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【期刊名称】 《南京工业大学学报(社会科学版)》
美国核安全规制模式的转变及启示
【英文标题】 On Transformation of U. S. Nuclear Safety Regulation Mode and Its Implications
【作者】 胡帮达【作者单位】 华中科技大学法学院
【中文关键词】 核安全规制;确定论规制模式;纵深防御;概率风险论;风险指引
【英文关键词】 nuclear safety regulation; regulation mode based on Deterministic Theory; defense in depth; Probabilistic Risk Theory; risk-informed
【文章编码】 1671-7287(2017)01-0014-08【文献标识码】 A
【期刊年份】 2017年【期号】 1
【页码】 14
【摘要】 美国核安全规制模式是各国学习的样板。在三里岛核事故前美国采用基于确定论的规制模式,要求企业采取纵深防御措施保障核安全,但该模式存在主观判断、过度依赖技术可靠性而忽略人为因素的重要性等不足。三里岛核事故发生后美国提倡基于概率风险论的规制模式,要求企业全面考虑技术可靠性和人为因素来强化核安全,并以风险指引方式优化核安全资源配置和增强规制的灵活性。我国应借鉴美国模式,在《核安全法》中确立风险概念和建立风险评价机制,引导核安全监管向基于概率风险论的规制模式转型。
【英文摘要】 U. S.nuclear regulation mode remains a role model followed by many countries. Before the Three Mile Island nuclear accident, US used to adopt a nuclear mode based on deterministic theory and required the nuclear companies to take measures of Defense in Depth to ensure nuclear safety. However, the deficiencies of the mode were obvious for its dependence on subjective judgments and over-reliance on technical reliability while ignoring human factors. After the accident, US advocated a new mode based on Probabilistic Risk theory and required nuclear companies to take full account of technical reliability and human factors to improve nuclear safety, and adopted risk-informed way for safety regulation, optimizing resource allocation and enhancing regulatory flexibility. China should follow the example and promote a transition to the mode based on Probabilistic Risk Theory through establishing risk conception and risk evaluation mechanisms in Nuclear Safety Act.
【全文】法宝引证码CLI.A.1254349    
  
  “十二五”以来,我国核电发展迅猛,现已成为在建核电机组数全球第一、在运行核电机组数全球第四的核电大国。“十三五”期间,我国继续推进核能发展,将实现核电运行装机容量达到5800万千瓦,在建达到3000万千瓦以上[1]。发展核能对保障国家能源供应、应对气候变化和改善环境问题具有重要意义,但必须以安全为前提条件,而核安全应当通过合理的制度建构予以保障。日本福岛核事故的发生给世界各国敲响了核安全的警钟,也推动了我国核安全法制建设的进程。2013年,《核安全法》被纳入《十二届全国人大常委会立法规划》;2016年10月31日,全国人大常委会对全国人大环资委提请审议的《核安全法(草案)》进行初审,目前该草案已经在中国人大网上公开征求意见,之后将做进一步的修改。《核安全法》立法以及其出台后的核安全相关法规的制定都将围绕采取哪些措施来实现核安全这一主题展开,换言之,核安全规制方法的设计与选择是核安全法律制度构建的重点所在。美国是最早发展民用核能的国家,也是当前运行核电机组最多的国家,其核安全规制的理念和措施对国际核安全法律制度的发展和对继美国之后发展民用核能的国家的核安全法律制度的建构产生了重要影响,成为世界核安全规制学习的典范。以美国为中心,考察核安全规制模式的演变过程和发展趋势,对我国核安全法律制度的构建与完善具有重要的参考价值。
  一、核安全问题及其规制
  核安全问题源于人们认识到电离辐射会损害人体健康,因而可以追溯到19世纪末科学家对伦琴射线的发现,但核安全问题受到重视则与“二战时期”原子弹的爆炸密不可分。1945年广岛核爆展现了核武器的巨大杀伤力,人们开始“谈核色变”,这也是1954年美国倡导“原子用于和平”后面临的一个重要挑战,即如何在发展民用核能、让核能造福人类的同时避免其对人体健康和环境造成不可挽回的损害。
  需要说明的是,这里的核安全(Nuclear Safety),是指实现正常的运行工况,防止事故发生或减轻事故后果,从而保护工作人员、公众和环境免受不当的电离辐射危害。核领域与之密切相关但又存在区别的两个概念分别是核保障(Nuclear Safeguard)和核安保(Nuclear Security),前者是指通过组织、法律和技术的机制防止核技术和核材料被滥用于军事目的;后者是指防止、侦查和应对涉及核材料和其他放射性物质或相关设施的偷窃、蓄意破坏、未经授权的接触、非法转让或其他恶意行为。换言之,此处讨论的核安全限于合法的民用核能过程中生产安全的范畴。
  民用核能利用活动涉及核能产业的整个链条,包括放射性矿产资源的采冶,核燃料的生产,核材料的加工,核设施的设计、建造、运行、退役,放射性物质的运输,核燃料与放射性废物的处理处置,放射源的生产与利用,等等。这些活动会直接或间接产生电离辐射,实施不当则会带来安全问题。核安全规制的实质就是对这些可能导致安全问题的行为和因素进行防范和控制,避免危害后果的发生。考虑到核能利用活动中核设施运行可能导致的危害后果更为严重,核安全规制的重点目标在于确保核设施的安全。这也是狭义的核安全概念。
  核安全规制依赖于法律的支撑。美国1954年《原子能法》在解禁民用核能利用活动的同时,要求从事核能利用活动的许可证持有者确保其活动的安全,为核安全规制提供了法律基础。然而,由于核能利用活动所涉技术的特殊性和复杂性,核安全规制不同于一般的经济规制或者社会性规制,立法机关制定的法律往往难以全面或详尽地规定其具体的规制手段和方法,核安全规制的任务通常转由专门的规制机关依据法律的授权制定法规、导则或技术标准等来完成。美国于1974年通过《能源重组法》来改革原来的监管体制,并建立独立的核安全规制机关——美国核监管委员会,授予该机关充分的核安全规制职能,这在一定程度上便是对这一思路的深化。本文所论述的核安全规制的模式问题,也正是从研究美国核安全监管机关在规制过程中所采取的具体的防范和控制核安全问题的思路和方法层面上来展开。数十年来,经过不断摸索与发展,美国核安全规制的模式发生了较为深刻的变化。
  二、基于确定论的规制模式及其不足
  1.基于确定论规制模式的形成
  核反应堆的设计和建造最初是为制造核武器服务的,因此对核安全问题的系统考虑也始于美国“二战时期”的“曼哈顿工程”。由于核反应堆是一项极为复杂的工程,当时参与该工程的专家分别来自理论物理、化学工程、机械工程和电力工程等各科学学科,每个学科的科学家分别负责设计和建造工程的一部分。其中,来自杜邦公司的化学工程师负责华盛顿州的核反应堆建造工作。杜邦公司的工程师基于其在化工领域的经验将反应堆设计成分开的相对独立的子系统,这样每个子系统定型了就可以对相关的系统进行设计{1}。杜邦公司的做法创造了功能和结构独立性的概念并促成“纵深防御”概念的诞生{2}。
  所谓纵深防御,即通过设定一系列连续和独立的防护层次或实物屏障,当某一层防护或屏障失效,后续防护层或屏障就会发挥作用,从而防止特定事故的发生。在核设施上,纵深防御的概念应用在两方面:一是要求提供多层次的设备和规程,包括按照适当的质量水平和工程实践正确并保守地设计、建造和运行核电厂,防止其偏离正常运行;设置专用系统并制定运行规程以防止或尽量减少假设始发事件所造成的损坏,检测和纠正偏离正常运行的情况,以防止预计运行事件升级为事故。二是针对核设施设置多道实体屏障,防止放射性物质外逸。这些屏障通常包括燃料本身、燃料包壳、反应堆冷却剂系统压力边界和安全壳等。纵深防御的安全理念是,只要上述要求实施得当,就能够确保任何单一的技术故障、人为或组织失误都不会导致有害影响,并确保可能引起重要有害影响的叠加故障概率处于较低状态。
  为评价纵深防御措施的性能及其有效性,美国原核安全规制机关——原子能委员会采用了“设计基准事故”的概念来制定安全标准。美国原子能委员会要求安全设计要包括多种备用设备和冗余设施以作为纵深防御的一部分,并根据专家的判定,把单个设备故障或者操作失误而引发的特定始发事件称为“可信事故”,把“设计基准事故”限定为“最大可信事故”。由于“设计基准事故”旨在估计反应堆因根本设计缺陷和最坏事故而出现故障的可能性,所以美国原子能委员会认为如果核电厂能够抵御设计基准事故,它就能抵御其他任何事故,亦即核设施达到了安全的标准。
  美国原子能委员会和后来的核监管委员会甚至认为满足上述安全标准的纵深防御过程可以允许绕过电厂操纵员的设计,即让所有的设计基准安全功能在事故状态下自动反应,而不需操纵员积极干预。这种以假定一系列限定数量和规模的可信事故为基础来制定法规和标准的安全规制模式,因其中的可信事故的范围[2]都是确定性的而被称为基于确定论的规制模式。
  2.基于确定论规制模式面临的挑战与不足
  上述基于确定论规制模式依赖于纵深防御措施提供多重屏障以有效将放射性物质控制在设定的系统内,从而保护人体和环境免受电离辐射危害。然而,这些屏障的可靠性和有效性以及假定的可信事故的合理性也是该模式面临的挑战。
  从20世纪50年代早期开始,美国原子能委员会组织实施了各种小规模的实验来获取关于反应堆安全的资料,但是这些实验并未给美国原子能委员会关心的一个大问题——因丧失冷却剂而导致的堆芯融化事故——提供多少有价值的指导{3}。反应堆专家认为,虽然几率可能很小,因丧失冷却剂而导致的堆芯融化事故仍可能发生。因此,反应堆的安全很大程度上需要依赖应急堆芯冷却系统的妥当设计和在事故状态下的正常运行。而在丧失大量冷却剂的情况下,如果应急堆芯冷却系统运行失败,停堆产生的大量衰变热量将会导致堆芯融化,届时包容核燃料的压力容器,甚至安全壳都有可能被冲破,以至于向环境释放大量的放射性物质。甚至还有人担心,融化的核燃料将会不断渗入地下,穿透地壳而到达中国(这种情景被称为“中国症候”){3}。
  虽然美国原子能委员会仍然对反应堆安全性充满信心,但是其有限的实验和经验并不能有力地证明该安全判断。为此,1966年11月,美国原子能委员会成立了一个特别工作小组来研究应急系统的问题,并同时组织开展相关的实验研究。1967年,特别工作小组完成的研究报告显示,如果应急冷却系统不正常运行而发生堆芯融化等一系列事件时有可能导致安全壳破裂。1970年,美国原子能委员会所属的爱达荷原子能公司进行的一次小规模测试发现,因丧失冷却剂而使压力容器内产生的高压蒸汽阻止了来自堆芯应急冷却系统的水流,90%的应急冷却剂在到达堆芯前从原冷却剂流失的裂口处流出。上述研究报告和实验都说明堆芯应急冷却系统性能及有效性存在不确定性,反应堆安全壳已经不能被视为阻止放射性物质溢出的牢不可破的屏障。换言之,纵深防御措施仍可能失效,美国原子能委员会之前排除的不可信事故也可能是可信的。
  基于确定论的纵深防御措施不仅存在上述关于反应堆应急冷却系统可靠性的担忧,还经受各种现实的考验。1975年3月,美国田纳西河流域管理局的Browns Ferry核电站由于技术人员点燃蜡烛来检查电缆线附近漏气口而发生火灾,大火持续7个小时几乎导致其中一个反应堆的安全设备瘫痪。这一事使美国核监管委员会开始意识到单个故障引发一连串使冗余安全特性失效事件(BP“共同模式失败”)的可能性{3}。这种可能性在随后发生的三里岛核事故中便变成了现实。1979年3月28日,宾夕法尼亚州三里岛核电站二号反应堆的一个泄压阀没有自动回座导致大量堆芯冷却剂溢出,堆芯压力和温度骤然升高。由于反应堆控制室的仪器盘并没有清晰地显示出这一情况,操纵人员也不知道发生了丧失冷却剂的事故,虽然应急反应堆冷却系统根据设计自动工作,但是操作人员决定减少应急冷却剂的流量。当专家意识到电厂正在发生丧失冷却剂事故并且(用冷却剂)淹没堆芯时,反应堆已经遭受了不可逆转的损坏——反应堆堆芯已经融化近半{4}。三里岛事故发生两周后,卡特总统成立三里岛事故总统调查委员会对事故展开全面调查。最终的调查报告认为,本次事故基本的问题和原因不是设备的问题,而是与人相关的问题,现有的法规不能保障安全,满足法规要求也并不意味着安全。
  三里岛核事故的发生打破了核能绝对安全的神话,从规制模式来看,三里岛核事故说明严重的反应堆事故完全有可能发生,而且严重的事故后果完全有可能由于各种没有预想到的事件导致,即说明基于确定论的规制模式存在不足。正如三里岛事故总统调查委员会的报告所建议的,为了防止严重事故的发生,相关的组织、程序和实际操作以及核监管委员会的规制方式都有必要进行根本性的变革{5}。
  三、基于概率风险论的规制模式之兴起
  1.概率风险评价法之引入
  随着核电发展规模的扩大和一系列安全争议的发生,公众越来越渴望知道核电厂到底是否安全。在基于确定论的规制模式下,核安全规制机关制定安全法规和标准主要是基于经验、实验结果和专家判断{6}。由于没有考虑量化估算风险,核安全规制机关不能有效地对事故的重要性进行排序或者判断额外的安全系统所增加的安全边界,其只能问及核设施会出什么错以及出错后的后果是什么,而不知道事故发生的概率及后果的严重程度。在经历一系列关于纵深防御有效性的争议后,核安全规制机关开始寻求新的评价安全的方法和规制模式。
  1972年,美国原子能委员会聘请麻省理工学院的Norman C. Rasmussen教授牵头组织“反应堆安全研究”项目。在研究过程中,项目组以两座核电站作为参考设计,首创性地运用“故障树”和“事件树”的分析方法[3]计算了美国100多座轻水堆的运行风险。该研究项目历时3年并于1974年完成,成为思考核电厂安全的转折点。Rasmussen教授组织完成的《反应堆安全研究报告》(以下简称“WASH-1400报告”)得出了许多新结论,其首要发现是,与其他人造事

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【注释】                                                                                                     
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