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建立地下核电站?不是异想天开

—— 建立地下核电站?不是异想天开

行业上下游中国仪表网2013年12月19日 11:05人气:13098

  导读:中国工程院正在进行一个地下核电站的课题,预计明年上半年结题。该课题的全称为《核电站反应堆及带放射性的辅助厂房置于地下的可行性研究》。
  
  中国仪表网讯   中国工程院院士、能源部原副部长、中国长江三峡工程开发总公司原总经理陆佑楣日前表示,中国工程院正在进行一个地下核电站的课题,预计明年上半年结题。地下核电站的构想可谓前卫,但并不是异想天开。关于这个设想,我国还有一段曾经隐秘已久的历史。
  
  地下核电站课题的全称为《核电站反应堆及带放射性的辅助厂房置于地下的可行性研究》。其基本构想是,核岛部分(安全壳及其相伴的安全厂房)置于地下(山体内),常规岛(汽轮发电机)置于地面,核岛产生的高温高压蒸汽可通过布置在隧道内的管道输向常规岛(属分体布置形式)。如果山体地质条件允许,也可把常规岛部分一并置于地下。
  
  该课题的发起人有两位,一位是陆佑楣,另一位是中国工程院院士、核反应堆及核电工程专家叶奇蓁。项目依托单位也是水电、核电各一家:具有丰富水利水电地下工程经验的长江勘测规划设计研究有限责任公司和有“中国核动力工程”摇篮之称的中国核动力研究设计院。
  
  灵感:来源于水电
  
  作为老水电人,陆佑楣的这个设想正是来源于水电。
  
  “现在水电站的厂房大部分置于地下,水电的单机容量很大,尺寸完全可以容纳第三代核电机组。别的国家没有地下核电站,是因为地广人稀,不需要放在地下。在我国,内陆核电站的选址相对困难,中国70%领土都是山,到离人群远的山里面建设核电站,避免破坏地表,可节约农耕用地,减少对居民生活的影响,为选址提供了广阔的空间。”陆佑楣对说。
  
  资料显示,长江三峡水电站有6台70万千瓦总计420万千瓦的发电厂置于大坝右岸的地下(山体内),厂房跨度32.6米,长度311.3米,开挖高度87.24米,现已有3台投入运行。金沙江向家坝水电站有4台80万千瓦总计320万千瓦的发电厂置于右岸山体内,厂房跨度33.4米,长度255.4米,开挖高度88.2米,现已开始机组安装。类似的例子还有金沙江溪洛渡水电站、澜沧江小湾水电站等等。水电站厂房置于地下是国内(特别是西部山区)大部分水电站基本的设计模式,是安全经济的选择。地下发电厂房在长期的建设实践中积累了丰富的地下工程施工经验,在技术上已十分成熟。
  
  分歧:造价、地下水污染
  
  叶奇蓁表示,“地下也是一种资源,所以有了水核共建的想法。其优势是,水电站有水,有电,省去了修路等基础设施建设。另外,可以把核电作为基本负荷,水电作为调节负荷,资源共建,优势互补。劣势是核电站建在山里,和地面相比,要增加一定的成本。这也是专家们的分歧所在。”
  
  根据陆佑楣提供的资料,在水电站项目中,地下厂房造价在总投资(含大坝主体工程、移民等)中所占比重较小,溪洛渡水电站为23.68%;小湾水电站为8.7%;二滩水电站为16%(以上3个水电站的发电厂房均为地下厂房)。测算显示,地下洞室每立方米土建工程造价约在600元-1500元之间,约占整体建设成本的3.6%。
  
  除了造价,在地下建设核电站这样的工程,还有诸多因素需要考虑:比如地震、岩石结构、地下水等。
  
  在一篇名为《将核电站反应堆置于地下的设想》的文章中,陆佑楣简单表述了他对以上的几个问题的看法。
  
  抗(地)震性能方面:地下建筑物的抗震性能远优于地面建筑物,已建和在建水电站的地下厂房抗震设计烈度均在7-8度左右。
  
  岩体结构安全性方面:通过详细的地质勘探,选择良好的岩体,避开岩体内较大的断层、裂隙和软弱带,并设计良好的厂房体形,地下洞室的围岩应力是很小的。同时,核电站的核岛安全壳无论是二代还是三代EPR或AP1000都是直径40米左右的圆筒型结构,对降低围岩应力极为有利。
  
  而大家最关心的地下水污染问题,文章中如此表述:若将核反应堆置于地下,存在污染地下水的可能性。根据地下水电站的施工经验,地下厂房四周及周边岩体内均可通过固结灌浆和帷幕灌浆来阻隔地下水,形成封闭的、独立的空间,以确保放射性物质处于全封闭的状态。
  
  此外,核电站的地下安全壳及相伴的辅属厂房与地面设施之间将设有各种连通通道(交通洞、压力管道、电缆管道、信息仪表通道、通风竖/斜井等),为确保地下厂房的密闭性,可在上述通道口设计密闭闸门,紧急情况下予以关闭。核反应堆的乏燃料和低放射性排放物都可在地下设计专门的储存室予以保存。
  
  2012年9月,长江勘测规划设计研究有限责任公司联合中国核动力研究设计院编制了《大型地下核电厂建设可行性报告》,专家评审认为:这是国内首次对大型地下核电厂建设进行的系统研究,现有的地下工程实践和技术水平完全可以满足地下核电建设的要求,地下核电因将核岛置于山体岩洞内,增加了山体岩洞屏障,提高了电厂抵御飞射物、恐怖袭击、台风、海啸等外部事件的能力,同时也增强了放射性的辐射防护能力。开展研究和示范建设,对加快核电发展和优化能源结构是非常必要的。
  
  前景:国内外看好
  
  长江勘测规划设计研究有限责任公司相关负责人表示,以美国为代表的部分西方国家正在研究地下核电厂。美国著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室当前一直在对地下核能联合体进行研究,目前已完成地下核能联合体的概念设计已提交美国核管会审查,并表明地下核能联合体在经济上具有一定优势,随着第三代、四代核电技术的发展,更利于地下核能联合体的发展。“从国内外调研情况来看,地下核电厂具有非常好的开发前景。”
  
  叶奇蓁一再强调,“不是说内陆核电一定都要建在地下,而是多一种选择,核电站不建设在地下也是安全的。”
  
  陆佑楣提起了一段往事。“地下核电站这个想法不是今天才提出的,上世纪60年代,因为当时紧张的国际局势,我国曾想把核电站建在地下,洞都打好了。后来环境发生变化,建设被叫停了。”
  
  搜索资料显示,这个曾经的地下核电工程名为816厂,816是一个代号,在重庆涪陵的大山中。厂房进洞深度400米左右,顶部覆盖层最厚达200米,核心部位厂房的覆盖层厚度均在150米以上。1984年,由于国际环境变化,国防战略调整,尚未最后完工的816核工厂停建,2010年4月底,闲置近30年的军工洞体正式对游客开放。
  
  严格说来,地下核电现在只存在于纸面上——处于概念性设计阶段。或许因为现在是呼吁启动内陆核电的敏感时期,受访者再三强调,一定要把内陆核电和地下核电站的关系表述清楚,不要引起歧义和误解——这在某种程度上反映了业内对地下核电这个课题的谨慎态度。“对新生事物,怀疑是正常的。”陆佑楣在采访中说,“不能因为恐惧心理而缺乏科学信念。”
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