编者按

如何在创新驱动战略引领下实现我国核安全技术的跨越式发展？中科院核能安全技术所吴宜灿所长近期在《中国科学院院刊》撰文，提出了通往未来核安全之路的“四项革新”建议：

（1）理念革新：安全目标从技术重返社会；（2）技术革新：通过革新型反应堆技术避免无限制复杂化纵深防御来解决安全问题；（3）方法革新：重视理论引导的安全评价方法，采用系统化评价体系；（4）措施革新：在政府/工业界/社会之间建立“第三方”。

◐ 作者：吴宜灿

◐ 来源：《中国科学院院刊》预出版平台（http://www.bulletin.cas.cn/ch/reader/online_first_list.aspx）

2016年是福岛核事故5周年，也是切尔诺贝利事故30周年。核事故造成的创伤尚未愈合，同时也在不断提醒着人类深刻认识核安全的重要性。

根据国际原子能机构（IAEA）对于核安全的定义，核安全是指“保护人类免遭电离辐射或放射性物质的照射以及辐射源的安全”，涉及铀矿资源的勘探和开采、核燃料循环、放射性废物处置、放射性物质运输以及核技术应用等方面。确保核安全是相关方和每位参与者的共同责任。

在革新型反应堆方面，主要是指第四代及其以后的反应堆技术，如何实现创新驱动发展战略引领下的“跨越式发展”是当今核安全研究面临的主要问题和挑战。

文章认为：核安全目标不停演化却始终困扰人类，需要对革新型核能系统安全进行理念革新，即人类对核能的安全期望来源于社会，发展于技术，最终服务于社会，安全目标要从技术重返社会。

核安全目标的定性描述为不明显增加个人风险和社会风险。如何界定“不明显”呢？美国核管会（NRC）在三哩岛事故后提出两个“千分之一”：紧邻核电厂的个人或居民急性死亡风险不超过其他原因导致急性死亡的千分之一；因核电厂运行导致癌症死亡的风险不超过其他原因致癌风险总和的千分之一。但依然不好操作，后来随着概率安全分析PSA方法的建立，在安全目标中引入了定量的概率安全目标，包括堆芯损伤频率CDF和放射性早期大规模释放频率LERF。

严格地说，这样的定量概率安全目标是在美国当时的厂址、环境和人口条件下基于压水堆技术从两个“千分之一”推导出来的，但目前大多数国家只是简单地引用，缺乏充分的指导意义。此外，这一安全目标的实施依赖于PSA技术的成熟和完善，分析结果中的不确定性始终是其面临的重要挑战。对于革新型核能系统，除存在上述问题外，以CDF等概率值作为安全目标是没有指导意义的。比如熔盐堆堆芯是熔化的或者不存在熔化概念。

更重要的是，此安全目标仅考虑对公众的保护，没有考虑环境和社会的可持续发展。因此不应该以CDF、LERF等技术的中间准则作为唯一考量，核安全目标应该从技术重回社会。

文章认为：核电设计遵循纵深防御的理念变得越来越复杂，有些不堪重负，需要进行技术革新，即不能无限制复杂化纵深防御来解决安全问题，革新型反应堆技术才是最终出路。

长期以来“纵深防御”（DID）一直被作为最基本的核安全哲学理念。自20世纪40年代由美国杜邦公司化学工程师提出以来，DID理念一直被认为是当时认知不足下的优秀工程思想。但随着反应堆运行经验的反馈，使得DID层级不断加深，已不堪重负。

但无限制增强DID未必带来最终的安全：一方面，无限制增加DID，意味着建造成本增加，竞争力下降，没有核电更妄谈核安全；另一方面，陷进“复杂的系统-复杂的安全问题-为解决这些安全问题设置新的复杂系统-系统更复杂”的怪圈，堕入“推舟于陆也，劳而无功”的困境。

实际上在先进反应堆发展初期就已经意识到这个问题。在1986年NRC发布的《先进核电厂政策声明》以及1992年的《美国用户要求文件》，均明确提出核电系统简单化的目标。但现实并未如愿，究其原因是采用了高温高压水作为冷却剂，从而带来两大安全挑战：

（1）冷却剂丧失事故（LOCA）。LOCA直接导致堆芯冷却剂丧失，自20世纪60年代以来被认为是最大可信事故，花费巨额经费进行实验研究。

（2）安全壳失效事故。水作冷却剂可能导致的氢气爆炸、燃料与冷却剂的相互作用（蒸汽爆炸）、高压熔融物喷射等现象，造成安全壳的多种失效模式，且失效概率性高。

为此压水堆在安全目标不断提升的情况下，不得不加大纵深防御的考虑范围，从而使防御手段和系统复杂度迅速增加。

面对上述困境，主要有两条解决途径。一是采用非能动技术，简化设计。非能动技术，实质上是利用自然法则给设计“瘦身”，在提高安全性的同时节省成本。二是通过采用革新型反应堆技术，利用反应堆自身安全特性从本质上加强安全。以铅基反应堆为例，铅或铅铋作为冷却剂具有高沸点、高密度、化学惰性等特点，带来常压运行、安全裕量大、无LOCA事故、堆芯熔融后漂浮可冷却、无氢爆、放射性释放小等安全优势。

文章认为：类似压水堆“堆砌”而成的确定论评价方法对于革新型核能系统不再适用，需要对先进反应堆的安全评价进行方法革新，必须重视理论引导，采用系统化评价体系。

目前压水堆安全分析使用的确定论方法，是利用长期运行经验，逐步“堆砌”而成的，是一种实证主义的方式。基于此已经形成了一套基本通用的设计基准、保守假设和验收准则。

但若将目光移至革新型反应堆，就会发现它们具有完全不同的设计特点。例如聚变堆面临高能中子、大量中低放废料、极为复杂结构、极端服役环境、放射性氚等安全挑战，却完全无临界的风险，导致压水堆已有标准是完全不适用的。并且由于缺乏运行经验，利用“堆砌”方法同样也是不可行。

已有部分研究希望通过补充理论化的方式形成新的方法体系，代表成果有：技术中立框架（TNF）；“风险指引、绩效依赖”执照申请方法；技术中立安全需求（TNSR）等。同时，第四代核能论坛组织GIF提出了ISAM方法，集成了多角度的见解，旨在早期指导设计，强调采用基于体系化和理论化的评价手段。

☞ 5 公众满意吗？

文章认为：我国核安全的公众沟通工作相对滞后，需要对整个安全构架进行“措施革新”，随着安全目标重返社会，在政府、工业界和社会之间应建立并通过“第三方”发挥桥梁和纽带作用。

我国核安全的公众沟通工作相对滞后，与核电规模化发展极不相称。目前政府、营运单位和设计院构成了中国核能的“铁三角”。政府和工业界（含营运单位和设计院）主导着政策制定和核能发展，公众在其中处于比较被动角色。2015年中科院核能安全技术所开展一项社会调查表明：在2600余份的有效调查问卷中，60%的受众表示核安全使用方面未被充分告知。由此可见，过去的“铁三角”与公众之间存在着巨大的鸿沟，有必要通过引入“第三方”机构起到它们之间的沟通和润滑作用。

调查显示，在社会沟通方面，工业界排名在政府及官媒、国际核能组织、环保组织和科学家之后，仅有不超过15%的信任度，此结果与国际经济合作组织（OECD）的调查结果中核工业界的信任度11%类似，均属较低水平。工业界亟需“第三方”提高其社会公信力。

政府和公众之间由于视角不同、标准不一，存在某种对立。调查显示有72%的公众支持新建核电厂，但是只有不超过36%的公众支持在家乡建设。“建在谁家边上”无法避免的造成公众和政府不一致局面。单由政府决策是不行的，必须增强公众参与，需要由“第三方”搭建政府和公众之间的“桥梁”。

因此，在政府、工业界和公众之间迫切需要“背靠核能，面向公众”的“第三方”。具备如下特点：利益无关，不受各方金钱左右；观点独立，不受外界压力影响；科学专业，有强大的技术后援力量；持续广泛，能够服务于核安全的方方面面。“第三方”不仅能够作为政府的技术后援和智库，而且还能够担当起工业界和公众之间的认知桥梁，增强工业界的公信力。

文章在指出当前存在问题及未来发展趋势基础上，提出“四项革新”建议：

（1）理念革新：人类对核能的安全期望来源于社会，发展于技术，最终服务于社会，因此安全目标要从技术重返社会，核安全不仅是技术问题，而且是社会问题，需要加强自然科学和社会科学的融合；

（2）技术革新：不能无限制复杂化纵深防御来解决安全问题，革新型反应堆技术才是最终出路；

（3）方法革新：对革新型反应堆的安全评价方法，不能只采用类似压水堆的实证主义，必须重视理论引导，采用系统化评价体系，并注重分析工具自主化研发；

（4）措施革新：随着对安全目标的关注重新回到社会，在政府、工业界和社会之间应建立并发挥“第三方”桥梁和纽带作用。