中国有可能也会爆发一次重大核事故吗？（何祚庥院士）

gfba00 · 发表于 2012-7-2 15:59

本文是何祚庥院士发表在科学网上的一篇博文，个人觉得价值很高，值得中国人自省，特分享给大家！
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=43021&do=blog&id=588044

一、中国核电的“重启”，能否确保“安全”？
现在网上盛传中国即将“重启”核电。理由是美国奥巴马已宣布还要“重启”核电。仔细考察一下，美国是自1986年4月26日出现切尔诺贝利事故后，更准确一些，是自“卡特”后，停止新建一切核电站，（注：但美国此前已批准上马的未停）是停建达25年之久后的“重启”，“重启”的数量也仅是2~4座。中国已建成15座核电站，要在2015年前完成的，有26座核电站在建。中国的“重启”，是希望国务院能“再”批准核电部门，“再”建造约30座核电站。
虽然都是“重启”，中国和美国重启的“数量”和停止的“时间”，都有很大差别！
新出现的主张“重启”一个理由，是2012年05月30日，国务院“原则”通过《关于全国民用核设施综合安全检查情况的报告》和《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》，并向社会征求意见。既然国务院已“通过”，（注：仔细一看，国务院说的是原则通过，网上就改为“通过”），“核安全规划”，中国就更需要“重启”。
我们曾批评中国的“重启”，是核电的“大跃进”。当然，“跃进”支持者“不予认同”！
现在用概率论“计算”一下，中国核电的“重启”将面临何种风险？
科学评价核电站运行是否安全，是统计它运行的“堆年”。即每一反应堆积累运行了多少时间，在多长时间内出现多少次事故。不出事故的核电站，是没有的。减少事故的发生，或减少“事故率”是可能的。但人们最关注的是出大事故的概率。在核能领域内，这是必须“绝对”避免的事故。因为这种大事故的出现不仅严重破坏生存环境，而且祸及子孙万代！
请允许我再一次公布一下由美国中央情报局测绘的前苏联出现的切尔诺贝利事故的放射性剂量分布图（图1）。

从图上可看出，其重污染区达10000平方公里，轻污染区约为50000平方公里！
二、应该采用何种评价体系来测算核电是否安全
全世界运行的核电，有443座。到2012年3月为止，已知累计运行的“堆年”，是1.4767万堆年。一般公认“5级”以上事故为“大事故”，也就是全球共出现过3次大事故。出现大核事故的概率是14767堆年÷3次=4922堆年/次，亦即拥有核电国家，平均每运行4922堆年，（注：这里计算的实际上是用“堆年”表示的概率的倒数，下面不再注出。）即出现一次大核事故。当然，这里计算的是 “概率”，是“或然”判断，不是必然判断！但仍是值得人们重视的“或然”判断。4922堆年/次，是不需要运行很长时间才出现事故！
一个疑问是：这里所做“概率”分析，是否有科学性？
回答是：1）所选样本的绝大多数均属“第二代”核电站，大多是压水堆，少量为重水堆，其技术特征，均大体相同；2）都奉行同样的设计规范；3）均奉行相同的安全管理规范和安全运行的“准则”。当然，世界各国面临的外部条件，包括自然条件，人文条件，（如美国就出现9·11事件，别的国家没有）不尽相同。各国拥有核电数量有较大差别，样本越多，出现事故的风险也越大。各国的决策水平也有较大差别，决策水平差，会导致实际出现风险的机遇较大。所以，各个国家体现出的风险次数大小会有所不同。
为什么世界各国有的出现大核事故，为什么有的未出，其采取的政策、措施有什么差别！下面将从“世界运行核电站一览表”中，（1）给出一份按所计算的“堆年”表示出的“大事故率”的统计：
值得注意的是：这是概率分析，是“或然”判断。实际出“大事故”的时间，并不限定在运行了4922堆年，才“或然”地出现一次大事故。真正出大事故的时间，还往往大大“超前”。如美国和苏联是在267堆年、162堆年出大事故。日本是1442堆年出大事故。下面是我们对世界各国拥有核电数量，出大事故的有核电国家，共运行了多少堆年，他们又运行了多少堆年，才“最可几”地出现一次大事故。下面是所算统计简表（图2）：

为什么中国的核电，至今安然无恙？一是大陆中国核电起步较晚。直到近5年才“大建”核电站，已建成的只有15座；二是运行堆年甚少，手上未有详细数字，估计小于、小于＜＜100堆年。反之，已出大核事故的均是超出50座核电站的有核电国家。唯一未出大事故的是法国。虽拥有58座核电站，位列世界第二，但安全成绩最佳，名列世界第一。为什么这些国家会有不同表现。十分值得深入分析。
a)美国共拥有104座核电站，共运行了3354堆年，已出现一次重大核事故。也就是美国出现的大事故概率是3354堆年/次，这和国际统计平均值4922堆年/次，处同一水平。真正出现事故的年代是1979年，即出现“三喱岛”事故的一年。1979年，美国累计积累的运行时间是267堆年，只有4922堆年的5.4%。因为这是“概率论”。“概率”的实现可以和理论计算的“或然”判断，有一些差别。
为什么美国出现大事故的“堆年”，会大大“提前”，仅为世界平均值4922堆年/次的5.4%？
1）1979年，美国实际运行的核电站，仅52座，是104座的50%。
2）这是“或然”判断。如果用正态分布来刻画“或然”判断。正态分布的中心值是50%，也就是4922堆年÷2=2350堆年。美国共拥有104座核电站，约占世界总量的1/4，样本总数较大，所以3354堆年/次和4922堆年/次属同一水平。实际“出现”的事故的时间是267堆年，距中心值2461堆年有一段距离，属于“偏早”实现风险概率。
3）需要解读的是，为什么美国实际出现事故的运行堆年比“中心值”“偏早”？一是美国早期运行的核电仍较多，样本越大，越有机会出现事故。二是美国是世界上第一个出现大事故的国家，早期管理运行经验未免不足。但自此以后，世界各国均在安全技术上，做了一些改进。
公允一些说，“改进”最大的是美国。美国的“改进”有五大亮点。一是大幅度延缓了发展速度，“卡特后”又完全停止了所有“新建”项目。二是改善技术，大幅度减少出现事故的风险。三是十分关注研发“新型”核电站。约经过20多年的努力，美国弄出一个在“理论”上可能是更安全的AP1000型核电站。（注：因为未经“堆年”的考验，不能认为已“被”证实为更安全）。四是美国仍积极“输出”核电技术，以便在别的国家，冷静地观察它们的安全性能。五是当然会加强“安全”管理。由于美国相继采取了这些重大措施。所以，自1979年后，美国核电从未出现大事故。
b)全世界出现的，“最大”的灾难性的核事故，是前苏联地区的切尔诺贝利事故。实际出现的地点，现属于乌克兰。由于乌克兰和俄罗斯用的是同类技术，现放在一起进行统计。总计“乌克兰+俄罗斯”共拥有15+32=47座核电站。累计运行1174堆年。1986年出事故时，仅运行了162堆年。远小于出事故的世界平均的“或然”值，4922堆年/次。人们一般解释为前苏联核电技术有重大安全缺陷。
值得注意的是，自1986年，俄罗斯和乌克兰均未继续大建核电站。所以，自1986年后，俄罗斯和乌克兰以及前苏联地区，均不再出现大核事故。在管理上，也先后采取了美国相类似的措施，大大加大了安全系数。所以，俄、乌地区，在后来运行的1174堆年中，均未再出大核事故。接着，俄罗斯转向大力改善核潜艇。
c)最引人注目的，是2011年出现的福岛事故。日本共拥有55座核电站，共运行了1497堆年。日本出现大核事故的运行时间是1497-55=1442堆年/次。到2012年6月，日本已全部关闭所运行的核电站。当然在今后也不会再出现核事故。最近，有消息称，日本新首相建议在大饭“重启”核电站，有可能获得通过！
d)世界上，尚未出现重大核事故，拥有50座以上核电站的“唯一”国家，是法国。法国拥有58座核电站，已运行了1519堆年，尚未出现过重大核事故。法国经验值得分析和总结。原因是：
1）法国是有核技术传统的国家，老居里夫妇，小居里夫妇均在法国有深远影响。法国是一直注意独立研发核技术的国家，所以法国核技术较好。例如，法国是拥有核废料后处理技术的国家，又是首创MOX燃料的研发者的国家。
2）法国也是比较重视核安全技术的国家。法国在试研发快中子堆后不久，发现快中子堆核技术难以做十分安全，投资特大，未必有商业前途，即断然中止“凤凰堆”的研发。中国的快中子堆鼓吹者、研发者，一直鼓吹法国“下马”是绿党的反对？其实，绿党在法国政坛影响极小，根本不能影响法国核政策！这与实际情况完全不符。
3）法国还是极少地震、风调雨顺、气候温和等自然条件极好的国家。
4）法国有一整套系统开发核能的较完整政策。
但是，法国核电积累运行的1519堆年，距4922堆年/次的“或发”判断，也还有一段距离。法国并未出现重大核事故的事实，并不等于今后可确保核电站可不出重大核事故。法国必须运行到4922堆年或再运行（4922-1519）=3403堆年后，并且在这期间确实不发生重大核事故，才能说法国的实践，已然推翻上述“或然”判断。
仍有相当一些人，“预言”法国很可能在“不久的将来”（未说多少年），将再出现一次重大核事故。原因是法国对待穆斯林或阿拉伯国家的政策可能诱发核恐怖事故。自福岛事故发生后，法国各核电站普遍加强了戒备。是否足以保证在今后的（4922-1519）÷58=58.7年内不出重大核事故，尚未可知！
现在世界上的航空飞行安全，比起过去100年来，当然大有改进，事故率也不断缩小。但是，仍然会出现利比亚政府策动的洛克比事件，波兰政府所乘飞机机毁人亡等，重大空难事故！
e)现在是世界上三大强国，美国、前苏联、日本各自犯了一次重大错误。由于“错误”，这些国家先后纷纷采取了谨慎发展的方针，日本甚而完全关闭所有核电站。而尚未出现重大事故的国家是法国和中国。
试问，下一次重大核事故，将轮到“谁”？
三、中国是否可能在未来核电竞赛中，“也”出现一次重大核事吗？
我们不是算命先生，只能做概率分析。只能从历史经验中，汲取经验教训。现在世界各国，包括中国，均有不少从“理论”上计算安全系数的文章。老实说，这些“计算”均甚不可靠。最近，美国一位长期任美国核安全顾问的德累尔（Drell）教授，最近又在2012年6月8日的《科学》杂志著文声称，“不论是军事或是民用核装置的核安全的‘计算’，都是不可靠的。”（2）我们这里所用方法，是一种“经验”概率论。不是用“计算”，而是从已出现的事故率的实践，提取有用讯息，较为接近客观实际地，评估中国可能出重大核事故的“或然率”。虽然会出现概率的涨落，但精确度要比“纯”理论计算可靠得多！
中国已建成15座核电站，2015年将建成41座核电站。其花色品种相当复杂。这里有引自法国、俄罗斯、美国、加拿大、等多个国家所研发的，类型也不完全相同的核电站。当然也不能忘记其中还包括来自中国研发的核潜艇动力，进一步改装而成的秦山核电站。但总的来说，大体上均属“第二代”核电技术，即类似于福岛事故“一类”的核技术。所以在对这类样本进行统计分析时，可用国际上已出现的事故率，作为统计分析的参照系。
现在“重启”的，是在内陆地区“再建”30座核电站；而且是运行堆年为“零”的“第三代”核电站。由于这类核电站仅在“理论”上做过“安全”分析，从“理论”上可“表明”其安全性能要高于“第二代”核电站。但世界上尚无“堆年”运行经验。中国有许多“第二代”核电工作者，纷纷认为难以认同“第三代”核电站，的确比“第二代”核电站更安全。如何对它进行统计分析，是一个难题。所以，在我们的统计分析中“应”做另类处理！如认为“可”用同等概率来处理的话，预计到2020年，中国将拥有71座核电站。4922÷71=69年。也就是中国拥有的71座核电站，将在今后运行的69年期间，必将“或然”地发生一次大型核事故。
进一步要分析的，这一“或然”判断，其“最可几”地，实现这一“或然”判断的“堆年”是多少？
这里已有的事实是：美国出现大核事故的堆年是267堆年，“俄罗斯+乌克兰”出现大核事故是162堆年，日本是1442堆年，而法国已运行了1519堆年，却从未出现过重大核事故。也就是这一4922堆年/次的“或然”判断的，“最可几”的实现，会出现涨落。
需要讨论的，中国会向哪种趋向涨落？是趋向日本，趋向美国或前苏联，还是趋向法国。这就涉及同样技术水准的核电技术，在不同自然条件，不同人文条件运作之下，这一“或然”判断，“最可几地”向多少出事故的堆年“倾斜”的问题。下面先讨论原定在2015年完成的41座核电站，其出现事故的概率，会“最可几地”向“哪些”堆年倾斜。
下面分九条因素分别进行讨论。
1）       技术水准。可以认为中国的核电技术，已接近世界上
主流水准。中国当然不会去“抄”落后技术，但大体上会从各先进国家，得到水准上大体相当的核电技术。
2）都奉行大体上相同的设计规范。但由于国家发改委喜欢“卡”经济指标。为降低经济成本，中国的设计，往往在“安全”标准上打“8折”，在过去设计中，其设防震级就比日本“低”。
3）均奉行相同的安全管理“规范”和安全运行“准则”。但经验的积累，就比日本差很多。中国工程院钱绍钧院士就再三强调，“核电安全性完全依靠经验，除非有若干堆年经验的证实，否则……不能代表更可靠更安全。”（参见2012年5月10日《中国科学报》）日本运行的堆年，至少是中国运行堆年的10倍。甚而也赶不上美国出大事故的267堆年，也赶不上前苏联出大事故的162堆年！为便于统计，姑且认为经验水平相同！
4）自然条件。有人说，中国出现灾害的自然条件比日本还要严重。持平之论，可以认为和日本处于同一水平。
5）职工素质。我想只能认为中国职工的素质，要比日本职工素质“差”相当多。虽然在某次双方争论中，某位核电负责人坚持认为中国职工素质，已和世界属同一水平，但大多数人均认为不能做这种估计。
6）设计水平。可以认为中国核电技术人员，在设计水平上，不比国际平均水平差，但也不会超过国外水平。估计设计经验可能还赶不上日本。而且，设计时，容易在“外来”压力下，“放弃”原则。
7）管理水平。恐怕只能认为相差很多。至少在“堆年”管理经验上，远赶不上别的国家。
8）决策水平。我个人认为这是中国诸多人文条件中，最薄弱的一个环节。下面将专门进行讨论。为便于做统计处理，现在姑且认为不比日本差。
9）恐怖分子袭击。由于没有参照系，暂不做讨论。但美国曾出现9·11事故。如果袭击目标是核电站，后果不堪设想！
那么，中国“最可几”地出现大事故的堆年是多少？一个比较客观一些回答是：以日本出现大事故的堆年为参照系。中国出现大事故的上限，小于、等于≤1442堆年。
自2015年起，中国将建成41座“第二代”核电站。以日本的实验数据为参照系，中国“最可几”地出现大事故的时间，将是2015+（1442÷41）=2015+35=2050；也就是将在公元2050~2015年间“最可几”地出现一次大核事故。
现在世界各国所设计核电站，一般均采用全寿期40年为“安全”运转时间。（注：有报导说，中国将以60年为全寿期！！！未知确否？！）这里用“经验”数据推算出的“最可几”出现大事故时间，是小于40年的35年。应该说，41座核电站已是相当危险的“已建+在建”！但由于35年和40年仅相差5年，也有可能涨落到“停止运行”的40年后，才“最可几”地出现一次大事故。但如果中国坚持“再建”30座核“第三代”核电站，其风险概率就迅速增加！
如果中国坚持要在2015~2020年“再建”30座“第三代”核电站。由于世界上尚没有建成任何一堆AP1000型核电站，也没有任何运行堆年的经验。有可能用作参照系的就或者是“三喱岛事故”的267堆年，或切尔诺贝利事故的162堆年。姑且取267堆年的“实验”数据，30座核电站运行的年数是267÷30=8.9堆年。也就是自2020年起，中国将在2030年前，“最可几”地出现一次重大核事故。
也许有人认为这里给出的“最可几”的估算，不应用267堆年，作为参照值，因为“理论”上的“第三代”核电站，要比“第二代”更为安全。其实，这一30座核电站的“重启”，都是未经运行考验的“第三代”核电站。均建在内陆地区，均有干旱缺水问题。已通过环评的几座“第三代”核电站，如江西省彭泽的6座，湖南省桃花江的6座，在通过环保评审时，均有弄虚作假行为，而且国家核安全局不予纠正。如果再看到他们希望批准的“重启”，是要从2015~2020年的5年间，再建30座从未经任何“堆年”考验的“第三代”核电站。可以说，其发展速度之快，安全风险之大，这和美国、前苏联出“大核事故”前的理念，心态，要求，几乎是“完全如出一辙”！
为使我们所用“经验”概率论所设定的出大事故的“上限”更可靠地见，当然我们也可以用日本出现大核事故的1442堆年，为参照系。因此在计算“最可几”概率时，可将“第三代”、“第二代”核电站，合并估算。由于41+30=71，而1442÷71=20年。这也是说，中国完全有可能在2035~2040年左右，“最可几”地出现一次福岛级的重大核事故。
太可怕了！
四、中国出现重大核事故的“最大”危险，来自核电的“决策层”
为什么法国已运行了1519堆年，至今尚未出重大核事故？客观一些评价是：法国的自然条件较好；法国决策也比较审慎。其实，日本决策也比较谨慎；只不过日本的自然条件太差！
为什么许多仅建造“少量”核电站的国家，至今仍未出大核事故？一个重要原因是核电数量较少，其总的运行堆年较少。核电的安全性，尤其是“第二代”核电站的安全性，是随着“堆年”的积累，而“与时俱进”地不断改进的。所以，随着核电运行经验的积累，许多核电数量较少的核电国家，其实际的“最可几”地出现大事故的概率，是随着时间的进展而不断“后移”的。但如果一旦“贸然”大建核电站，其安全运行经验在短期内又无法得到改善，那么其“最可几”地出现大核事故的概率，必定大大提前！
为什么美国和前苏联都在“早期”，相继出现重大事故？除“早期”大建缺乏运行经验，安全性能尚不十分成熟的核电站以外，一个重大原因是“冷战思维”。双方都冀求在核电领域，争夺“世界第一”。
现在中国的核电“决策”层，也出现了类似苏美“争霸”时期的心态！他们要在2050年“超过”现有世界总数，443座核电站，建成400~500座核电站！居“世界第一”！
我们只能评估为“大跃进”思维！
现在是核电领导部门，“浮漂、浮躁、浮夸”等“三浮”作风严重；却一心一意推进他们的既定“跃进”规划。他们甚而不惜用“虚构不实讯息，压制不同意见，误导社会公众，虚报重大成就”等办法，“忽悠”中央领导，“迫使”中央领导部门认同他们的“大跃进”！我在2012年，第11期，第11页，所撰写的《铀利用率是否已做到提升60倍？——评<科技导报>推选出的2011年重大科技进展》的短文，（3）就是批评核电部门“虚报重大成就”的铁证。为提供证据，现将此文，作为附录呈上。
按照这种思维模式发展下去很可能这里计算的“可能性”，“必将”“最可几地”转化为“现实性”！！！
参考文献：
1、       http://www.cnnc.com.cn-hedzh-xunli/shijiehd
2、       Sidney Drell, et.al. science v.336,1236, 8June 2012.
3、       何祚庥，《科技导报》，第30卷，第11期，第11页，2012年
附件：
《铀利用率是否已做到提升60倍？——评2011年度推选出的重大技术进展》

附件：
铀利用率是否已做到提升60倍？——
评2011年度推选出的重大技术进展
中国科学院理论物理研究所  何祚庥

今天看到2012年3月号的《科技导报》19页，刊登的“2011年度中国重大技术进展”的推选结果。第一项是“2.1 核能技术取得突破——铀利用率提升60倍”：
“中国核工业集团公司研究人员经过24年的研究，经过反复实验，在核研究上取得重大技术突破：突破了全套技术体系，研发了动力堆/乏燃料/后处理技术，实现了核动力堆中燃烧后的核燃料的铀、钚材料回收。如果能将钚在动力堆上实现循环利用，将意味着在现有核电规模下，中国已经探明的铀资料从大约只能使用50~70年，变成足够能用上3000年，将使得中国成为世界上极少数几个能够形成核燃料循环利用的国家。”
“核电站发电，是通过核燃料在核反应堆中发生裂变反应，放出能量。在当今核电技术条件下，核燃料一般燃烧3%~4%就不能维持额定功率。快中子反应堆属于全球第四代核能系统技术的应用，与目前运行及正在建设的第二、第三代核电站相比，形成的核燃料闭合式循环可使铀资源的利用率提高至60%以上（现有核电站只有1%，也就是提升了60倍）。”
从上述报导：可看出这一重大技术有两项“突破”：1）突破“全套”技术体系；2）已突破的“全套”技术中，有一套是“研发了动力堆/乏燃料/后处理技术，突现了铀、钚材料回收”。——这“意味着在现有核电规模下，中国已经探明的铀资源以大约只能使用50~70年，变成了足够使用3000年”。
很遗憾！这一“推选”相当大地“夸大”了中国核工业集团所取得成就！
如果这一快中子增殖反应堆技术的“突破”，确实能将“铀资源从只能使用50~70年，变成了足够使用3000年”，那么这一技术突破的“全套”，应包括“三方面”内容。
1）所掌握快中子“增殖”堆发电技术，不仅能发电，还要有较高的钚239的“增殖比”，一般公认是1.6。很抱歉，未见正式公布已实现的增殖比是多少！但目前中国研发中的氧化物快中子堆，其理论上的增殖比，最多不会超过1.2。
2）所掌握的“动力堆/乏燃料/后处理技术”，应有较高的钚239回收率。很遗憾，也未见正式公布钚239的“收率”是多少。据所知，现在“掌握”是较为落后的技术。很可能，这一回收率仅约为≤0.8。
3）在“全套”技术中，还缺少了重要的一“套”。如何将提炼出的钚239，铀238，进一步制成可用于快堆的MOX燃料。一个关键数据是，从提炼出的钚239，铀238，制成MOX燃料的“成功率”是多少？已知情况是：未见其宣布成功，更不知成功率是多少！
如果确实实现快中子发电装置的核燃料的“增殖”，真正做到“铀资源利用率扩大60倍”，就必须有
增殖比·回收率·成功率≥1。          （1）
现在已知的数据是，
（增殖比≤1.2）·（回收率≤0.8）·（成功必定小于100%）
<<0.96。             （2）
这并不是什么技术秘密！我国正在研发中的快中子增殖发电技术，其实是“做不到”实现“核燃料闭式循环”的“增殖”的。
中国工程院撰写的《中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究，核能卷》的第221页，在建议未来将实施的“重大工程”中，已明确写上，“2035年前后建成第一个接近增殖的快中子堆核能系统，实现快中子堆核燃料循环闭合和核燃料的接近增殖。”——请注意：所谓接近增殖，也就是不能增殖。但这一被“推选”出的“重大技术进展”说，“将使得中国成为世界上极少数几个能够形成核燃料循环利用的国家”？！
由于这一2011年度的“推选”是《科学导报》编辑部和合作单位主导的评选区活动，而现在又需要消除社会公众因此产生的错觉，所以就撰写了这篇短文。
承负责此项工作的编辑部同志告诉我，这一“重大技术进展的遴选，其实是有根据的。”大约在2011年1月，先后有三家“大型”媒体，而且是有较大影响力的媒体均做了类似报导！为杜绝今后再出现类似“失误”。我也很愿意借  贵刊一角之地，请公布这些网站的姓名、地址：
1．科学网发布的“中国核能技术取得突破铀利用率提升60倍”（http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/1/242281.shtm）
2．中国网络电视台发布的视频“中国核研究取得重大突破：乏燃料回收铀利用率提升60倍”（http://news.cntv.cn/china/20110103/101153.shtml）
3．凤凰卫视发布的视频“中国核能技术取得突破铀利用率提升60倍”（http://v.ifeng.com/news/china/20 ... -7dc1f3c10e6c.shtml）