從設計上確保安全

1942年，在芝加哥大學運動場的看臺下，發生了第一次自持核鏈式反應。在一個木制框架中，石墨塊與鈾穿插在一起構成了“堆”——核反應堆。上方，一根控制棒掛在一根繩子上，一名身穿防護服的男子站在旁邊，準備在發生任何故障時用斧頭砍斷繩子。控制棒會落入反應堆堆芯，停止鏈式反應。這名男子是世界上第一個核安全系統的化身。

在隨后的幾十年里，安全影響了反應堆的發展，從20世紀50年代的原型堆和60年代的商業化動力堆，到20世紀90年代出現的先進設計。今天的反應堆與最初的斧頭人相去甚遠，其設計和系統確保了高水平的安全。

新一代核反應堆包括一些已經投入運行的反應堆和尚未部署的反應堆設計。原子能機構將先進核反應堆區分為漸進型反應堆和創新型反應堆，兩者均汲取了2011年福島第一核電站事故的經驗教訓。漸進型反應堆改進了現有設計，保持了經驗證的設計特征，而創新型反應堆采用了新技術。

大多數漸進型反應堆都可在市場上獲得，并且已經并網。與傳統反應堆相比，這些反應堆的基本安全方案基于采取強化縱深防御戰略，通過更加強調固有安全特性和非能動特性，減少對操作員干預的依賴，以盡量減少事故風險。

創新型反應堆吸收了在使用冷卻劑、燃料、運行環境和系統配置方面的根本性改變。一些創新型概念正被考慮在未來10至20年內部署。

原子能機構核電技術發展處處長Stefano Monti說：“從技術角度看，[創新型反應堆]有很大不同，因為它們通常不使用水作為冷卻劑。”他補充說，從物理角度看，不同的冷卻劑也改變了提取熱量的方式以及產生和維持核裂變反應的方式。

例如，鈉、鉛和鉛鉍或氣體冷卻的先進快中子反應堆，使用能量高得多的中子來引起裂變。快中子反應堆的設計目的是提高燃料效率，從而減少高放廢物。原子能機構安全評定處處長Vesselina Ranguelova說：“從安全角度看，由于發生事故的可能性和放射性后果都有所降低，與它們的運行相關的風險非常低。原子能機構的先進反應堆信息系統提供了所有這些類型的先進反應堆的詳細技術和安全信息。

去年，世界上第一座先進小型模塊堆在俄羅斯部署，許多創新小型模塊堆正在開發中，以供近期部署。在全球范圍內，約有70個小型模塊堆概念和設計，阿根廷和中國的兩座小型模塊堆已處于建造后期階段。

從福島事故中汲取的教訓使國際安全要求得到顯著加強，這些要求將體現在先進反應堆的設計中，從而使發生具有嚴重放射性后果的事故的可能性極低，并且一旦發生事故，從實際上消除放射性后果。

小型模塊堆的概念驗證，要求供應商在開發和評價縱深防御戰略的基礎上，證明反應堆控制、堆芯冷卻和反應性限制等基本安全功能的有效性。

例如，美國紐斯凱爾電力公司設計了一個模塊化輕水堆，將蒸汽生成和熱交換組件集成到一個單元中，預計將在2027年部署。“現有核電機組目前面臨的主要安全挑戰集中在清除殘余（衰變）熱和保持反應堆冷卻的能力上，”紐斯凱爾電力公司監管事務經理Carrie Fosaaen說，“紐斯凱爾電廠的總體設計采用了更簡單的系統，這排除了對現有核設施目前所需復雜配置的需要。”

鑒于創新的性質，引入非能動和其他創新的安全特性對監管提出了挑戰。監管機構的任務是核實設計者的安全聲明，這可能需要額外的研究和分析來評價新設計。

“為了論證設計安全，需要對所有電廠狀態——正常運行、預期運行事件和事故工況——進行全面評定。在此基礎上，可以確定設計抵御內部和外部事件的能力，并證明安全特性的有效性。”Ranguelova說，“雖然創新設計很有前景，但必須輔之以監管機構健全的安全評定和許可證審批過程，以支持其利用和部署。”

原子能機構正在評估現有原子能機構安全標準可在多大程度上適用于創新技術。“我們的安全標準是技術中立的。然而，它們大多是利用反應堆的運行經驗制定的，這些反應堆大多是水冷反應堆。”Ranguelova補充說。盡管這些標準原則上是中立的，但對于某些或所有類型的小型模塊堆來說，實施起來可能會有所不同。

Ranguelova說：“存在一些差距，我們還需要制定更多的導則或支持文件，以便將這些標準適用于創新技術。”原子能機構預計將在2022年發布一份關于原子能機構安全標準對小型模塊堆技術適用性的安全報告。