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“澄清”的澄清---AP1000的版本、审评、安全水平

来源:中国核电信息网 温鸿鈞 发布日期:2015-05-26

    3月9日,正当我国两会即将召开之时,何祚庥院士、王亦楠研究员发表了《湘鄂赣三省发展核电安全风险不容低估》的文章。4月3日在中国科学院大学举办的“院士大讲堂”上,王亦楠研究员作了《为什么不赞成在我国内陆地区建设核电站——我国核电发展必须稳中求进、确保安全》的报告。对拟在湖南桃花江、湖北咸宁、江西彭泽3个内陆厂址使用西屋公司AP1000技术的安全性,提出不同意见。其中涉及美国监管会NRC批准的AP1000设计15版和19版设计的安全水平以及我国建造AP1000的安全水平,提出质疑。把焦点引向对AP1000安全性的争论。

    审视何院士、王研究员发表文章的观点,似乎逐步从全面反核、缩小到反对中国发展核电,再缩小到反对“核电大跃进”、缩小到反对内陆建设核电,中国建的AP1000是否安全的问题,似乎AP1000的版本及其安全水平,成了问题的焦点。

    国家核电技术公司专家委员会办公室主任陈章华,在2015年3月16日中国能源报上,以“湘鄂赣AP1000核电站与美国本土的同等安全”为题发文,说是为了避免以讹传讹,介绍了AP1000设计的一些不同版本及美国NRC审批的情况,对一些不实观点作了“澄清”。

    AP1000到底有哪些版本、安全审查情况如何、安全水平如何等问题,看来还需进一步澄清。为此,笔者主要依据2008年后几年,跟踪美国NRC官网上公布的一些有关AP1000审查的情况和资料,作“澄清”的澄清。

    美国AP1000的版本和安全水平

    西屋公司AP1000设计版本,随历史沿革,先后有好几种。美国核管委会NRC先后对AP1000设计的15版和19版两亇版本,颁发了设计认证证书。15版与19版之间的16、17、18版都未颁发有关批准文件。2006年1月27日,NRC给西屋公司正式颁发了15版的设计认证证书。2亇月后,2006年3月8日,美国电力公司UnStart和田纳西河流城管理局TVA,向NRC申报建造运行联合许可证。NRC很快回复,要求西屋公司重报设计资料,要重审,重发修正的设计认证证书。2007年5月26日,西屋公司向NRC报送了新的设计资料,即16版设计,2008年9月22日又报送了17版的设计。2010年12月1日又报送了18版的设计。2011年6月13日提供了19版,是根据NRC对18版提出意见作的修正。最终经NRC批准通过,19版是个比较成熟、完整、有效的设计版本。并用原15版认证证书有效期起止点定为19版的有效期,19版把15版全部覆盖,宣布了15版证书的撤销。

    1、15版设计的深度不够,仅是研发过程中的过渡性版本,颁证条件不充分。

    NRC对重报资料提出要求,要报送AP1000的设计资料和与建设项目相关资料,包括:与建造运行许可证相关的AP1000的标准设计资料;详细设计工作中对标准设计的修改;关于标准设计的有关设计控制文件、设计过程、设计方法、设计验收规范等方面的资料;有关检验、试验、分析和验收标准等的资料(ITAAC)。

    对16版的预评认为,16版对15版作了较大修改,如稳压器、燃料隔架、仪表控制系统,新的安全分析报告、地基(硬岩及土壤)地震安全适应性等。后来的18版又提高了承受大型商用飞机撞击的能力。从上述设计版本的演变的内容深度看出,15版虽经美国NRC批准并颁发了认证证书,但还是处于设计修改过程中,尚未固化成熟的过渡性版本。

    2、NRC对颁发的15版设计认证证书是无效的、违规的、是忽悠中国的假证明。
     
    ①NRC颁发15版认证证书,从审批程序上是完备的,在法律上是有效的。但在颁发2个月后就要求重报资料、重新审查、重新颁证,可看出在颁证时就决定不执行的,就是无效的。后来颁发19版证书时,有效期对15版全覆盖,实际上就宣布了15版证书的撤销,事实上也从来没有使用过,确实是无效的。

    何院士、王研究员的文中说,AP1000的15版在美国获得安全认证时被限定“仅限在中国使用”,笔者认这个说法不正确。认证证书是美国政府颁发的国内文件,在国内有效,对国外则无法律效力,仅供参考。对中国无法律效力,仅是信则灵,相信他,就有效。

    ②为什么说NRC颁发15版认证证书是违规的呢?首先、从NRC对西屋公司重报资料的内容就可以看出,当时审查中还有很多问题没有解决,批准颁证的条件尚未具备。第二、按当时NRC适用法规(10CFR Part52)规定的设计认证规则(Subpart B)明确规定,申请书必须包括:某些事故、事件的详细分析、检查、测试、验收标准,对设计的关键功能的验证(即ITAAC)。但美国西屋电气对这些涉及安全的重大试验验证工作,想在中国首台机组调试阶段做,还没有做,提供不了相关资料,NRC也无从审查,怎么能批准颁证呢?NRC颁证违背了设计认证规则的规定。第三、西屋公司在2007年7月,给NRC提交16版设计时,仍提供不了ITAAC的有关资料,在上报资料给NRC信中建议,或者是留尾巴先批,或者等到工程建成后再批。所以说NRC颁发15版认证了证书违背了当时的法规。

    ③当时NRC五人领导小组成员之一的克莱因,在西班牙核能学会年会上说:NRC把审批的方法、资料等都教给中国同事了,应由中国自己审查并负责。言下之意,NRC不承担任何责任。那么NRC为什么要颁发在国内也不使用的国内文件,还要冒给NRC信誉造成损失的重大风险,违规审批呢?明显的是为了帮助西屋公司在中国三代技术招标中中标,开了个假证明,忽悠中国。深一层次的理解,当时媒体上有人说,这是美国政府为了围剿中国民族核工业对华核战略的一部分。

    3、NRC对颁发19版设计认证证书是修改了审批程序,降低门槛,留尾巴审批。

    2007年5月26日,西屋公司提交AP1000的16版设计资料,提出审批申请。2008年1月NRC接受申请,列入认证计划,计划于2008年3月开始,2010年3月完成。NRC初步审阅认为:涉及到AP1000的设计认证、设计控计和建造运行许可证的关闭,还发现有重要设计变更,要作全面审查,重点对设计变更审查。NRC要求西屋公司补充报送有关人因工程(HFE)、仪表和控制、管道等的技术资料。关于对ITAAC的审查,有关资料要等在中国第1台机组调试过程中的试验,西屋公司才能提供,西屋公司建议的建成后按许可证条件关闭,或现在按许可承诺处理,NRC对此未作决定。

    2011年中,NRC决定对AP1000加速审批,2011年12月22日批准颁发了AP1000(19版)的设计认证证书,纳入NRC监管条例,有效期15年,至2026年12月22日(后发文更正为至2021年2月27日,15版颁证生效时间)。

    关于ITAAC的审批问题,不能重复15版的违规了,先后于8月30日和12月1-2日,两次召开了ACRS(反应堆安全咨询专家委员会)会议,讨论ITAAC的审批问题,修改了审批程序,把有关ITAAC的审批推迟到装料运行之前,降低门槛、留尾巴批准。2013年,又通过立法手续,理顺了关系。审查关卡后移,要求在装料运行前必须通过,设置了最后期限。ITAAC审批,有关重大安全问题,审查通不过,就不能装科运行。

    4、NRC颁发两亇许可证是打开总闸门,设立分闸门控制

    2012年2、3月,NRC分别给Vogtle、VC•Summ两亇项目颁发了建造运行联合许可证。之后1亇月,通知两个项目的业主,要求补做32亇许可证修改,每个修改都需经NRC审查批准后方可实施。这就好比,打开了总闸门,又设立了32亇分闸门。遗留的问题,通过分闸门,推迟逐亇释放。第一亇许可证修改,是关于反应堆核岛基础设计的,此修改使项目开工时间推迟了约1年。这亇办法把颁发许可证的遗留问题分解,逐亇批准。这也可确保安全,但不能以此认为颁发许可证遗留安全问题全解决。

    5、AP1000总体上说是安全的,关键是遗留安全问题必须解决

    西屋公司对AP1000自己做的结论,可信度低。本世纪初,西屋公司宣传,AP1000发生堆芯严重损坏事故的频度(CDF)<5.09×10-7/堆年,发生大量放射性释放事故的频度(LRF)<5.94×10-8/堆年,比三代核电要求的<10-5和10-6,增加两个数量级,说AP1000的安全性比三代核电好100倍,是世界上安全性最好的机型。但这些结论很难让人相信,当时尚处概念设计阶段,设计还未定型;一些涉及安全的重大试验验证还未做,重大关键设备制造技术尚未解决,未经充分考验,一些关键可靠性数据是人为假定的。在工程实施过程中还暴露了西屋公司没有预想到的问题,会影响到对安全性的评价。

    国际权威机构的评估结论是可信的,总体上安全,但存在遗留问题要解决。AP1000设计已通过一些国际权威评审机构的评估,并颁发了证书。鉴于这些机构的水平和信誉,应该相信他们对AP1000的评估结论是正确的、可信的,AP1000总体上说是安全的。但评审中又都指出存在遗留的问题,必须解决。老话说:“千里之堤,溃于蚁穴”,必须把“蚁穴”找出并排除,把所有遗留问题都解决。如有关ITAAC的审查,还包括自然循环低驱动力事故遗热排出功能失效概率,涉及AP1000完全非能动安全的科学可行性的验证,屏蔽泵的设计制造攻关和可靠性的验证,英国监管机构认为爆破阀在反应堆上不能用,要找替代途径等。遗留问题的解决是AP1000安全的前提。

    6、美国在建项目的安全是有保证的,靠的是层层设防和由中国给他探路

    在遗留问题尚未解之时,核电建设项目如何确保安全是当前广为关注的重要要问题。美国在建4台机组的安全是有保证的,一是,NRC通过层层设卡控制,32亇许可证修改的逐亇审查,步步释放;在装料运行前必须通过ITAAC的审查,割掉设计认证审查的尾巴。二是,有中国在建4台机组在前面探路。

    中国AP1000的版本和安全水平

    中国引进西屋公司技术以后,逐步演变产生了儿亇衍生AP1000版本:在建项目、CAP1000、AP1000-BASED、CAP1400等。

    中国在建项目4台。中国在建4台AP1000机组,按技术转让合同,应该是AP1000的15版,当时19版还未产生。根据转让条件,若西屋公司有了新的改进,有义务继续转让,由此中国在建机组,主要的是15版,也包含部分19版的内容,是两者的混合。由于15版设计深度不够,中国设计院做了很多深化、改进,加入了中国元素。中国在建的AP1000是什么版呢?真不好说。在工程完成之后,归档总结可复原出一个设计版本,暂记作AP1000-f,AP1000的首堆工程版。

    AP1000-f的安全水平。中国在建工程由于其主要设计基础是15版设计,NRC设计审查不严格,建设工程又具有“探路”的作用,用“国核技”专家说的是“第一次吃螃蟹”,具有冒风险给西屋公司做试验的特点,而且至今还有一些遗留问题没有解决。

    符合中国条件的AP1000,CAP1000。引进外国机型技术,实现本国化后,才能推广建设,这是国际的通常做法。例如,在美国曾计划3亇项目,准备建设法国的EPR。供应商法国Areva,对EPR作了适合美国条件的修改,即US-EPR,报请美国NRC批准后才能建设。日本三菱的APWR要出口欧洲,就提供了EU-APWR设计,报欧洲核监管机构审批。

    中国引进技术,推广建设AP1000,按理应由西屋公司提供适合中国条件的C-AP1000,报中国核监管机构批准后建设。现在西屋公司提供的是适合美国条件的设计,由中国设计院自己完成,修改为符合中国条件的设计。基于在建项目建设实际,做了符合中国条件的设计修改,中国化,修改、提高、固化,提出了CAP1000的设计,这个知识产权不属中国的中国AP1000版本。CAP1000,与美国的AP1000的15版、19版、AP1000f,应同属于AP1000,但都有差别,是同属AP1000机型的不同版本。

    CAP1000的安全水平,大致同西屋公司19版相当,汲取了4台机组工程实践的经验,基础更加扎实。只要把AP1000共有的那以遗留问题解决了,就具备了推广建设的条件。AP1000-Based。2014年11月西屋公司联合中国的国核技,与土耳其的国营电力公司EUAş,就建设4台机组谈判,提出了AP1000-Based的说法。不知AP1000-Based是亇新的设计版本,还是指所有具有AP1000机型基本特征的各种版本的总体。

    CAP1400,中国在引进消化AP1000基础上自主开发的140万瓦的设计版本,具有自主知识产权。但从所含单项技术、设备的专利技术看,仍受西屋公司或其他公司的专利控制,不是完整的自主知识产权。从设计的基本理念和核心技技术而言,可看成是属AP1000-Based的一亇版本,但从单机容量规模超出了AP1000的范围,也可看成不属AP1000-Based。其设计已经中国核安全监督机构批准,但他同样存在AP1000的一些遗留问题,尚待解决。

    安全水平

    1、AP1000安全总体评价,总体上说是安全的,但还有遗留问题,必须解决。

    AP1000设计已通过一些国际权威评审机构的评估,并颁发了证书。鉴于这些机构的水平和信誉,应该相信他们的评估结论,AP1000总体上说是安全的。但在评审中都指出有遗留的问题,必须重视、解决。老话说:“千里之堤,溃于蚁穴,”千里长堤看似十分牢固,却常因一个个小小的蚁穴而崩溃,微小隐患若不给予足够的重视,就可能留下无穷后患。AP1000安全的遗留问题,有可能包含冲溃千里之堤的“蚁穴”,必须完满解决。解决了,AP1000就是安全水平较高的机型,否则就是不那么安全。遗留问题是否解决,决定了AP1000的安全水平。如美国NRC审评中,遗留的ITAAC问题,自然循环低驱动力的排热功能失效问题,32亇许可证修改问题;英国GDA审查中的51亇遗留问题,暴破阀的替代方案;欧洲EUR和机构评审中有1%(约50亇)限期18亇月改正的问题;屏蔽泵的设计制造和验证考验等问题,都必须解决。AP1000安全性的评价,有待这些问题解决,同其他机型比较后,方能做出最终判断。

    2、不同版本AP1000的安全水平,大致在同一水平上起伏。

    经美国NRC批准的19版,是AP1000最完善的版本,可作为AP1000机型总体代表,作为相对比较的基准。

    15版设计是过渡性的,已被19版取代,安全水平显然低于19版。

    中国在建机组(AP1000f),属原型、验证堆,具有探路的作用,是15版和19版的混合型,其安全水平也应在两者之间。在建4台机组的安全水平,总体上也是安全的,但必须要把所有遗留安全问题都能解决好,应像美国NRC设置32许可证修改那样,层层设卡把关,ITAAC经NRC批准后方能装料运行,以规避风险,确保安全。

    CAP1000,设计基础是在建项目实践和西屋公司进一步转让的19版设计,加上中国化的改进。其安全水平,与美国19版大致相当。如果遗留安全问题得到完满解决,可以推广产业化建设,不论在沿海或内陆,后续项目就可开工建设。

    关于最高安全标准

    在福岛事故后,我国政府多次声明,我国核电建设采取国际最高安全标准。

    国际最高安全标准,应指综合安全标准的最好,不是亇别指标的最好,也不是世界所有先进标准的综合迭加,所有先进技术指标的迭加,是很难实现,很可能是不可操作的。最高安全标准也是适当可行的,不能层层加码。笔者认为,国际原子机构的法规标准,国际核安全公约CNS要求,并参照作为三代核电标志的美国URD和欧洲EUR,这就是最高标准。亇别国家为符合它自身特点制定的具体规定,亇别机型开发商自己规定的特殊企业标准,都不应列入国际最高标准。

    满足最高标准的机型可以有多亇,不是唯一的。中国华龙一号,已经国际最高权威机构,国际原子能机构审评(GRSR)通过,这就是满足国际最高标准。法国的EPR、俄罗斯的AES系列等,也都满足最高标准。西屋公司的AP1000,把种种遗留问题解决后也就满足最高安全标准了。

    何院士、王研究员认为中国CAP1000安全水平与AP1000的19版有差距,不满足世界最高标准的要求。笔者认为AP1000的19版设计,不是世界最高安全标准的代表,它也只有经过工程整体验证,遗留问题得到解决后,才能满足最高安全标准。AP1000的19版,不是最高安全标准的代表。各种机型的安全水平,应跟国际原子能机构的标准规范比较,符合最高标准的机型,可以有多种。

    结论和建议

    1、结论:

    ①西屋公司AP1000的15版,是将要成熟,但尚需补充、深化的研发过程中的版本。NRC颁发认证证书是不算数的,被后来19版的证书覆盖撤销了。

    ②西屋公司AP1000的19版,是亇完善成熟的设计。但尚有一些重要的遗留问题,有待进一步完成试验验证。NRC颁发的认证证书,真正具有法律效力。但完整的审批工作,尚未完成,要在工程建设装料运行前继续完成。

    ③AP1000总体上说是安全的,但尚有遗留问题需要解决。AP1000革新型改进产生的“先进技术”,若未经验证,不仅不是先进,更是安全隐患。遗留问题必须解决,只有解决后,才能满足国际最高安全标准。不同版本的安全水平,总体上共性上说,是一致的,但也有差别。

    ④我国核电产业化建设,要采用符合国际最高安全标准的机型,按最高安全标准要求,推进核电技术和产业化发展。对最高安全标准要有个科学的解释。符合国际原子机构的法规标准,国际核安全公约CNS要求,参照作为三代核电标志的美国URD和欧洲EUR,这就是最高标准。不是世界所有最高要求的综合,更不是选定某亇机型定为最高安全机型,实行机型垄断。

    ⑤中国在建4台AP1000工程,是AP1000机型发展的探路者,与购买成熟机型的工程建设,有原则差别,利用未经验证、审批通过的技术设备,在安全问题尚无明确结论条件下施工建设,具有较大的技术、安全、经济风险。
     
    2、建议:

    ①聚精会神的把AP1000在建项目建设好。攻克关键设备设计制造关,如屏蔽泵必须经过全寿期运行免维修的可靠性验证,不能带病上岗;在三门1号机调试中,协助西屋公司做好实验、试验、验证工作,完成完全非能动的科学可行性验证,切掉美国AP1000核安全审批遗留的尾巴(ITAAC);完成整体验证和设计中国化标准化。

    ②为确保中国在建AP1000工程的安全,严把两亇关卡:一是、ITAAC未经美国NRC审批通过,意味着尚有安全问题没有解决,我国绝不能冒险装料运行。二是,在完成包括首次换料在内的运行全周期的安全考验之前,主要关键设备未通过约10000小时的运行考验,后续项目就不能开工建设。通过运行全周期考验,充分暴露查找可能的蚁穴,予以排除,才能确保安全。

    ③坚持既定的一种堆型、多种机型、多种品牌,在平等竞争政策环境下自我发展的技术发展方向,便于适应市场的多种需求,促进核电多元化发展。为此,相应制订配套政策,建立平等竞争的政策环境。简政放权,机型选择权归还业主,由业主自主选择机型品牌。取消引起不平等竞争的“优惠导向”政策。例如:发展AP1000为国家技术路线,内陆核电必须建AP1000,华龙一号是出口机型等。

    ④我国核电产业化建设,要采用符合国际最高安全标准的机型。中国华龙一号,已经国际最高权威机构,国际原子能机构,审评(GRSR)通过,满足国际最高安全标准。引进AP1000技术的研发的CAP1000、CAP1400,要尽快解决AP1000的遗留问题,符合国际最高安全标准。

    ⑤华龙一号示范工程建设,建设好国内、国外推广建设的根据地。华龙一号属渐进改进机型,渐进型机型产业化发展,不要求必须建设验证示范工程。如果进展顺利,可在示范工程建成前,适当开工建设后续项目。

    ⑥我国发展核电坚定不移,向内陆扩展决不动摇。但要有耐心,再等一等,给一段创造条件的时间,自主三代的华龙一号得到一定进展,AP1000存在的遗留问题得到解决,即可起动。

    ⑦CAP1400做好示范工程建设准备。攻克关键设备设计制造关,在三门1号机上,西屋公司的AP1000实验、试验、验证工作完成,对AP1000有关ITAAC的问题通过美国NRC的审批,完全非能动安全科学可行性得到验证之后,再开工建设。

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