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美国核电为何被评为最安全产业

发布时间:2018-10-10 10:34:40   来源: 卓异    浏览次数:306

◎特约撰稿 卓异

【说起核电,许多人会跟核泄漏甚至核爆炸联系到一起,对核电运营的安全性有质疑。不过,美国作为商业运行核电的“老大”,应用核电时间最久,核电站也最多,但其核电业却被评为最安全的产业之一。那么,美国是如何保障核电运营安全的?】

美国核电为何被评为最安全产业:期待最好的结果,准备最差的情况

人们在南加州圣奥诺弗雷(San Onofre)核电站附近海滩冲浪休闲

核管会有权直接关停核电厂

在电影和体育等领域,美国人推崇“出格”的个人英雄主义,但在政治、经济、民生等领域,美国人很注重完善规章制度,用来规避不确定因素可能带来的风险。笔者认为,美国核电安全归根结底源于安全保守的标准体系,和一板一眼的监管机制。

美国核管制委员会(U.S. Nuclear Regulatory Commission, NRC)是联邦政府的一个相对独立机构,直接对总统负责,接受国会监督,其任务是保护与核能有关的公共健康和安全。看国内中文多译为“美国核管理委员会”,但根据英文“Regulatory”的词义和该机构的职责,笔者认为翻译成“管制”更恰当。

美国核电为何被评为最安全产业:期待最好的结果,准备最差的情况

美国核管会徽章 图片来源:美国核管会网站

美国核管制委员会(下简称“核管会”)根据1974年的能源重组法案成立,1975年开始运作,其职能包括监督反应堆安全,颁发反应堆及放射性原料许可证,以及监管乏燃料的储存、安保、回收和处置等。核管会通过检查可以罚款,甚至直接关停核电站。核管会制定了堪称工业界的最高安全标准,且每家核电厂运营还要优于这些标准。核管会制定的涉核安保标准,也得到了素以严苛著称的美国国土安全部的认同。

美国核电为何被评为最安全产业:期待最好的结果,准备最差的情况

美国核管会驻京纳(Ginna)核电站检查员道格拉斯·多德森借助镜子检查设备底部。

核管会检查员不得和工人有私交

核管会向每个核电厂派驻至少两名检查员,可随时随地在工厂检查任何事项,运营方不得拒绝。检查员不住在工厂里,但必须住在附近社区,他们不能与核电厂员工发展私人社交,而且每7年必须更换一次常驻的核电厂。“我们在这里是为了维护健康和公共安全,希望与我们正在检查的电厂及员工保持专业的工作关系,不想损害我们的诚信,哪怕是可能影响我们诚信的看法。”核管会驻电厂检查员布兰顿·雷耶斯(Brandon Reyes)对美国媒体透露。此外,核管会还定期分析全球各地的涉核活动,以确定美国核电行业可能的改进措施。

行业组织的作用不容忽视

除了隶属于美国联邦政府的核管会,一些行业组织在美国核电安全运营过程中,也起到不可忽视的作用。

美国机械工程师协会(ASME),成立于1880年,当年许多蒸汽锅炉和压力容器频发故障,应运而生的该协会是美国历史最悠久的标准开发组织之一,也是一个工程学社团,还兼有研发组织、游说集团、教育机构等多重角色。作为一个标准开发组织,该协会在压力技术、核电站、电梯/自动扶梯、建筑、工程设计和性能测试等领域,持续开发和维护包括核电行业标准在内的近600种规范和标准,并在100多个国家广泛使用。笔者作为美国机械工程师协会地方协会的组织者,也参加过一些年会和培训,深感负责制定核电行业标准的部门,可能是该协会最一丝不苟严肃认真的部门,当然也是收入较高的部门,只是成员年龄普遍偏高,新生力量不足。

核电运营研究所(INPO)是美国一个由核电厂资助的行业组织,成立于1979年,旨在设定核电行业内的绩效目标、基本标准和指导方针,促进运营机制的改善和核电厂之间经验共享。核电运营研究所定期评估各核电厂,调查核安全的各方面,并把优势和不足都总结出来与各核电站分享,以共同提高。核电运营研究所对核电厂评估的结果不向公众披露,它在对各核电厂评估之后,按1到4分来打分,其中“INPO 1”是最好的分数,而“INPO 4”则代表有严重运行问题,相关核电站必须加以整改。

1986年,苏联发生切尔诺贝利核事故,世界核电运营受到极大质疑。在美国核电运营研究所与欧洲的电力行业组织“国际电力生产和配电者协会(UNIPEDE)”的推动下,成立了世界核电运营者协会(WANO)。这是一个非官方机构,将核安全和核电运行业绩作为首要目标,各国核电站只要接受WANO的宗旨并向其承诺就可加入。WANO在国际上做着与INPO在美国类似的工作,通过核电同行评审、绩效分析、技术支持、行业发展和企业合作,促进有效沟通力保核电安全运营。不得不承认,在涉及系统性能和运营安全等方面,美国各核电厂都拥有WANO和INPO一贯的高分。

从业人员培训繁复还要当“义工”

美国核电厂的反应堆操作员,必须持有联邦执照才能运行或监督反应堆控制,而获得这种执照至少需要两年时间来通过美国核管会的一系列测试和认证。操作员在许可证有效期内每工作5至6周就要花一周时间在教室和反应堆模拟器上“再培训”。此外,反应堆操作员必须经过身体健康和心理健康认证才能上岗,所有核电厂员工在上岗前,必须接受执法部门的背景和犯罪记录调查。

美国核电为何被评为最安全产业:期待最好的结果,准备最差的情况

希隆·哈里斯(Shearon Harris)核电站里进行模拟和训练的培训室。图片来源:维基百科

核电工程师的要求就更高了。核专业的本科,甚至是硕士、博士毕业后,都要先考取见习工程师的执照,然后跟随专业工程师(Professional Engineer, PE)工作1至4年,再用至少4年考取专业工程师执照才能独立工作。很多人还会在这之后用十来年去考各种专业的涉核工程认证,期间会在相关行业协会当义工,比如参加美国机械工程师协会的标准评定等,说是义工,那是由于作为非营利组织的行业协会不给他们发工资,但这些“义工”所就职的核电公司一般会发相应工资和差旅费用。

美国核电为何被评为最安全产业:期待最好的结果,准备最差的情况

良好的武装和训练有素的安保人员,是美国核电厂防御体系的重要组成部分。图片来源:维基共享资源

按一个按钮也须二人确认

在核电站的控制室里,墙上挂着五颜六色的旋钮、操纵杆和开关板,让人觉得一个错误操作就会引发无可挽回的核灾难。其实这不太可能发生,因为对任何一项功能操作,核电厂都有多个备用系统,多个系统同时失效才会出事。

“核能一直是头条新闻,主要因为它给公众带来潜在巨大危险,而不是它提供了多少能源,”美国核管会检查员布兰顿·雷耶斯说,“它受到了不成比例的关注。”另一位检查员吉姆·卡拉福迪(Jim Krafty)说:“如果我认为核电厂不安全,就不会在这里工作。我曾在造纸厂和化工厂工作过,但我更愿意在核电厂工作。”

这两个检查员负责监管位于宾夕法尼亚州的“海狸谷”( Beaver Valley)核电厂的备用系统,并确保无需使用它们。他俩每天24小时待命,早上5点就到核电厂,检查并监控所有核电系统和部件。他们监管“第一能源”(First Energy)核运营公司的工作人员,该公司负责运营海狸谷核电厂。检查员通常会在控制室内确保所有旋钮和控制杆的位置正确并正常工作。任何一人在做任何操作前,都要向另一人确认。比如一个人想调整某个按钮,须经另一个同事确认可调整后,才能进行操作。

美国核电为何被评为最安全产业:期待最好的结果,准备最差的情况

贝克休斯(BHI)能源公司的员工检查阀门安全状况。图片来源:BHI能源公司官网

纵深防御 有多个独立保护层

美国的各核电厂采用“纵深防御”的安全措施,反应堆及配套设施有多个相对独立的保护层,每个保护层都有备用系统,还有多层物理屏障可防止意外的辐射泄漏。例如装入铀燃料的棒,装燃料棒的反应堆,以及容纳反应堆的钢筋混凝土建筑,都被多重保护层紧密“呵护”。一旦哪个保护层受到攻击或意外故障,其备用系统自行启动,以防止辐射泄漏。美国所有核电厂都在厂区不同地点加装了应急泵、发电机、蓄电池组、充电器、压缩机和软管,“备而不用”要远胜于“用而无备”。

既要防灾还需反恐

核电厂的防御体系必须足够强大,来抵御自然灾害和恐怖袭击。核反应堆由带钢板的约1米厚的钢筋混凝土保护,反应堆容器由约6英寸(约15厘米)的合金制成;反应堆安置在钢筋混凝土结构中,能抵御包括飓风、地震和洪水等自然灾害;反应堆的外壳建筑可承受喷气式客机直接撞击。

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核管会检查员在基瓦尼(Kewaunee)核电站对应急柴油发电机组进行抗震检测。

美国全国65座核电厂共有约9000名装备精良且训练有素的安保人员(其中许多有执法或从军经历)保护。核管会不到3年就对每座核电厂实施一次“反恐”演习,模拟敌人试图洞穿防御体系破坏核电站,要求核电厂的安保部队有效应对。

2001年9·11恐怖袭击发生后,美国各核电厂的外围增加了带刺的铁丝网,并部署更多荷枪实弹的安保人员严阵以待。其实对一架高速飞行的客机来说,核电站并不是一个简单目标,因为反应堆堆芯直径通常小于3米,高不到3.6米,它被封闭在一座由混凝土堡垒环绕的重型钢制容器中。大型客机准确“命中”的概率不亚于让“骆驼走钢丝”,而小型航空器的撞击则难以形成致命影响。

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俄亥俄州派瑞(Perry)核电厂门口设有掺望塔,防护栏有带刺的铁丝网。

尽管反应堆堆芯受到严密保护,但一些管道、反应堆冷却设备,以及辅助设备和相邻的供电设施,则容易受到攻击。对此,核电站配备了多个应急冷却系统和备用电源。在所有这些备用措施都被破坏的极小概率事件中,堆芯才可能过热并融化,比如福岛核泄漏事件。即便在这种极端情况下,放射性材料仍被“封锁”在压力容器内。

当然,如果说核电厂有致命弱点,那就是用过的乏燃料储存设施。 从反应堆中取出的乏燃料组件被保存在深水池中冷却并屏蔽其辐射。如果恐怖分子对冷却池实施精确攻击能让冷却水流失,导致乏燃料过热并融化。对此,各核电厂都有消防水带迅速向冷却池注水让乏燃料“不那么热”。

防黑客 每个核电站都是孤岛

“孤岛运营”是美国核电站独有的网络保护措施。核电厂的安全系统靠硬件连接,而不接入互联网。核电厂严格控制U盘、笔记本电脑或其他便携式电子设备的使用。核电厂员工要经过大量的安全筛检和培训,那些使用电脑等数字设备的工人会受到严格监控。

美国各核电站有十几年的抗黑客经验,美国的核行业于2002年成立了网络安全特别工作组,以不断监测威胁并加强防御,2008年还实施了美国能源行业第一个网络安全方案。

核电行业还与美国政府情报机构合作,以了解最新的网络攻击工具和技巧。核管会定期对每个核电厂的网络安全状况进行检查,并与国土安全部和能源部积极合作,以防止黑客攻击。

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美国贝克休斯能源公司为员工提供核电运营培训。图片来源:贝克休斯能源公司官网

时刻准备灾难来临

在美国核电领域有一句话,“核电站必须期待最好的结果,准备最差的情况发生”,因为要时刻准备灾难来临,所有核设施能抵御自然灾害和其他紧急情况。每个核电厂都有相同的目标:保护社区和员工,并为此制定了应急反应计划。这些计划必须经过联邦政府批准,各核电站还要经常测试和改进计划。

美国核管会和联邦紧急事务管理机构(FEMA) 制定总体要求,各核电运营商制定出符合要求的详细计划,运营商还与地方和州政府合作,培训警察、消防员和医务人员等急救员。

美国各核电厂每个月都会进行培训和演习,每两年都会与州和地方政府机构以及核管会执行应急演习。演习结束后,每位参与者都要深入剖析问题,并寻找需要改进的领域。

美国核电为何被评为最安全产业:期待最好的结果,准备最差的情况

核电站安保人员定期使用高能激光武器进行训练 图片来源:美国核管会网站

研发安全退役修复环境

1957年美国建成世界上第一座投入商业运营的核电厂,即位于宾夕法尼亚州的希平港(Shipping port)核电厂。目前美国全国有65座核电厂,105套核电机组。随着许多核设施在未来数十年内即将退休,其安全退役以及对其场地进行环境补救至关重要。为此,美国核行业协会和各核电厂积极与高校合作,研发放射性废物管理、土壤和地下水恢复、核设施停用及退役等方面的经验和最佳做法。

美国一些核电站目前正与科学、技术、工程和数学等专业学校和科研机构合作,大力推动核设施退役和环境修复领域相关的人才队伍建设,并与世界各地的相关机构在该领域开展联合研究。通过这种合作关系培训的学生,将来可能成为核电领域的科学家和工程师,他们将为解决涉及核电厂“安全退休”提供所需的创新。

本刊原创,如需要转载,请联系《环境与生活》杂志。

责编:季江云

网编:吴燕芳