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三门和海阳核电厂腹地探秘 ——我国第三代核电厂系列报道

发布时间:2018-03-26 12:08:29   来源:    浏览次数:306

◎本刊记者  季天也

1月8日至10日,《环境与生活》记者先后来到浙江三门核电厂和山东海阳核电厂,在工作人员的带领下深入反应堆厂房内部,和国内最新一代商用核电机组来了一次亲密接触。浙江三门核电厂和山东海阳核电厂,各自规划建设6台百万千瓦级核电机组。两座核电厂的一期工程各有两台机组(即1号、2号机组),采用美国西屋公司研发的第三代核电技术AP1000。记者此次参观的三门核电厂1号机组和海阳核电厂1号机组,已经通过了国家核安全局的审查,具备装载核燃料(下简称装料)的条件。】

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浙江三门核电一期工程全景

  • 外景篇——如临科技产业园

三门核电厂所在的三门县,位于浙江省台州市北部沿海,与宁波市南部接壤。1月8日傍晚,《环境与生活》杂志记者从距离核电厂140余公里的宁波栎社国际机场乘车,沿途淅淅沥沥地下着小雨,空气清新、道路整洁,到核电厂只用了不到两个小时。虽说记者坐的是核电厂内部用车,但到园区大门口,还是要等保安核实后才能放行。当然,这仅仅是核电厂最基本的安保措施。接待记者的三门核电工作人员介绍,我们现在进入的只是核电厂的厂前区,是生活和办公的地方,即将下榻的酒店就在这里,和反应堆厂房所在的主厂区相距不远。

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三门核电厂厂前区,正前方是主办公楼。    季天也/摄

第二天一早,记者拉开客房的窗帘,温暖和煦的阳光已经烘干了被雨水湿润的地表。正对窗户的是三门核电高大的办公楼,左前方远处一排排橙色屋顶的六层板楼是现场值班宿舍,近处则是职工活动中心,都建在一片矮山的脚下。喷泉、绿地、停车场规划得井然有序,四季常绿的江南草木更是给厂区增添了几分苍翠。如果不是右前方500〜1000米处两座醒目的核岛(反应堆厂房),这里更像个高科技产业园区。

海阳核电厂所在的海阳市,则位于烟台市南部,青岛市东北方。虽然海阳市的行政区划属山东烟台市下辖县级市,但烟台市区在胶东半岛北岸,海阳核电厂在胶东半岛南岸。《环境与生活》杂志记者从青岛流亭机场乘车到达海阳核电厂大约120公里,花了1.5小时。最后十几分钟车程是一段人车稀少的滨海路,远远就能看到核岛厂房矗立在海边。路的尽头是海阳核电厂园区大门。令记者意外的是,路北侧不远处就有一片村庄,离园区西北外沿不到一公里。

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海阳核电厂鸟瞰

和三门核电厂一样,进入海阳核电厂园区大门同样要过门卫这一关。记者看到大门口备有粗壮的X形阻车护栏,可以抵御强行冲卡的车辆。园区内各种建筑物、功能区、交通设施和植被同样规划得整整齐齐,只不过这里没有山地,园区内道路平坦,视野开阔。这里地处华北,正值数九寒天,比江南的三门核电厂相比少了一些绿意。

  • 进门篇——持枪武警常驻,安检比机场严



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PPE(个人防护用品)领取中心    季天也/摄

在核电厂的厂前区,记者和其他参观人员可以在厂区里自由走动,只是没有员工卡没法进入办公楼等建筑。但核岛所在的主厂区就大不一样了。应核电厂方面的要求,《环境与生活》记者出发前就提交了身份信息,用来办理进厂通行证。到了核电基地,记者还要阅读一份《参观人员进入辐射控制区安全声明》,主要是一些关于电离辐射剂量控制的相关提示和禁忌。签字确认之后,工作人员让记者穿上了劳保服,包括安全帽、护目镜、反光背心和鞋袜。值得一提的是鞋,虽然看起来就是一双普通的黑皮鞋,但鞋面的内衬有一层坚硬的钢板,起到防砸防穿刺的作用,脚感比篮球鞋还要厚重。而安全帽的颜色还反映了厂区的人员身份:在三门核电厂,橙色代表三门核电员工;蓝色代表核电厂各个承包商;红色代表安全员。记者这样的访客则统一戴白色安全帽。整装完毕后,核电主厂区的参观之路才算是正式开始。

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三门核电厂主厂区的十字双旋门

从厂前区到核岛厂房内部,要经过三道门禁关卡,每一道门都要先刷记者自己的通行证,再由工作人员授权才进得去。只不过三门核电厂的授权方式是4位数字密码,而海阳核电厂是工作人员刷他的卡进行确认。这些门禁都是带身份验证装置和电子密码锁的十字双旋门,不仅坚固,而且从设计上保证了每次开门只有一名持证人进得去,蹭别人卡进门是不可能的。

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三门核电厂的辐射控制区参观证    季天也/摄

根据实物保护(详见本期《环境百科》)纵深防御体系的要求,核电厂主厂区划分为3个区域,从外到内依次是控制区、保护区和要害区,安保要求依次增强。第一道门是主厂区大门,也就是控制区边界的出入口,边界由一道感应铁丝网围栏与厂前区相隔。一碰就会报警。从这里开始,记者自己的所有摄录设备就不让用了。

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这个位置既是控制区边界也是保护区边界,所以一共可以看到3层感应铁丝网,一碰就会报警。

第二道门是保护区的出入口,这里有持枪武警驻守,外围设有两道感应铁丝网,并且两层网之间设有五六米宽的隔离带。记者在这里要过安检关,不光打火机等火种材料不能带进去,所有金属物品也要掏出来接受检查,就连食品也不能带,检查的细致程度比机场安检更甚。过了这道门,就可以通往核电厂的各个主要厂房。三门、海阳的厂区都建在海岸线上突出的小半岛区域,因此三面环海,海风较大,但地面却看不到明显的灰尘。

带记者参观的三门核电厂工程管理处副处长王垣边走边介绍,形似饮水桶的高大圆柱体状混凝土建筑,就是AP1000核反应堆所在的核岛厂房,核燃料在这里将核能转化成蒸汽的热能。

混凝土结构的外墙(安全壳)有1米厚,是反应堆最外围的实体安全屏障,内侧还有一层40多毫米厚的钢制安全壳。核岛旁边又长又扁的长方体钢结构建筑是汽轮发电机组所在的常规岛厂房,在核岛被加热的水将热能传给来自常规岛的水,使其转化成水蒸气推动汽轮机旋转,从而驱动发电机发电,这部分既不产生也不带有放射性,常规岛的厂房和设备同火电厂没有本质区别。

第三道门是要害区的出入口。这一区域的核心厂房就是核岛,核燃料、反应堆压力容器、冷却剂主泵、蒸汽发生器(下简称蒸发器)等主要设备都集中在此。进入核岛的第一个区域就是更衣室和辐射防护值班台,再往前就属于辐射控制区(有核区)了。

  • 更衣篇——全身只有内衣不用换

进入有核区,《环境与生活》记者必须在更衣室把进主厂区之前穿戴的所有防护用品统统脱掉,暂存在更衣柜里,再换上这里提供的鞋袜、连体服、手套和头盔。

换装连体服,意味着要把身上所有从外面穿戴进来的衣物和防具脱到只剩内衣裤,再全部换上核岛辐射控制区提供的衣服,包括袜子、安全鞋、秋衣秋裤、专用连体服、手套、安全帽和类似手术帽的纸帽,其中连体服的裤管和衣袖都是收口设计,领口的扣子也必须扣满,纸帽必须把头发完全拢在里面,这样基本上就把体表所有能遮住的地方都遮住了。着装完毕后,记者在值班台凭事先办理的“辐射控制区参观证”换取电子个人辐射剂量仪(EPD-G),将其别在连体服胸前口袋里。这个仪器负责监测γ辐射带给人体的累计剂量,可以精确到0.001毫希沃特(mSv,简称毫希)。记者明白,之所以只考虑γ射线,是因为α辐射和β辐射在空气中射程短、穿透力差,加上衣物遮挡,对人体辐射剂量的贡献可以忽略不计。此外,更衣室还配备了饮水机和卫生间,因为辐射控制区是不能喝水和上厕所的,工人口渴和“走肾”的需求都得在更衣室解决。

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《环境与生活》记者参观辐射控制区时,佩戴的电子个人辐射剂量仪。

等到离开辐射控制区前,还要先经过手脚污染监测仪和全身表面污染监测仪的扫描,检测身上有没有被放射性污染。当然,现在核燃料还没“入住”,整个核岛其实没有辐射,所以记者很快就以“没有污染”的结果通过了检测,之后就可以脱掉鞋子、安全帽、纸帽和手套,分门别类投进相应的回收桶里。交回个人辐射剂量仪时,记者看到上面的读数依然显示“0.000mSv”,确实没受到辐射。

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三门核电厂1号机组的全身表面(放射性)污染的监测仪

但如果探测出有污染,值班台会把当事人的名字和辐射剂量仪的读数记录在册,被污染的衣服或物品就作废了,并按放射性废物来处理,这也是外面的衣服不能穿进辐射控制区的原因之一。带记者参观的海阳核电厂运行部主任工程师王俊鹏告诉记者,脱掉被污染的衣物也是有讲究的:当脱掉其中一只手套,需要用裸手脱另一只手套时,要把手指伸进手套内侧捏住,再把另一只手从手套抽出来,脱衣袖的时候也是这样,总之就是避免手部直接接触衣物表面。不让放射性逃出核岛或辐射控制区,尽最大努力避免个人接触不必要的辐射,是核电厂安全管理的底线。王俊鹏还告诉记者,即便是没有受到污染的防护服,洗涤过程也要防止被污染,洗后的废水也要进行放射性监测,达标才可以按规定排放。

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没受放射性污染的衣物回收桶,这里的衣物洗涤后可循环使用。

三门和海阳的这两个1号机组的反应堆,目前还没有装料。在尚属无核环境的核岛内,早早执行这些辐射防护手段似乎没必要。何况工人中午还要吃饭,每天至少要两次穿脱防护服,势必影响工作效率。但两座核电厂从一开始就“矫情”地按照有核状态来着装和工作,足见保守、谨慎、照章办事早已成了核电人的职业习惯。

  • 主设备篇——事故72小时自动控制

跨过一个又高又厚的门槛,记者算是正式进入辐射控制区了。根据辐射水平的不同,控制区被进一步细分为四类子控制区,辐射水平由低到高分别是绿区、黄区、橙区和红区。辐射剂量率在0.0075〜0.025毫希/小时为绿区,0.025〜2毫希/小时为黄区,2〜100毫希/小时为橙区,超过100毫希/小时为红区。厂房里的各种闸门都十分厚重,门前地面铺有粘尘垫,既为了保护精密仪器设备不致蒙尘,也能防止灰尘颗粒飘在空中被中子辐射活化成放射性尘埃,从而污染服装甚至被吸入体内。

进入核心厂房,记者有幸目睹了各个主设备的真容,包括反应堆压力容器、稳压器、蒸发器、主泵、主管道和爆破阀等等。其中反应堆压力容器位于整个核岛的中心,嵌在一个巨大的空水池中。核电厂运行后的装换料期间,水池里会注入含硼的水,起到冷却反应堆和屏蔽放射性的作用。换料完成后水池内的水会被转移,再扣上压力容器盖。水池上方空旷通透,可以看到钢制安全壳构成的穹顶下方,挂着一台巨大的环行桥式起重机,是为厂房内重型设备的安装和维修的,简称环吊。

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海阳核电厂运行部主任工程师王俊鹏(右1),正在讲解AP1000机组全新的安全机制及其优势。

压力容器好比一口高压锅,假如发生反应堆失水事故的话,AP1000机组设计了3套自动注水装置向“锅”里补水,只要确保锅里有水,锅也就不会烧坏了;另一方面设计了一套外置喷水装置给钢制安全壳的降温减压。在事故后的72小时内,这套系统的运行不需要任何人为干预,整个过程不需要用电和其他能源驱动,因此被称为非能动安全系统,这也是AP1000作为第三代核电技术最重要的安全性革新。

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AP1000机组核岛厂房顶部设有非能动冷却水箱,明显不同于现役第二代核电厂的穹顶造型。

蒸发器、主泵、主管道和爆破阀位于核岛厂房下层。蒸发器可是个大家伙,形似一个立放着的长征火箭,有22米高,内径4.1〜5.3米,重达600多吨,下方与两台主泵相连。主泵的作用就相当于心脏,驱动反应堆冷却水的循环,把反应堆加热过的水送进蒸发器进行热交换,降温后再回到反应堆重复这个循环。每台机组配2台蒸发器,4台主泵。

值得一提的是,厂房下层的地面和台阶全是钢架结构,过道的走向十分复杂,爬上爬下、蜿蜒曲折、岔路极多,紧挨着大大小小的管道和钢梁,仿佛电影《终结者2》里最后的炼钢厂。比起防高空坠物,戴安全帽更重要的用意其实是避免磕头。如果没有工作人员带领,迷路都在所难免。

工作人员告诉记者,核电厂十分注重经验反馈制度,好似一个局域网,每个人遇到任何微小的异常,都会及时“上传”,同事、工友之间互通有无。用海阳核电运行部主任工程师王俊鹏的话说,“今天某某人上班(在某处)摔了一跤,明天全厂就会通报,提醒大家小心。”如此一来,他人吃一堑,自己也能长一智,任何一处微小的不足或隐患都能早发现、早解决。

【环境百科】

压水堆核电厂发电原理:

核燃料在反应堆内发生核裂变,产生大量热能,高温高压的一回路冷却水受主泵推动,流经反应堆带出这些热能,到蒸汽发生器中的U型管,通过管壁传热,把管壁外的二回路的水加热成蒸汽。换热后被冷却的一回路水又被主泵送回反应堆重新加热,再进入蒸汽发生器。二回路的蒸汽则推动汽轮机与发电机转动,将热能转化成电能。之后蒸汽进入冷凝器冷却成水,重新返回蒸汽发生器再次被加热。

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压水堆核电厂的发电原理示意图

(如需要转载,请注明作者及转自《环境与生活》杂志)

责编:季天也

网编:吴燕芳