图为美国三哩岛核电厂。光明图片/视觉中国

　　图为工作人员在监测核电厂附近水质。光明图片/视觉中国

　　2月22日，在距离日本福岛第一核电厂较近的大熊町的路边的标牌。新华社发

　　从核电发展的历史来看，安全问题一直是挥之难去的阴霾。每一次重大核电事故都会在世界范围内引发对核电事业本身的广泛争议；但另一方面，不可忽视的是，每一次事故又都会成为全球核电安全设计飞跃发展的契机，促使人类不断向着“更安全的核电”前行。

　　当前，核电厂安全设计的通用标准规定，必须要考虑“最大假想地震”“可能最大洪水”“可能最大降水”等自然灾害，这个要求并不是一开始发展核电就有的，而是20世纪60年代中期美国人首先关注到的。后来，国际上逐渐形成了相关设计要求和确定这些自然灾害水平的方法。早期确定这些“最大假想”“可能最大”时，通常使用最大历史记录法，后期又发展了一些其他方法。例如在我国和美国，在确定“最大假想地震”时，还会采取地质构造法。所谓地质构造法，即在核电厂址一定范围内（通常为150公里或更大），寻找可能的发震构造，如能动断层，并评估其一旦发生地震对核电厂厂址的影响。核泄漏事故如此后果惨重，以至于核电厂的安全设计必须有足够安全程度。

　　1、核电厂的三项基本安全功能

　　我们周围的物质是由各种元素所构成，而元素的原子核内所包含的质子数决定了它属于哪一种元素。同一种元素原子核内的质子数相同，但中子数可能不同，我们将质子数相同而中子数不同的元素称之为同位素。同位素中有些是非常稳定的，但有些是不稳定的，会自发地衰变并放出射线。我们将会自发衰变并放出射线的同位素称为放射性同位素，放射性物质由放射性同位素所构成。放射性同位素衰变所放出的射线被人体或生物体吸收后，则会形成所谓的辐射照射问题。

　　我们无时无刻不在辐射照射当中，这些辐射来自宇宙射线和周围物质中所含的放射性同位素衰变所放出的射线。由于大气层的屏蔽作用，以及周围物质中放射性同位素的含量极低，这种辐射照射通常不会产生大的问题。周围物质中放射性同位素含量极低的原因很好理解，因为我们周围的物质大多产生于宇宙诞生的初期，即大爆炸的早期阶段。现代天文学认为，目前宇宙的寿命约为120亿～140亿年，在如此漫长的时间内，不稳定的同位素都衰变得差不多了。

　　目前，人类对核能的和平利用主要是对裂变能的利用，这种裂变能主要来自于元素铀235和钚239在中子轰击下的裂变。铀235和钚239在中子轰击下裂变所产生的裂变碎片，专业术语叫裂变产物，包含了大量的放射性同位素，这些放射性物质一旦进入环境，则可能对人类或生物构成辐射照射。为了不使这些裂变产生的放射性物质进入环境，就要用各种屏障将这些放射性物质包容起来。现代压水堆和沸水堆核电厂通常具备燃料包壳、反应堆冷却剂系统压力边界和安全壳三道包容屏障。

　　一个一百万千瓦电功率的压水堆核电厂，其反应堆堆芯的热功率大约三百万千瓦，而反应堆堆芯的直径大约3米左右，高4米左右。如此大的功率集中在如此小的堆芯，在反应堆堆芯正常排热能力丧失的时候，瞬间就可以导致堆芯的熔毁。所以在发生丧失反应堆堆芯正常排热能力的情况下，为保证安全，必须迅速地实现反应堆的停堆。但反应堆停堆后，裂变产物的衰变仍然会发生，其放出的射线被反应堆结构材料和冷却剂等吸收后，转化为热量，即专业术语所称的“衰变热”。衰变热大致可以认为按照指数曲线衰减，在停堆后的不到1秒时间内衰减到堆芯热功率的6%左右，在不到1小时的时间内衰减到堆芯热功率的1%左右。衰变热不能被排出的话，其积累最终仍然能够使燃料和燃料包壳熔化（即严重事故）、进而可能导致反应堆压力容器乃至安全壳的破坏，使放射性物质进入环境。

　　所以为了保证核安全，我们必须高度可靠地保证反应堆停堆、衰变热的排出和放射性包容功能，在专业术语中，这称为三项基本安全功能。实际上，目前压水堆和沸水堆核电厂的衰变热排出可以说是最为关键的安全功能，核电厂的大部分安全系统都是围绕实现这个功能具体设计的。衰变热排出的可靠性，在很大程度上决定了压水堆和沸水堆核电厂的安全水平。在新一代压水堆和沸水堆核电厂的安全改进方面，衰变热排出可靠性的改进也是重点。