的精准放射治疗系统ARTS。现在医学上广泛应用的放疗仪器只能大致勾勒出肿瘤的位置,放射治疗时容易误伤其他组织器官,我们正在研制的精准放射治疗系统可以精确描画出肿瘤形状,并能随着人体呼吸所造成的起伏移动位置,准确照射病灶,且不会对人体其他部位造成损害。

  环球人物杂志:搞了这么多年核安全研究,最大的挑战是什么?

  吴宜灿:我认为技术一定要重视,但跟技术同等重要,甚至更重要的,是对安全的认识。我指的安全有3个层面,一是技术上的,要把核电站做安全,包括安全设计、安全建造、安全运行。二是管理上的,福岛核事故之所以造成那么大影响,不只是因为核能技术本身,还因为管理问题。三是社会环境,要让公众认识到核能总体上是安全的,要支持这项事业的发展,核能才会变得更加安全。我们现在的情况是,民众一味地强调核恐怖,政府就会把钱一股脑儿投到技术保障上去,结果技术上很强,增加了成本,管理和认识却没跟上。

  环球人物杂志:您能理解民众采取游行等方式反对核电站上马吗?

  吴宜灿:恐惧自己不了解的东西是人的共性。上大学的时候教科书就告诉我们,核能是清洁能源,是安全的。但到底如何安全,能带来什么好处,有哪些危险,都没有进行透彻的解释和教育。这是一个社会教育问题,但现在真正做核能科普相关教育工作的,全国加起来不到1000人。我们也在琢磨怎么做出特色来,比如写科普文章、上电视台介绍、组织科普活动等。但这件事不是一朝一夕能完成的,真正要见成效也不能只靠我们,要靠整个社会。

  黄滢 姜琨