核能复兴:新反应堆有多安全?

随着公用事业公司寻求在全球和世界各地建造新的核电站,最新一代的反应堆具有对旧技术的改进。但是,即使注意核心作为化石燃料的替代品,仍然存在较新的反应器是否足以通过大规模采用的问题。

2007年,美国向核管理委员会(NRC)提交了30多年来建造新反应堆的第一份申请。到那年年底,该机构又收到了四份申请。2008年又收到了12份申请,2009年又收到了一份。核能支持者宣称,一场“复兴”正在进行中。

NRC多年来,由于工作短缺,建造了1000名新员工来处理许可要求,损失了人员。在新反应堆办公室的情况下,愿该机构在华盛顿郊区的第三栋办公楼打破了地理位置。

新一代核电确实在很大程度上,在很大程度上,在很大程度上,通过环境保护者和政策制定者之间的任何策略来造成任何策略,这些核武器在美国脱离的地球上变暖的化石燃料中的任何策略必须包括建造更多的核电厂。但是,与目前产生20%的国家电力的104家工厂的现有舰队相比,这一新一代核电站有多安全?

也许最关键的区别是,新的设计更简单,在事故发生时更少依赖人力或机械干预。确定标准设计是1979年三里岛事故后提出的一个建议。例如,一些设计使用重力提供紧急冷却水,而不是泵,这可能会失效。一些反应堆现在有多余的安全功能,比如额外的水泵。此外,核管理委员会已经加强了对新设计的监管审查,例如,命令增加额外的安全功能或工程变更,以改善紧急冷却水的输送。

华盛顿工业核能研究所的新工厂牌照主任Russ Bell认为,新工厂将非常安全。新反应堆设计的政府风险评估说,可能会损坏反应堆核心的事故每10000万年都会发生一次 - 比美国现有的核电厂低于低价或数量级。甚至是一个核心破坏性的事故,贝尔说并不是意味着辐射会逃脱,因为电抗器有遏制建筑物和系统,旨在防止放射性释放。

自2001年9月11日恐怖袭击以来,美国新核电站设计的所有遏制结构已重新设计以承受喷气式客机的直接影响。然而,这并不意味着,新的遏制设计是万无一失的。流行的西屋设计上的遏制结构,七个公用事业现在正在考虑建筑,已经升级,但NRC确定它可能无法承受严重的地震。

值得注意的是,NRC不要求新工厂比现有植物更安全。相反,它只需要植物“提供相同程度的保护”作为当前的反应器。

新的反应堆仍然是正在进行的工作。即使在不知道所成品的反应堆看起来像什么 - 或成本 - 一些公用事业公司已经做出了他们的选择,由联邦补贴和政治压力削减碳排放的承诺。In a speech to industry leaders in May, Nuclear Energy Institute CEO Marvin Fertel said that the construction of nuclear reactors to provide additional power and to replace older plants — U.S. reactors are limited to 60 years of operation — means that 187 new nuclear power plants must be built by 2050.

业内许多人认为这个数字是不切实际的。

全球其他地方,核电扩展正在进行中。如今,436名反应堆在31个国家开展业务,产生世界上大约15%的电力。五十抗体正在建设中,主要是在中国,韩国和俄罗斯,亚洲增长最快。印度,法国和芬兰也在建造新植物。

大多数专家都不期望在2016年底或2017年初在美国经营的新反应堆。

尽管美国的新反应堆将会有一些“设计上的改进”——例如,数字控制与模拟表盘的对比——“从根本上说,它们是基于熟悉和成熟的技术,”贝尔说。这两种基础技术——压水反应堆和沸水反应堆——从核能时代开始就存在了。(在压水堆中,过热的水在高压下被泵入堆芯;然后,加热后的水将其热能转化为第二蒸汽系统,从而带动涡轮机发电。在沸水反应堆中,水被直接注入堆芯,产生一种水-蒸汽混合物,带动涡轮机。美国的大多数反应堆都是压水堆。)

根据核安全看门狗,这些技术相似之处是一件好事。“进一步的距离来自普通用途的系统以及从实际施工经验中,不确定性将是更大的,”关注科学家联盟的高级科学家Edwin Lyman说,这一直在评估了四十年的反应堆安全。

在理想情况下,正在考虑一两种设计,而不是五个。解决“标准化”设计是核倡导者和批评者在宾夕法尼亚州三英里岛事故发生后的核倡导者和批评者所作的建议之一。只有一个或两个“现成”设计将简化许可,建设和操作,并降低成本。这个国家现有的反应堆是定制的;没有两个是相似的,这意味着它们是构建,运行和调节的非常复杂。

但公司希望占据美国市场的公司已经提起申请来构建各种设计,并且NRC致力于审查每个人的大规模文档。

对于许多人在NRC,这是新的工作:机构的一半劳动力一直在工作不到五年。以及制造商提供的信息有时缺乏。去年,NRC主席Gregory B.Jaczko抱怨说,“我们的设计不完整,而不是提交审查的高质量申请。”

在第一次新设计赢得NRC的最终批准之前,这将是2012年。另外四个设计在NRC的日历上排队,推动了十年中间的许可。实际上,由于一些反应堆设计的安全问题,批准过程已经落后于计划,例如来自Westinghouse的AP 1000设计周围的容纳圆顶的完整性。

大多数专家在2016年底或2017年初之前,大多数专家都不期望在这个国家开展新的反应堆。

一个原因公用事业致力于新建筑是从华盛顿的攻击财务诱惑。

设计审查和许可的速度,与建设新核电站的政治努力形成了鲜明对比。在国会山和白宫的许多人看来,新核电站是应对气候变化的关键。这就造成了一种奇怪的情况:电力公司还不知道他们购买的是什么,就已经向特定的供应商宣布了建造反应堆的计划。公用事业公司现在之所以致力于建设新设施,部分原因是为了从华盛顿获得有吸引力的财政优惠,这些优惠是以先到先得的原则提供的。

最近几个月,国会的奥巴马政府和核心投反对手在2005年的能源政策法案中首先提出了第一次提出的激励措施。2月,白宫宣布税收抵免185亿美元,以及新反应堆的贷款担保。Kerry-Liberman气候法案将筹集担保540亿美元,并在国会上有一些限制。(贷款担保被视为对帮助公用事业公司为第一个新反应堆削减借款成本至关重要,其中每一个预计将花费100亿美元至120亿美元。)

审查的设计是什么以及它们包括哪些新功能?

一个重要的区别是反应堆是否依赖于“有源”应急冷却系统(取决于机械设备和不间断的电力供应)或“被动”系统(依赖于重力或其他自然特征)。电流反应器利用有源系统。由于被动系统可能构成风险,例如无源系统可能会造成风险,例如无源系统可能会造成风险,所以在三英里岛的后果中的推荐安全变化列表中排名高。

如果把外部事件的风险考虑在内,新反应堆并不比旧反应堆更安全。

在新反应堆设计的建造或运行方面,指导电力公司做出选择的实际经验很少。“不同设计的价格区间似乎没有太大的差别,”莱曼说。“但很大一部分成本将与再次建造新反应堆的学习曲线有关。(自1977年以来,没有任何新的反应堆开工。)

新一代的反应堆会比目前的核电站更安全吗?问这个行业的Russ Bell,他措辞谨慎,因为暗示新反应堆比旧反应堆“更安全”就意味着现有的核电站更不安全。“我们认为我们所有的核电站都是安全的,”他说。

贝尔表示,该行业表现了众多典型的数学分析,称为概率风险评估,以衡量严重事故的可能性。“当您在较新的设计上运行数字时,正如您所期望的那样,损坏核心或辐射事故释放的可能性很大,远低于当前的舰队,”他说。“但是所有植物的数字都非常低。”

然而,分析是有限的。根据2009年核能研究所为NRC写的一份报告,新反应堆的计算风险比当前设计的“只考虑内部事件”要低。(这包括火灾或管道破裂等。)但如果把外部事件(例如地震)造成的破坏风险考虑在内,新反应堆并不比旧反应堆更安全。此外,由于公用事业公司没有新反应堆的运行经验,可能的风险评估纯粹是理论性的,不像现有核电站多年的实际运行数据那么可靠。

虽然NRC继续评估五个反应堆,但Lyman认为,没有尽可能安全。新设计仅用于承受可预测的事件序列,可能发生的工程师可能发生。在核涂布中被称为“设计基础事故”。新的反应堆,如他们的旧对应物,并不旨在在意外的事件序列中生存。这是危险的缺陷,莉曼说:“三英里岛是一个超越设计基础事故。”

编者票据,2010年6月17日:这篇文章的早期版本错误地陈述了英国和芬兰对阿海珐进化动力反应堆的担忧的基础。英国和芬兰人担心的是反应堆的控制和仪表系统,而不是反应堆安全壳的完整性。