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中国有多大可能发生重大核事故?

在世界核电运行事故记录的基础上,物理学家何祚庥用“经验概率论”的方法,分析了中国出现重大核事故的“或然率”。他认为,如果中国坚持在2015~2020年再建30座“第三代”核电站,将在2030年前,“最可几”地出现一次重大核事故。

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何祚庥表示,“大跃进”的发展模式恐让核事故的“可能性”转化为“现实性”。图片来源:hedianzhan.baike.com

世界核电运行的历史事故规律

一些核电工作者过分信赖理论计算。“理论”上可以“算出”很多数据,但只有经过实践的考验后,才能判断其是否正确。核反应堆的运行时间计算单位,是“堆年”(一个反应堆运行一年即为堆年)。现已运行14767堆年的443座“第二代”核电站中,共出现过23起堆芯熔化事故。也就是说,出现堆芯熔化事故的事故率是624堆年/次(14767/23)。

而按照设计要求,应该是2×104堆年才出现一次堆芯熔化事故;实际事故概率是“理论”概率的32倍(2×104 / 624)。

也许有人认为这样的批评不公正。因为在23起堆芯熔化事故中,有17起是人为因素导致堆芯熔化,而人为因素不可估算。但是,在人们做重大“决策”时,是不能不考虑到人为失误因素的,因为人为失误是不可避免的。

其实,即便扣除人为事故,不难算出技术事故造成堆芯熔化率是2461堆年/次(14767/6),仍比理论设计值大出8.1倍(2×104 / 2461)。这也就是说,“实验”值比“理论”值要大一个数量级。

如果以“经验概率论”的方法,来分析世界核电运行中出现事故的情况,在全球范围,平均运行4922堆年,必定“或然”地出现一次“大”核事故。

美、俄、日的前车之鉴

美国和前苏联出现大事故的时间分别是267堆年和162堆年,日本是1442堆年。

三喱岛事故发生时,美国共有52座核电站,运行267堆年;亦即平均仅运行了5.1年(267÷52),就出现重大核事故。而切尔诺贝利事故的发生,仅是前苏联核电平均运行167÷47=3.5年之时。

而日本出大事故时,共拥有55座核电站、运行堆年是1442堆年;也就是说:平均每一核电站运行了1442÷55=35年后,出现了一次大核事故。和美国前苏联相差6~10倍之多!

分析美国和苏联相继在早期即出现重大事故的原因是:一是美国早期运行的核电较多,超过了50座,样本越大,出现事故的机会越大。二是美国是世界上第一个出现大事故的国家,早期管理运行经验未免不足。至于前苏联也出现重大核事故的原因,就还要多加一条,前苏联核电技术设计有重大缺陷。

自此以后,世界各国均在安全技术和运行管理上,做了一些改进。公允一些说,“改进”最大的是美国,一是大幅度延缓了发展速度,卡特时代后又完全停止了所有“新建”项目。二是改善技术,大幅度减少出现事故的风险。三是十分关注研发“新型”核电站。经过约20多年的努力,美国设计出在“理论”上可能是更安全的AP1000型核电站。四是美国仍积极“输出”核电技术,以便在别的国家,冷静地观察它们的安全性能。五是加强“安全”管理。

在这些重大措施后,自1979~1986年后,美国和苏联未再出现大的核事故。

汲取了前人教训之后,日本核电尽管起步较晚,仍然在运行到1442堆年时,出现了重大核事故。

世界上,拥有50座以上核电站、尚未出现重大核事故的唯一国家是法国。58座核电站已运行1519堆年。

究其原因,法国是有核技术传统的国家,一直注意独立研发核技术,拥有比较完善的核废料后处理技术,又是首创MOX燃料的研发者,有一整套系统开发核能的较完整政策。除此之外,还是地震极少、风调雨顺、气候温和等自然条件极好的国家。

即便是如此天时、地利、人和,法国距4922堆年/次的“或然”判断,也还有一段距离。法国核电必须再运行3403堆年,也就是在不新增核电机组的情况下运行(4922-1519)÷58=58.7,不发生重大核事故,才能说已推翻上述“或然”判断。

有相当一些人“预言”法国很可能在“不久的将来”出现一次重大核事故。原因是法国对待穆斯林或阿拉伯国家的政策可能诱发核恐怖事故。自福岛事故发生后,法国各核电站普遍加强了戒备,是否足以保证在今后近60年内不出重大核事故,尚未可知。

中国核电还能“安全”多久?

中国已建成15座核电站,2015年将建成41座核电站,其中有引自法国、俄罗斯、美国、加拿大多个国家研发的、不同类型的核电站,还包括中国研发的核潜艇动力改装而成的秦山核电站。总体上均属“第二代”核电技术。

预计到2020年,中国将拥有71座核电站。按照以上计算得出的4922堆年来推算,在今后运行的69年期间,中国将“或然”地发生一次大型核事故。

如果以原定2015年完成41座核电站为基准,可以逐项分析中国的可能性。

在技术水准上,可以认为中国的核电技术,已接近世界上主流水准,并且都奉行大体上相同的设计规范、安全管理“规范”和安全运行“准则”。但为了降低经济成本,中国的设计往往在“安全”标准上打“8折”,在过去设计中,其设防震级就比日本“低”;经验的积累,也比日本差很多。

中国工程院钱绍钧院士就再三强调,“核电安全性完全依靠经验,除非有若干堆年经验的证实,否则……不能代表更可靠更安全。”日本运行的堆年,至少是中国运行堆年的10倍。

中国出现灾害的自然条件和日本处于同一水平;职工素质远逊于日本。

中国核电技术人员,在设计水平上不比国际平均水平差,当然也不会超过国外水平,但设计经验赶不上日本。在“堆年”管理经验方面,远赶不上别的国家。

假如以日本的实验数据为参照系,中国将在公元2050年左右(2015+1442÷41=2050)“最可几”地出现一次大核事故。“最可几”是一个概率论的概念,指“或然”出现的大核事故的时期,以“最可几”时期,开始出现大核事故的几率最大。

如果中国坚持在2015~2020年“再建”30座“第三代”核电站,其风险概率就迅速增加!由于世界上尚没有建成任何一个AP1000型核电站,也没有任何运行堆年的经验。有可能用作参照系的就是“三喱岛事故”的267堆年或切尔诺贝利事故的162堆年。姑且取267堆年的“实验”数据,30座核电站运行的年数是267÷30=8.9堆年。也就是自2020年起,中国将在2030年前,“最可几”地出现一次重大核事故。

也许有人认为,“理论”上的“第三代”核电站,要比“第二代”更安全。其实,这一30座核电站的“重启”,都是未经运行考验的“第三代”核电站。它们均建在内陆地区,均有干旱缺水问题。已通过环评的几座“第三代”核电站,如江西省彭泽的6座,湖南省桃花江的6座,在通过环保评审时,均有弄虚作假行为,而且国家核安全局不予纠正。

所以,为谨慎起见,其更好的选择是将“上限”定为41座核电站。按现在规划,中国预期在2015年前,建成41座核电站,其中有4座核电站属第三代AP1000型,其余均为第二代核电站,所以可用出现的大核事故的1442年为参照系。

为什么美国和前苏联都在“早期”相继出现重大事故?除“早期”大建缺乏运行经验,安全性能尚不十分成熟的核电站以外,一个重大原因是“冷战思维”,双方都冀求在核电领域,争夺“世界第一”。

现在中国的核电决策层,也出现了类似苏美“争霸”时期的心态,他们要在2050年“超过”现有世界总数的443座核电站,建成400~500座核电站,居“世界第一”!

我们只能评估为“大跃进”思维!按照这种思维模式发展下去,很可能这里计算的“可能性”转化为“现实性”。

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匿名 | Anonymous

好文章

我认为,中国的核出口野心或许会将安全问题晾在一边。

Excellent article

I believe that China's nuclear export ambitions may put safety on the back burner.

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匿名 | Anonymous

记者算数有问题吧

一开始的624就算错了,应该是642,更不用说后面的数字完全是乱凑的,不仅数字错误,单位也弄错,毫无意义

the author couldn't count

He wrongly count 624 (should be 642) in the beginning, let alone he randomly put together the following figures with wrong numbers and units. It's meaningless.

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匿名 | Anonymous

James Richard Tyrer

Treating this as a stationary stochastic process is nonsense. To start with, the Fukushima incident was caused by a 500 year tsunami. That makes that data point an outlier. The main issue is that, in general, this is not stationary. The safety of nuclear power plants continues to improve. The RBMK at Chernobyl was actually dangerous if not operated carefully. Operators that didn't know what they were doing actually blew it up. The GE BWRs at Fukushima were safer but they still had the failing of 20th Century Light Water Reactors that if they lose electrical power, they melt down.

The newer reactor at Three Mile Island did better in a loss of coolant event. There was fuel damage and the reactor was a write off. However, there was no harm to the public except that the media scared them.

Now we, and China, are building AP1000 reactors that don't melt down in these situations. In fact, if they had been at Fukushima, there would have been no problems. Even if there had been a total loss of electric power, there would have been no meltdown as low as the fire department could keep bring them water after three days. That shouldn't have been a problem.

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匿名 | Anonymous

China and safety

Three Mile Island was expensive, as was Fukushima, but had small consequences for health and no deaths (apart from the evacuation of Fukushima, which was a result of irrational fear rather than radiation).
Chernobyl had no safety and was the exception.
Chinese must see that their reactors are equipped with a well designed ventilation and filtering of the enclosure, in case an accident happens. Then the damage will be minimal-