我国核电的效益及核安全保障基础概述

芮晓明，郝丽娜，王昆鹏

(1.华北核与辐射安全监督站, 北京 100029； 2.江苏核电有限公司, 江苏 222042；3.核与辐射安全中心,北京 100082)

2018年3月，新一届国务院在原环境保护部基础上成立了生态环境部，标志着国家在发展经济、稳定社会的同时对于环境保护和生态文明重视程度的进一步提升，也意味着国家对环境保护工作的内涵有了更新的要求和更大的规划。

实际上在人类掌握了火的使用方法、学会了驯化植物并逐步进入农耕社会之后，人类对自然环境的适应、改造和破坏的力度便从未减缓过，人类的各项活动一方面促进了社会的发展另一方面也从客观上影响了地球本身的生态环境变迁轨迹。工业革命后，随着生产效率的急剧提高、全球范围内城市化进程的加快和现代化生活方式的普及，人类生存活动和工业活动过程中对于环境资源的需求逐步增大，在维持高速发展的过程中对环境的影响也逐步增大。

1 概念简介

任何人类生产活动都会产生经济学上所谓的效益(Benefit)，但是实际上对一项活动产生的总效益的评价却并不能单纯以该项活动产生的经济价值来衡量，其一，产生正向经济效益的同时不可避免的对环境和社会等其他方面产生影响，难免会造成负向的其他效益发生；其二，对于任何单一效益的追求总会受到边际效益递减法则(The law of diminishing marginal utility)的约束，即其他条件不变的情况下，如果一种投入要素连续地等量增加，增加到一定产值后，所提供的产品的增量就会下降，也就是说可变要素的边际产量会递减。因此，从维护社会总体利益的角度来讲，我们更应为关注活动所能达到的总效益，目前对于生产活动(尤其是电信、电力、市政工程等基础设施类活动产生的效益)主要从经济效益、社会效益和环境效益三个维度进行分析评估[1]。而随着我国发展水平的提高，传统过于追求经济效益的发展方式受边际效益递减影响，必然会倾向于环境效益和社会效益，以促进总体效益最大化的发展路径。

电力生产活动作为维持人类现代化生活的最基本生产活动之一，自规模化应用以来都产生着极高的经济效益，但是在如今各国经济发展、能源需求、环境保护各种诉求下，在全球范围内低碳发展和绿色GDP的共同呼声中，其不断浮动的总效益也对我国政府政策制定和各项规划产生一定影响。如何让人们在享受便利、舒适、高效的现代化生活的同时使能源的利用效益最大化，如何提高现有能源的利用效率和降低现有能源使用过程中对环境的不利影响，以及如何在新的可持续能源能够有效利用之前降低现有能源消耗强度避免能源枯竭，是从能源基础上保障人类能够长期发展的重要思路。有研究表明[2]我国目前主要可以通过：(1)合理调整产业结构和工业内部结构；(2)加强高耗能行业的结构调整；(3)优化能源结构，促进能源结构向高效化清洁化方向发展，这三个方面来降低能源消耗强度、保障环境安全。

就优化能源结构来看，国家统计局数据显示，从2010年至2017年我国能源同比增速来看核电的增速显著高于水电、煤电的增速，也远高于发电量总体增速，核电能源占比也呈现总体增长趋势，显示我国在能源类型的选择上正偏向核电这一清洁能源(图1)。

图1 2010-2017年发电量同比增速Fig.1 The growth rate of electricity production from 2010 to 2017

同时2018年4月，国务院先后向台山核电站1号机组、阳江核电站5号机组和三门核电站1号机组颁发了装料许可证，表明了中央政府对我国核电安全水平的认可，这种认可基于核安全监管部门对在建机组尤其是第三代核电机组建造过程和调试结果的严格监督和审查，也体现了中央政府对我国核电机组长期以来安全稳定运行带来效益的肯定和对未来核电效益的良好预期。

本文将主要介绍目前核电的效益状况和政府监管机构在核电总效益保障上采取的政策措施，并为核能行业总效益增加提出建议。

2 核电效益分析

核电的效益分析主要通过经济效益、社会效益和环境效益三个维度进行分析，三个维度互为条件、相互制约，彼此既是基础又是结果。

图2 核电效益的相互关系Fig. 2 The relationships of nuclear power benefit

2.1 经济效益

核电的经济效益主要是核电经济活动中的衡量指标，因为核电具有前期投资巨大、燃料成本占比低、存在后端处理成本等特点，所以分析核电的经济效益不但要看短期内效益更要看整个运行寿期内的综合经济效益，如果具体到某一机组还要考虑机组的负荷因子和上网电价等因素的影响。

有研究表明，在规模化建设的情况下，在整个40年的经营期中，1000MW核电机组的净利润可达112.88亿元，而2台燃煤机组的净利润为110.90亿元，核电机组的整体效益优于燃煤机组，说明了核电较煤电的经济性[3]。如果考虑到目前全球范围内核电站达到设计年限后经过设备老化评估和部分设备更换、维修可以延续10-20年运行寿期的行业现状，那么核电机组的经济效益将成倍增长，远超煤电等常规能源所能创造的经济效益。

2.2 社会效益

核电的社会效益主要指核能发电过程中满足公共需要或是社会公共利益的一种度量，具体来讲就是对社会秩序、环境保护、经济发展等社会宏观利益进行度量。目前我国核电的社会效益主要体现在促进地方经济发展、提升国家科研技术水平、保障国家安全等方面。

2.2.1 经济发展

核电提供的稳定电力来源是工业发展的基石，同时核能发电产生的经济效益所转化的税收收入又能够为政府宏观调控和社会保障提供有力的支持，以江苏连云港为例，2011年福岛事故当年，田湾核电站一期两台机组累计上网销售电量150.16亿千瓦时，实现销售收入57.11亿元，全年缴税总额近19亿元，占当年98亿元财政税收收入的19.3%，占当年市财政收入460亿元的4.1%。同样以浙江省海盐县为例，从秦山核电1983年立项建设至2016年，海盐县国民生产总值(GDP)从3.1亿元提高到407.76亿元，提高了131倍，地方财政收入从3519万元提高到63.06亿元，提高了近180倍，秦山核电联营有限公司连续多年蝉联海盐县纳税第一名，成为地方经济发展中重要的支撑。核电除了产生经济收益促进经济发展外，虽然并不属于劳动密集型产业，但是从设计、建造、设备制造、运行、维修过程中同样需要大量工作人员，也可以提供数量可观的就业岗位，保障了社会就业稳定。

2.2.2 科技提升

1985年秦山核电开建，随后中国核电发展从自主设计建造到成套采购到改进吸收再到自主设计并成套出口的一系列过程，在此过程中完成了核电的设备国产化替代和设计自主化，目前的CPR1000型机组国产化率已达到90%以上，三代核电机组国产化率可达85%，促进了国内设备企业制造水平的提升，还培养了大量的设计、建造人员为自主设计的第三代机组——华龙一号出口海外打造了坚实的基础。

以核电重大专项实施为例， 2008-2017年，核电领域已形成新产品、新材料、新工艺、新装置等980项，申请知识产权3 000余项，编制行业及企业标准 849 项，培养 41个创新团队和各类科技人才、青年学术和技术带头人 800 余人。自2003年起，核电企业核电专利申请数量总体呈现增长趋势，除2011年占比有所下降，其他年份核电技术专利申请数量占全球同领域专利数量比例逐年增加[4]，截至2013年达到世界专利生产量38.32%，如图3所示。

图3 2003—2013全球核电专利申请数量Fig.3 Global patent applications worldwide of nuclear power during 2003 and 2013

这些科技成果的取得又促进了核行业的整体科技化水平提高，形成了正向循环，进一步保障了核电安全发展。

2.2.3 国家安全

核电对国家安全的保障主要体现在以下方面：能源安全保障、国防安全保障。

(1)能源安全保障

能源安全保障即需要能源结构合理，以确保在环境效益、经济效益上的最优化，更需要电力能源能够稳定输出，不轻易受环境影响。现阶段我国已经进入了能源结构变革的第二个阶段[5]，从以煤炭为主的化石能源阶段进入了能源多元化利用阶段，传统化石能源虽然仍占据较大比重，但趋势却逐年下降，核电、风电、水电、太阳能的发展迅速增加，能源结构日趋合理。

从保障能源持续稳定方面来看，新能源里风电、水电、太阳能属可再生能源，能源长期持续性好，但是受限于环境温度、风量和光照强度等因素影响，功率输出具有极大的不确定性，增加了电能调度的难度[6]，而核能发电能够可控且受环境影响尤其是极端环境影响在现阶段各类能源中较小。

以2008年2月到3月南方大雪期间为例(表1)，广东、浙江均在大雪覆盖范围内，但是大亚湾核电厂、秦山核电厂在大雪期间保持了稳定运行，发电量环比增速优于火电，在极端天气发生前后提供了稳定的电力输出，为化解极端灾害提供了帮助。2012年连云港田湾核电站在台风“达维”正面过境期间保持稳定运行，经受考验，也从侧面展现了核电受环境影响小的特点。

表1 2008年1月-4月发电量及增长率(单位：亿千瓦时)

(2)国防安全保障

虽然和平与发展是当今世界的主题，但是在我国经济持续增长的过程中，必然需要相应的国防力量尤其是核威慑力作为匹配，而核电发展过程中培养了大量的设计人员、技术人员，也培育了很多优质的设备制造企业、燃料生产企业，这些企业日常为民用的核电项目提供设备和燃料，同时也需要长期维持为军用的核潜艇和未来的核动力航母提供设备制造的能力，以核电为首的核能行业例如核应急[7]、核电技术装备、核生化等产业的军民融合发展就是保证这些企业能够维持相应的能力，以应对必要时的军工产品生产需要。核电使用过的乏废料也可以用于提取生产核武器的钚，更加有利于增强我国的核威慑力，形成必要的安全保障。

2.3 环境效益

核电的环境效益主要表现在低碳、低排放和资源节约等方面。

2.3.1 低碳低排放

核电厂具有低碳排放的特点，根据目前火电厂每度电320g的标准煤耗，产生约0.87KG二氧化碳量排放，百万千瓦机组压水堆满功率运行一年(365天计)发电量可减少约765万吨二氧化碳的排放，并可同时减少约2.4万吨二氧化硫和2.16万吨氮氧化物的生成。根据国际能源署调查显示2017年全球碳排放达325亿吨，中国排放量约占全球28%，达91亿吨。同时为了达到中国政府在哥本哈根会议上的承诺：2020年相比2005年降低40%至45%碳排放量，统计显示2013年至2020年需要减排15亿吨，年均减排2.1亿吨，相当于每增加一台百万千瓦级核电机组运行，可以为年减排量提供3.64%的减排贡献度。

而且核电碳排放量极少不止体现在发电过程，从整个能源产业链的角度来看核电相对于其它电力能源也占有巨大优势。国际原子能机构(IAEA)于1992年起至1998年会同8个国际组织对各类发电能源从全产业链角度进行比较研究，发现核电链的CO2排放量最低，仅为化石燃料发电量的1/100～1/40，同时也低于水电、风电和生物质能，如图2[8]所示。

所以就二氧化碳减排来看核电是最佳之选，除此以外核电厂也不会产生二氧化硫和氮氧化物排放，气态和液态流出物排放也远低于国家标准限值，真正属于环境友好型能源。

图4 不同发电方式能源链的CO2当量排放量Fig.4 Various CO2 equivalent emissions during full energy chains

2.3.2 资源节约

核电除了能够减少碳的排放，每年的发电量转化为相应的化石能源消耗非常巨大，以大亚湾核电基地为例，大亚湾核电2台机组及岭澳核电4台机组总共有6台百万千瓦级核电机组，与同等规模的燃煤电站相比，每年可减少标煤消耗约1471万吨，每年减少量约占我国34.1亿吨煤产量的0.43%(以2016年)。同时以每公顷阔叶林每天能够吸收一吨二氧化碳，放出730KG氧气，每公顷草坪每天能够吸收900KG二氧化碳，放出650KG氧气进行计算，大亚湾六台机组每年的环境效益相当于种植了近10万公顷的森林，9万公顷的草坪。

2.4 总效益

上文主要从三个方面介绍了核电发展在经济、社会、环境方面带来的正向效益，但是实际上核电发展过程中也会产生负向效益。例如核电站寿期内产生的乏燃料和放射性废物，其处理过程会消耗社会资源，同时如果处理、储存不当会对环境有一定影响；核电站建造和运行期间划定了规划限制区，在规划限制区内“必须限制人口的机械增长，对该区域内的新建和扩建的项目应加以引导或限制，以考虑事故应急状态下采取适当防护措施的可能性”，规划限制区的存在会对核电厂周围公众的生活和社会工业的发展有一定的影响等等。

由于经济、社会、环境三个效益维度之间具有相关性，因此任何效益的改变都会对其他效益产生影响，所以对于核电的经济、社会、环境效益的关注不同层面侧重不同，核电站、地方政府可能会优先关注经济效益、社会效益和环境效益三个效益的某一部分，而对于中央政府则更关注经济、社会、环境的总效益。

核电厂的总效益随着社会经济发展、生态环境变化、公众对核电的态度及核电自身安全水平等因素变化而处于动态变化中，鉴于目前核电项目的核准是由国务院最终决定的，所以从中央政府的层面来讲，已建成核电厂能够始终保证运行，在建核电厂能够持续建设，而并未像德国、日本等国家或地区一样关停运行核电站、停止新建核电站，由此可以看出目前我国核电带来的总效益应当是正向的。

3 我国核电效益保障基础

核电作为清洁低碳能源，虽然在经济效益、社会效益和环境效益方面都有着不错的表现，但是因为有过三哩岛、切尔诺贝利、福岛三次核事故的发生，虽然设计要求对于事故发生概率有极低的要求(三代核电机组的设计要求是堆芯熔化率小于十万分之一，大规模放射性释放概率小于百万分之一)，而且随着技术发展相应设计要求也会逐渐提高，然而其一旦发生核事故，由此引发的严重后果将会导致公众对于核电风险的警惕性日益增加。

虽然有研究表明我国公众环保意识不断提升，从社会公众的立场出发，公众仍然很少重点关注核能项目的风险问题，对于核电的态度较多的表现为不怎么关心也很少忧虑[9]，但是目前公众对于核电态度主要基于我国核电长期以来的安全稳定运行基础，一旦我国核电安全水平下降或未能达到公众预期，公众对于核电的态度改变将难以避免，并不排除类似于日本、德国民众反对核电事情的发生，因此政府对于核电安全的要求始终需要持续关注，因为这即关系到核电本身的效益，也关系到未来核能利用的前景，更关系到人类赖以生存的环境安全。

长远看来核电的经济、社会、环境三大效益的基础源于核电机组的长期稳定运行(以百万千瓦级核电机组为例，满功率运行一天的发电量，以0.43元/千瓦时的上网标杆电价计算，产生的收益近1000万元人民币)，而在核电机组的稳定运行和核能开发利用的同时，需要充分考虑潜在风险，特别是一旦发生核事故对人体健康和环境的影响，所以核电运行与核能开发必须建立在确保安全的基础上，由此可见核电一切效益的基础是建立在核安全的基础之上。而且只有对核安全的足够重视才能实现核电持久安全和良性发展，对于核安全的重视也能够增强公众对于核电的信心、降低核事故或辐射事故的风险，最大限度减少对环境和社会的负面影响，减少负向效益，所以只有保障核安全才能够让核电效益最大化。

对于如何“有效保障核安全，实现核安全水平持续提高”，有研究表明“需要所有与核电相关方的共同努力，包括立法、决策、体制、计划、财政、教育、科研、监督、设备制造、社会、企业、公众、新闻媒体、国际合作等”[10]各方面共同努力。

鉴于核安全在核电效益保障上的最高地位，我国对于涉及核电安全保障的各方面工作均格外重视，主要保障基础有两点：一是始终采用最先进的核电技术，二是持续增强的行业监管力度。

3.1 技术选择

虽然一直以来我国核电技术发展始终面临三个问题：(1)堆型选择，选择什么样的技术或堆型；(2)发展目标，选定的堆型要达到什么目标；(3)实现路径，自主研发还是引进技术等等[12]，至今没有得到明确解决，但是实际上从1985秦山核电站开工建设起，后续建设的核电站都普遍采用了当时世界上相对先进的核电技术。

表2 国内外核电技术对比

比如大亚湾1、2号机组引进了法国的二代核电技术，田湾1、2号机组引进了俄罗斯二代改进型技术，岭澳等国产改进型CPR1000均达到了二代改进型的水平，在第三代核电技术上面，中国采取了世界上同时期最先进的核电技术，目前三门、台山均已完成反应堆装料，在三代压水堆机组建造进度中处于世界领先的地位，未来中国除已建成核电站在技术水平上不落后于世界主流核电技术，新建成核电站总体安全性普遍将领先国外核电技术，表2是我国从上世纪九十年代起新建核电机组技术与当时国外主流技术进行对比情况，可以看到我国核电建设在技术选择上始终瞄准世界最先进技术。

先进的核电技术代表了先进的设计理念、设计水平、制造工艺、建造标准、安全要求等，采用先进技术可以从源头增加新建机组的安全性能，并通过系统改造和变更等提高已建成核电厂安全水平，逐步提高核电总体安全水平，这是我国核电相对安全一大的基本保障。

3.2 行业监管

目前我国核电行业实行的是核安全监管职能独立于核电产业发展职能的独立核安全监管体制[11]，其特点是分类监管、全产业链监管和中央政府直接监管。分类监管是指由国家核安全局负责民用核安全活动的监督管理，由国防科工局负责军工设施的核安全监督管理；全产业链监管是指从铀的开采冶炼、核燃料生产、核设施选址设计建造运行、核设施退役、乏燃料后处理全过程实行监管；中央直接监管是指所有从事核电行业监管的人员均在国务院直接领导下，由中央政府统一派出机构的工作人员实施监管。上述三个特点保证了监管职能不交叉、监管范围不遗漏、监管独立性有保证。同时国家还建立核安全工作协调机制，用以协调有关部门推进核安全工作，确保职权范围内的各部门能够相互配合，形成合力。

在这样的监管体制下，监管机构完全独立于许可证持证单位和任何其他机构，保障了监管机构的独立性，避免在监管过程中面临相关方面压力，同时也满足《核安全公约》《乏燃料管理安全和放射性废物管理安全联合公约》等文件要求，能够避免出现类似于日本核安全监管机构独立性不足而在福岛核事故期间缺乏作为的情况发生，这一点可以认为是行业监管的制度保障。

表3 中国核安全管理体制

3.3 其他

相对于“始终采用最先进核电技术和持续增强的监管力度”，我国的核安全保障措施在立法、决策、体制、计划、科研、设备制造、国际合作等方面也有相应的基础：立法上，《核安全法》已于2018年1月1日起正式实施；决策上，日本福岛核事故后，中央政府暂停了所有新建核电站审批工作，直至政府完成了对全国核电厂的检查，并且所有运行核电厂在政府的要求下均完成了福岛核事故后的改进工作；在体制上，我国核电站均属于国有企业，其优势是承担必要的社会责任，能够在安全和利益冲突的关键时刻做出有利于国家和民众的决策；还有其他方面等等，这些都是我国核电安全的重要保障。

4 结语

据统计，我国大陆自秦山核电站建成截至目前，运行核电机组从未发生过国际核与辐射事件分级表二级以上事件和事故，气态和液态流出物排放也远低于国家标准限值，部分机组在世界核电运营者协会(World Association of Nuclear Operators，简称WANO)机组性能指标排名中居前列，2017年福清核电1号机组更是排名世界第一[13]，表明我国目前核电机组具备的较高的总体安全水平和经济效益，但是这并不能排除未来核电机组发生二级以上事件和事故的可能。

虽然可以预料到随着公众环境保护意识的不断提高，随着世界范围内碳排放量的增长，未来核电的总体效益尤其是环境效益会向着更高方向发展，但是所有预期都基于我国的核安全能够得到有效保障，核电机组能够安全运行为前提。

2018年1月1日,《中华人民共和国核安全法》正式实施，后续行业相关部门、企业以及从业人员均应尊法、学法、守法、用法，共同提高行业安全水平，构筑核安全保障基础，提高核电行业效益，构建美好生态环境。