关于移动式微堆监管体系的初步探究

关于移动式微堆监管体系的初步探究

周攀,王世兴

中国核电工程有限公司华东分公司 浙江嘉兴市 314000

摘要：移动式微堆具有方便快捷、固有安全性高、应用场景丰富等特点，在未来将有较大的市场。考虑到移动式微堆其先进性、移动性等特殊性，建立其特有的监管体系势在必行。因此，本文对国际原子能机构、美国和我国的微堆监管体系进行初步探究。

一、前言

近年来，在多个国家推动发展小型模块化反应堆的进程中，掀起了一股发展微堆的热潮。相比传统的核动力堆，微堆的功率、体积和质量均较小，且多采用先进反应堆技术，比如铅铋快堆、钠冷快堆、高温气冷堆等四代堆技术，具备较高的固有安全性，应用场景包括：分布式电源、应急电源、偏远地区、海岛开发、边防哨所、太空任务等。

目前，微堆没有达成共识的定义。国际原子能机构(IAEA）2020年发布了《SMR BOOK 2020》，在前言中将微堆描述为“小型模块化反应堆（SMR）的子类，电功率通常达到10兆瓦”，但在燃料循环部分将微堆描述为“不同于其他小型模块化堆的类别，电功率为1.5—5MWe，换料周期为36个月至20年”。在国际原子能机构2021年发布的《Technology Roadmap for Small Modular Reactor Deployment》中，将电功率小于10MWe的描述为微堆。在经合组织核能机构（OECD-NEA）2021年发布的《Small Modular Reactors: Challenges and Opportunities》报告中，将微反应堆定义为容量小于10兆瓦的微模块化反应堆(MMR)。国内暂时也没有对微堆做出明确的定义，本文暂且认为微堆是电功率小于10MWe的先进反应堆。

由于微堆的功率、体积和质量较小，往往具备可移动性，甚至堆芯研发的目标就是更小型化、可移动化，这与传统的核动力厂有较大的差别，会给监管带来较大的挑战。

同时，随着产业的发展，微堆的数量将大幅增长。美国能源部（DOE）2021年发布了《Global Market Analysis of Microreactors》，该文件对全球主要地区的微堆发展趋势和市场容量做了峰分析和预测：到2030年，微堆的装机数量为40—90座，装机容量0.4—0.9GWe；到2040年，微堆的装机数量为600—2075座，装机容量6到21GWe；到2050年，微堆的装机数量为2700-11850座，装机容量27—119GWe。

针对微堆的可移动性、应用场景多样化、数量庞大等特性，现有核安全的监管体系对移动式微堆的适用性值得探讨，下文分别从国际和国内两个方向进行初步探究。

二、国际上移动式微堆的监管体系

实际上，移动式反应堆并不是新事物，核潜艇、核动力航空母舰、核动力破冰船等已经发展数十年，但均属于特殊机构用于特殊用途的设备，数量也不大，可以用核动力厂的监管体系执行；微堆技术也已经过数十年的研发，但由于各种原因一直未得到商业应用。目前，国际上暂时没有针对移动式微堆的监管体系，但已经开始摸索建立。

1. 国际原子能机构

随着小型模块化反应堆的发展，国际原子能机构于2015年3月成立了小型模块化反应堆监管机构论坛，旨在推动建立这种相对新型的反应堆的监管体系。目前该论坛共有中国、美国、法国、加拿大、英国、韩国等11个成员国，并2017年11月成立了许可问题工作组、设计和安全分析工作组、建造调试和运营工作组。国际原子能机构在《SMR BOOK》《Technology Roadmap for Small Modular Reactor Deployment》等文件中都对微堆技术进行了描述和简单分析，但是其小型模块化反应堆监管机构论坛发布的《Working Group on Licensing Issues Phase2 Report》《Working Group on Design and Safety Analysis Phase2 Report》《Working Group on Manufacturing Construction Commissioning and Operation Phase2 Report》等针对小型堆监管体系建立的报告中还未针对微堆或者移动式反应堆做出说明。国际原子能机构宣布已经完成指导小型模块化反应堆技术开发的60多项安全标准审查，并将在今年发表一份安全报告，届时我们可以查看是否对微堆或者移动式反应堆做出相应的安全分析。

2. 美国

早在1954年，美国陆军启动了移动式核电计划，先后建造并运营了8座微型动力堆，电功率从不到1兆瓦到10兆瓦不等，其中有五个核反应堆被设计为一定程度的可移动性。经过二十多年的研发和测试，大部分的设计未达到预期且价格昂贵，更有一个反应堆由于主控制棒抽出不正确导致堆芯熔化爆炸，导致三名操作人员死亡，因此该计划被终止。2016年，美国国防部国防科学委员会认为移动式微型核反应堆可以作为“从根本上改变前沿作战基地的后勤基础”，将重新启动军用移动式微堆计划。2018年，美国国防部提出了对移动式微堆的具体要求，并与三家企业签订研发资助协议。

为了确保微堆安全、有序、合理地发展，美国国防部（DOD）、美国能源部和美国核管会（NRC）采取了多项措施，尝试建立适合微堆的监管体系。

2020年3月，美国国防部发表声明，宣布就移动式微堆建设征求公众意见，并将与美国能源部合作编写原型堆环境影响报告。2021年9月，美国国防部和美国能源部联合发布了该原型堆项目贝利项目建设和示范阶段的环境影响报告草案《Draft EIS released for Project Pele mobile microreactor demo at INL》。

2021年9月美国核管会于发布了《Micro-reactors Licensing Strategies》白皮书草案，尝试在现有法律和政策允许的情况下，确定标准化许可并建立相对于现有监管程序更为简化且适用于微堆的监管许可程序。

三、我国移动式微堆的监管体系

我国的原子能科学研究院、深圳大学、山东地质局和上海剂量中心均建设过微型研究堆，并出口到巴基斯坦、伊朗、加纳、叙利亚等过，但这些微型研究堆是中子源反应堆，并非现在意义上的微型动力堆，也不具备可移动性。近年来，我国也有科研机构策划研发移动式微型动力堆，因此，下文将对我国现有监管体系对于移动式微堆的适用性进行初步分析。

我国的核工业起步于上个世纪五十年代，正式的核安全监管起步于上个世纪八十年代，经过接近四十年的发展，已经建立了一套较为完善的核与辐射安全监管法规体系。该体系包括《中华人民共和国核安全法》《中华人民共和国放射性污染防治法》两部法律为顶层设计、《中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例》《中华人民共和国核材料管制条例》《放射性废物安全管理条例》等九部行政法规、《通用系列》《核动力厂系列》《研究堆系列》《放射性废物管理系列》等三十多部规章制度（HAF）和一百多部核安全导则（HAF）及相对应的核安全法规技术文件（HAFJ）。这套体系可以较好地对核材料、核动力厂、研究堆、核燃料循环设施、放射性物品和射线装置等领域的活动进行监管，经过对该体系文件的查阅，发现没有针对移动式微堆的监管文件，其中的核动力厂和研究堆相关的体系文件基本是针对固定式反应堆的，因此存在较大的不适应性。

四、结论

目前，国际原子能机构将微堆划为小型模块化反应堆的一个子类，目前仍只考虑建立小型模块化反应堆的监管体系，没有启动微堆的监管体系；美国已经开始探索简化微堆的审批流程和监管体系，并发布了多个文件来支持推动相应的工作；我国目前的监管体系基本适用于传统的核动力厂，可以考虑在核材料管制和安全许可申请、选址和放射性物品运输、设计、建造和调试、核材料衡算和实物保护、退役等领域的监管体系建立。

参考文献：

[1]：中华人民共和国核安全法.2017.

[2]：中华人民共和国放射性污染防治法.2003.

[3]：国务院.中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例.1986.

[4]：国务院.中华人民共和国核材料管理条例.1987.

[5]：国务院.放射性物品运输安全管理条例.2009.

[6]：IAEA.Accelerating SMR Deployment:New IAEA Initiative on Regulatory and Industrial Harmonization.2022.

[7]：IAEA.SMR Book .2020.

[8]：IAEA.Technology Roadmap for Small Modular Reactor Deployment.2021.

[9]：IAEA.《Working Group on Licensing Issues Phase2 Report》.2021

[10]：IAEA.《Working Group on Design and Safety Analysis Phase2 Report》.2021.

[11]：IAEA.《Working Group on Manufacturing Construction Commissioning and Operation Phase2 Report》.2021

[12]：IAEA.Accelerating SMR Deployment:New IAEA Initiative on Regulatory and Industrial Harmonization.2022.

[13]：OECD-NEA.《Small Modular Reactors: Challenges and Opportunities》.2021.

[14]：NRC.Micro-reactors Licensing Strategies.2021.

[15]：核电厂核反应堆.美国防部就微堆建设征求各方意见.2020.

[16]：个人图书馆.美军移动式微型核反应堆研发情况.2021.