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摘 要：目前我国缺乏专门针对海洋小型核电站的安全标准体系，这极大的制约了海洋小型核电站的规范设计与技术审评。本文以现有核安全标准体系为依据，通过对比分析与总结，指出海洋小型核电站设计安全标准体系可以从纵深防御概念的细化、始发事件的选取等方面入手。上述工作对下一步海洋小型核电站安全体系的建立与完善有一定的指导意义。
关键词：海洋小型核电站 安全标准体系
中图分类号：TL364 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0067-04
Abstract： The shortage of safety standard system for oceanic floating nuclear power plant in our country makes the normative design and technical evaluation of it become difficult. Based on the existing nuclear safety standard system， this paper pointed out that the design criteria for floating nuclear power plant could be started with the refining concept of defense in depth， the identification of initial events and other aspects through contrastive analysis and summary. The research was guiding significant for the foundation and reformation of safety standard system for offshore floating nuclear power plant.
Key Words： Small Oceanic Nuclear Power Plant; Safety standard system
海洋小型核电站是利用核能进行发电的海上移动能源供给平台，是核能技术与船舶工程技术的有机结合。其具有机动性好、满足可持续发展要求等特点，能够为我国远海资源开发提供清洁可靠的能源，符合我国发展海洋战略的要求，对我国和平利用核能也有着重要意义。同时，核能系统具有高温、高压和高放射性的特点，为了确保海洋小型核电站安全可靠地运行，有必要建立一套完整的可用于指导、评价海洋小型核电站及其它民用海上移动核设施的安全标准体系。
1 國内外研究现状
1.1 国外民用核动力船舶及其相应安全标准
从20世纪50年代起，美国、前苏联、日本、德国等国就开展了民用核动力船舶研究，建造了多艘核动力商船和核动力破冰船，主要包括美国“萨瓦娜”号、前苏联的“列宁”号、日本“陆奥”号、德国“奥托汉”号等，而俄罗斯更是始终维持着一支核动力破冰船队用于北冰洋航线。各国主要民用核动力船舶建造、航行、退役情况如图1所示。
随着核能技术在民用船舶上实用化之际，各国也同步地开展了核安全标准体系建设工作。1960年6月，国际海上人命安全条约（SOLAS）中增加了有关原子能船的相关条款。2009年，最新版的国际海上人命安全条约中对核能船舶的辐射安全、安全鉴定、操作和事故等做了原则性要求[1]。1961年，日本运输省也开展了原子能船安全标准的建立工作[2]。1968年，IAEA发布了安全系列第27号报告《核商船在停泊和航行过程中的安全考虑》[3]。1979年，政府间海事协商组织船舶设计和装备分会第20次会议将核商船安全规范作为专项议程进行讨论，最终形成具有指导意义的《核商船安全规范》[4]。之后，前苏联根据《核商船安全规范》的要求，并结合本国相关标准的规定完成了《北方航线号原子破冰船安全分析报告》的编写工作[5]。
1.2 我国民用核动力船舶及其相应安全标准
我国海上核动力技术主要应用军事领域，民用核动力船舶技术尚处于科研研究阶段。民用核动力船舶相关安全标准也处于研究初步阶段。经过相关单位的努力，现已初步完成《海洋小型核电站安全审评原则》这一原则指导性文件的编制工作[6]。
1.3 我国海洋小型核电站方案简介
我国海洋小型核电站正处于方案设计阶段，其主要目的是为海上钻井平台提供电力、热能和淡水。海洋小型核电站拟配备两套并联的核动力装置，采用100MW级反应堆，U形管自然循环蒸汽发生器。海洋小型核电站核动力装置主要设计参数如表1所示[7]。
海洋小型核电站的船体主要有浮动式和可潜式两种技术方案。其外观如图2和图3所示。
2 海洋小型核电站安全体系标准建设
2.1 海洋小型核电站安全标准体系的梳理
目前，美国、俄罗斯和日本等国家已经编写有专门指导和评价民用核动力船舶设计的安全标准。但是，标准中一般只是对原则问题进行规定，在具体的设计和评审过程中主要是以国际条约为指导，结合本国的核动力船舶安全标准，具体问题根据实际情况采用相应的民用核电标准、船舶标准、军用标准等。表2列举了前苏联破冰船设计中所参考的部分规范和标准[5]。 我国军用与民用核动力装置经过多年的发展已经各自形成了一套完整的标准体系，涵盖核动力装置的设计、制造、运行、维修、退役和管理等各个方面的内容，并形成了法律、法规、标准的体系层次结构。我国民用和军用核动力装置安全标准体系如表3所示。
除了核安全法规外，工艺、化学、电气、电力、自动化、设备等其它方面也有相应的国家标准。
而海洋小型核电站从其用途来看，属于海上民用核设施，应该参照现行民用核设施的设计标准，并充分考虑其经济性指标。但是，从其使用环境上来看，与目前军用核动力装置的情况更为相似。但是，现有的民用和军用两套核安全标准体系都无法完全适用于海洋小型核电站的设计与评审工作，民用核安全标准体系没有考虑海洋条件的内容，军用核安全标准的安全裕量过大，经济性不高。因此，有必要组织有经验的相关设计单位综合现有的两套核安全标准系统，梳理、整合并建立适用于海洋小型核电站的核安全标准体系。
对于其它专业技术方面的国家标准，也应该针对海洋小型核电站的特点，对其进行研究和梳理。
2.2 海洋小型核电站安全特性研究工作
海洋小型核电站设计安全标准的制定工作可以充分借鉴现有其他反应堆设计安全标准体系，但考虑到其本身的技术特点，仍需开展以下研究工作。
（1）纵深防御概念应用的研究。
军核与民核总的核安全目标是一致的，辐射安全目标与技术安全目标也相同，但是在纵深防御概念的实现途径方面有较大区别。目前核动力装置普遍使用五层纵深防御的设计理念。我国民用核动力装置全部为陆上核设施，没有空间和重量的限值，多层防御、单一故障、冗余设置和多样性等设计原则已经落实在核动力装置设计的各个方面。而军用核动力装置由其空间和重量等方面的限制，落实纵深防御原则的方法与陆上核设施有很大区别，减少了设备的多样性和冗余水平，通过简化系统、提高设备可靠性等方面来保证核动力装置在事故工况下安全。
海上浮动电站与军用舰艇相比，空間较为充足，对设备重量要求也并不严格，但依然无法与陆上核设施相比。因此，在纵深防御原则的应该过程中，应充分借鉴军用与民用核动力装置的设计特点，兼顾冗余和简化的设计理念，得到纵深防御原则在海洋小型核电站设计中可能实现的途径。
（2）始发事件的选取工作。
IAEA对始发事件的定义是那些假想的可能导致堆芯损毁的运行扰动事件，一般由内部始发事件和危害（内部和外部）组成。目前电厂的始发事情的筛选侧重于考虑内部始发事件，军用核动力装置的始发事件确定借鉴了电厂的做法，其结果也是侧重于内部始发事件的研究。但是，由表4数据表面，核动力船舶外因事故概率往往大于内因事故的概率。因此，必须使用确定论和PSA相结合的方法，综合考虑船舶安全与核动力装置安全，开展始发事件的选取工作。
（3）事故叠加效应分析。
对于海洋小型核电站，由于外因造成核事故的概率较大，且在外因作用下往往会造成多个运行或安全系统的失效，因此必须考虑事故叠加后的影响，特别是外因事故叠加内因事故的影响。
（4）放射性产物扩散影响分析。
目前，海洋小型核电站的功能主要定位于为沿海海洋钻井平台供电，而这些钻井平台又紧邻我国沿海经济较发达的省份。因此，在设计过程中必须结合工作海域内的海文和气相条件，开展正常运行和严重事故工况下的源项分析和放射性物质扩散情况（海洋扩散和大气扩散）分析工作，研究这些工况对海洋生物可能产生的影响。上述分析结果可用于指导海洋小型核电站的事故应急策划和事故后果的控制。
2.3 海洋小型核电站应急策略
《国际海上人命安全公约》2009版中规定“当核能船舶发生任何可能导致危害周围环境的事故时，该船船长应立即报告主管机关。船长还应立即报告该船在损坏情况下可能处于的水域或驶往的水域所属国家政府的主管当局。[1]”因此，有核动力船舶长期驻扎的国家都制定了入港条件、港内应急规程和港区附近环境监测等特殊控制机制。
但是，海洋小型核电站在正常运行条件下长期处于我国近海海域，一旦发生放射性物质泄漏事件，其放射性物质的控制、应急和援救难度较高。且国际组织也没有关于近海核动力装置应急、施救的相关准则。所以，有必要对严重事故下海洋小型核电站的应急和救援开展研究和验证工作。
3 结语
本文以民用核安全标准和军用核安全标准为依据，初步归纳并提出部分海洋小型核电站安全标准体系建设中亟待研究和解决的问题。这些问题与海洋小型核电站的设计工作息息相关。
但是，上述讨论的问题只是海洋小型核电站安全标准体系建设中的一部分，当前考虑不周全的设计标准也将随着设计工作的深入不断补充更新，后续建造和运行安全的标准的研究工作也将逐步展开。
致谢
本工作受国家重点研发计划（海洋核动力平台核动力装置技术研究：2017YFC0307800-06）资助。
参考文献
[1] 国际海事组织，国际海上人命安全公约[S].2009.
[2] 原子动力船安全标准[S].1961.
[3] IAEA，Safety Considerations in the Use of Ports and Approaches by Nuclear Merchant Ships.
[4] 核商船安全规范[S].1979.
[5] 北方航线号原子破冰船安全分析报告[Z].1988.
[6] 海洋小型核电站安全审评原则[Z].2013.
[7] 海洋小型核电站工程示范项目方案设计说明书[Z].2013.
关键词：海洋小型核电站 安全标准体系
中图分类号：TL364 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0067-04
Abstract： The shortage of safety standard system for oceanic floating nuclear power plant in our country makes the normative design and technical evaluation of it become difficult. Based on the existing nuclear safety standard system， this paper pointed out that the design criteria for floating nuclear power plant could be started with the refining concept of defense in depth， the identification of initial events and other aspects through contrastive analysis and summary. The research was guiding significant for the foundation and reformation of safety standard system for offshore floating nuclear power plant.
Key Words： Small Oceanic Nuclear Power Plant; Safety standard system
海洋小型核电站是利用核能进行发电的海上移动能源供给平台，是核能技术与船舶工程技术的有机结合。其具有机动性好、满足可持续发展要求等特点，能够为我国远海资源开发提供清洁可靠的能源，符合我国发展海洋战略的要求，对我国和平利用核能也有着重要意义。同时，核能系统具有高温、高压和高放射性的特点，为了确保海洋小型核电站安全可靠地运行，有必要建立一套完整的可用于指导、评价海洋小型核电站及其它民用海上移动核设施的安全标准体系。
1 國内外研究现状
1.1 国外民用核动力船舶及其相应安全标准
从20世纪50年代起，美国、前苏联、日本、德国等国就开展了民用核动力船舶研究，建造了多艘核动力商船和核动力破冰船，主要包括美国“萨瓦娜”号、前苏联的“列宁”号、日本“陆奥”号、德国“奥托汉”号等，而俄罗斯更是始终维持着一支核动力破冰船队用于北冰洋航线。各国主要民用核动力船舶建造、航行、退役情况如图1所示。
随着核能技术在民用船舶上实用化之际，各国也同步地开展了核安全标准体系建设工作。1960年6月，国际海上人命安全条约（SOLAS）中增加了有关原子能船的相关条款。2009年，最新版的国际海上人命安全条约中对核能船舶的辐射安全、安全鉴定、操作和事故等做了原则性要求[1]。1961年，日本运输省也开展了原子能船安全标准的建立工作[2]。1968年，IAEA发布了安全系列第27号报告《核商船在停泊和航行过程中的安全考虑》[3]。1979年，政府间海事协商组织船舶设计和装备分会第20次会议将核商船安全规范作为专项议程进行讨论，最终形成具有指导意义的《核商船安全规范》[4]。之后，前苏联根据《核商船安全规范》的要求，并结合本国相关标准的规定完成了《北方航线号原子破冰船安全分析报告》的编写工作[5]。
1.2 我国民用核动力船舶及其相应安全标准
我国海上核动力技术主要应用军事领域，民用核动力船舶技术尚处于科研研究阶段。民用核动力船舶相关安全标准也处于研究初步阶段。经过相关单位的努力，现已初步完成《海洋小型核电站安全审评原则》这一原则指导性文件的编制工作[6]。
1.3 我国海洋小型核电站方案简介
我国海洋小型核电站正处于方案设计阶段，其主要目的是为海上钻井平台提供电力、热能和淡水。海洋小型核电站拟配备两套并联的核动力装置，采用100MW级反应堆，U形管自然循环蒸汽发生器。海洋小型核电站核动力装置主要设计参数如表1所示[7]。
海洋小型核电站的船体主要有浮动式和可潜式两种技术方案。其外观如图2和图3所示。
2 海洋小型核电站安全体系标准建设
2.1 海洋小型核电站安全标准体系的梳理
目前，美国、俄罗斯和日本等国家已经编写有专门指导和评价民用核动力船舶设计的安全标准。但是，标准中一般只是对原则问题进行规定，在具体的设计和评审过程中主要是以国际条约为指导，结合本国的核动力船舶安全标准，具体问题根据实际情况采用相应的民用核电标准、船舶标准、军用标准等。表2列举了前苏联破冰船设计中所参考的部分规范和标准[5]。 我国军用与民用核动力装置经过多年的发展已经各自形成了一套完整的标准体系，涵盖核动力装置的设计、制造、运行、维修、退役和管理等各个方面的内容，并形成了法律、法规、标准的体系层次结构。我国民用和军用核动力装置安全标准体系如表3所示。
除了核安全法规外，工艺、化学、电气、电力、自动化、设备等其它方面也有相应的国家标准。
而海洋小型核电站从其用途来看，属于海上民用核设施，应该参照现行民用核设施的设计标准，并充分考虑其经济性指标。但是，从其使用环境上来看，与目前军用核动力装置的情况更为相似。但是，现有的民用和军用两套核安全标准体系都无法完全适用于海洋小型核电站的设计与评审工作，民用核安全标准体系没有考虑海洋条件的内容，军用核安全标准的安全裕量过大，经济性不高。因此，有必要组织有经验的相关设计单位综合现有的两套核安全标准系统，梳理、整合并建立适用于海洋小型核电站的核安全标准体系。
对于其它专业技术方面的国家标准，也应该针对海洋小型核电站的特点，对其进行研究和梳理。
2.2 海洋小型核电站安全特性研究工作
海洋小型核电站设计安全标准的制定工作可以充分借鉴现有其他反应堆设计安全标准体系，但考虑到其本身的技术特点，仍需开展以下研究工作。
（1）纵深防御概念应用的研究。
军核与民核总的核安全目标是一致的，辐射安全目标与技术安全目标也相同，但是在纵深防御概念的实现途径方面有较大区别。目前核动力装置普遍使用五层纵深防御的设计理念。我国民用核动力装置全部为陆上核设施，没有空间和重量的限值，多层防御、单一故障、冗余设置和多样性等设计原则已经落实在核动力装置设计的各个方面。而军用核动力装置由其空间和重量等方面的限制，落实纵深防御原则的方法与陆上核设施有很大区别，减少了设备的多样性和冗余水平，通过简化系统、提高设备可靠性等方面来保证核动力装置在事故工况下安全。
海上浮动电站与军用舰艇相比，空間较为充足，对设备重量要求也并不严格，但依然无法与陆上核设施相比。因此，在纵深防御原则的应该过程中，应充分借鉴军用与民用核动力装置的设计特点，兼顾冗余和简化的设计理念，得到纵深防御原则在海洋小型核电站设计中可能实现的途径。
（2）始发事件的选取工作。
IAEA对始发事件的定义是那些假想的可能导致堆芯损毁的运行扰动事件，一般由内部始发事件和危害（内部和外部）组成。目前电厂的始发事情的筛选侧重于考虑内部始发事件，军用核动力装置的始发事件确定借鉴了电厂的做法，其结果也是侧重于内部始发事件的研究。但是，由表4数据表面，核动力船舶外因事故概率往往大于内因事故的概率。因此，必须使用确定论和PSA相结合的方法，综合考虑船舶安全与核动力装置安全，开展始发事件的选取工作。
（3）事故叠加效应分析。
对于海洋小型核电站，由于外因造成核事故的概率较大，且在外因作用下往往会造成多个运行或安全系统的失效，因此必须考虑事故叠加后的影响，特别是外因事故叠加内因事故的影响。
（4）放射性产物扩散影响分析。
目前，海洋小型核电站的功能主要定位于为沿海海洋钻井平台供电，而这些钻井平台又紧邻我国沿海经济较发达的省份。因此，在设计过程中必须结合工作海域内的海文和气相条件，开展正常运行和严重事故工况下的源项分析和放射性物质扩散情况（海洋扩散和大气扩散）分析工作，研究这些工况对海洋生物可能产生的影响。上述分析结果可用于指导海洋小型核电站的事故应急策划和事故后果的控制。
2.3 海洋小型核电站应急策略
《国际海上人命安全公约》2009版中规定“当核能船舶发生任何可能导致危害周围环境的事故时，该船船长应立即报告主管机关。船长还应立即报告该船在损坏情况下可能处于的水域或驶往的水域所属国家政府的主管当局。[1]”因此，有核动力船舶长期驻扎的国家都制定了入港条件、港内应急规程和港区附近环境监测等特殊控制机制。
但是，海洋小型核电站在正常运行条件下长期处于我国近海海域，一旦发生放射性物质泄漏事件，其放射性物质的控制、应急和援救难度较高。且国际组织也没有关于近海核动力装置应急、施救的相关准则。所以，有必要对严重事故下海洋小型核电站的应急和救援开展研究和验证工作。
3 结语
本文以民用核安全标准和军用核安全标准为依据，初步归纳并提出部分海洋小型核电站安全标准体系建设中亟待研究和解决的问题。这些问题与海洋小型核电站的设计工作息息相关。
但是，上述讨论的问题只是海洋小型核电站安全标准体系建设中的一部分，当前考虑不周全的设计标准也将随着设计工作的深入不断补充更新，后续建造和运行安全的标准的研究工作也将逐步展开。
致谢
本工作受国家重点研发计划（海洋核动力平台核动力装置技术研究：2017YFC0307800-06）资助。
参考文献
[1] 国际海事组织，国际海上人命安全公约[S].2009.
[2] 原子动力船安全标准[S].1961.
[3] IAEA，Safety Considerations in the Use of Ports and Approaches by Nuclear Merchant Ships.
[4] 核商船安全规范[S].1979.
[5] 北方航线号原子破冰船安全分析报告[Z].1988.
[6] 海洋小型核电站安全审评原则[Z].2013.
[7] 海洋小型核电站工程示范项目方案设计说明书[Z].2013.