核能发电厂的安全与工程

Zorita电厂的安全和工程UEM 1967年为工业部撰写的一份报告明确指出，佐里塔遵循的安全准则是对从西屋电气公司获得的。对UEM和该部

Zorita电厂的安全和工程

UEM 1967年为工业部撰写的一份报告明确指出，佐里塔遵循的安全准则是对从西屋电气公司获得的。对UEM和该部来说，采纳已经在其他拥有相同类型反应堆的设施——美国的Shippingport和Yankee Rowe以及意大利的Selni经过测试和证明的安全措施，是将任何潜在风险降至最低的保证。

核能生产的主要危险是冷却剂循环出现故障，导致反应堆过热，并向环境中释放放射性物质或裂变产物。到20世纪60年代中期，这是安全专家关心的主要问题。

核反应堆和涡轮设备完全分离，这是封闭循环水反应堆的特点，例如安装在Zorita的153.2 MWe压水堆，增加了安全性。

此外，如前所述，这些反应堆可以检测到一回路冷却剂系统的水中存在放射性裂变同位素，主要是碘的放射性同位素，这表明燃料包壳出现破裂。

正如我已经描述过的，反应堆工程提供的这两个安全条件有助于说服UEM决策者，这是最合适的技术。其他安全条件也伴随着电厂的设计。这些都经过了严格的研究，以评估各种事故可能产生的辐射影响，从而评估系统的容纳能力。

核辐射的隔离防护

Zorita有四个隔离屏障。第一个是由二氧化铀本身的裂变产物的固有保留特性提供的。其他的是燃料包壳、反应堆的冷却系统和安全壳。

后者是一个直径31米的半球形钢穹顶，坐落在一个高34米、厚近1米的钢筋混凝土圆柱形墙壁上，而圆柱形墙壁又由一个很深的混凝土地基支撑着。

这个空间是为容纳反应堆容器、锅炉或蒸汽发生器、主泵和乏燃料储存池而建造的，构成了核电站的建筑装配。这四个屏障构成了电厂安全原则建立的基础。

安全报告中详述的对这些屏障可能失效的研究认为，放射性不受控制的释放是一种真实的可能性。为了确保任何屏障失效都不会造成严重的安全后果，UEM和西屋公司为各种假设事故制定了具体的行动方案。

但在继续Zorita试验的假设事故之前，为了对20世纪50年代末和60年代初关于核安全的漫长而复杂的辩论进行定位，我们有必要暂停一下“最大可信事故”的概念。

由美国原子能委员会监管部副主任Clifford Beck提出，这代表了一种中间解决方案，将两种截然不同且相距甚远的理解问题的方式拉近了距离:如果只考虑可想象的最糟糕的事故，那么只有距离人口密集区数百公里的地点才被认为是合适的。

另一方面，如果反应堆设计中包含足够的安全特征，以保护其免受可想象的最严重事故的影响，那么任何地点都是可以接受的。

这两种观点似乎都不现实，因此监管者找到了一个中间立场:最大可信事故。但是争论并没有就此结束。仅考虑最大可信事故可能导致忽略不太严重的事故。

这就是为什么美国原子能委员会提议要求技术负责人和电厂所有者对他们提议建立的特定类型反应堆的各种类型的可信事故进行鉴定。这就是他们在佐里塔进行的过程。

如何避免核反应堆事故

可能导致反应性事故的情况包括启动反应堆时的问题、反应堆运行时控制棒的意外移除或排出，以及用作慢化剂的硼浓度的问题。

还对机械事故进行了研究，如冷却剂损失、燃料装卸事故、蒸汽管道破裂、给水流量损失、蒸汽发生器管道破裂以及负荷损失引起的事故。这些报告还指出了断电和火灾造成的潜在问题。

为了估计辐射影响的可能程度，安全研究将一回路冷却回路的全部故障作为假设参考，同时两个独立的安全回路也出现故障。

为了建立假设并进行分析，研究人员使用了美国原子能委员会在技术信息文件(TID)中发布的标准，名为“电力和测试反应堆场地距离因素的计算”，即TID-14844。该报告概述了计算放射性风险的方法，包括对假定的部分泄漏到安全壳、大气迁移和扩散行为的指导，以及场外后果的计算。

按照这种方法，西班牙技术人员估算了不利天气条件下最初24小时和长达30天的排放速度值。这一假设事故研究的结果得出结论，核电厂可以在没有过度风险的情况下运行。

然而，正如我将要展示的，报告中记录的所有情况都是基于假设和理论值，这些假设和理论值被调整过，在某些情况下，被反应堆的初始启动所修正。

尽管这在工程中是正常的，但为将Zorita投入运行而进行的不同测试向西班牙技术人员表明，需要修改之前测试并认为有效的计算和数值，同时也向北美人表明，标准化某些安全标准的难度，这些标准需要具体和持续的更新。

1967年12月的第一批实验值是在工厂零功率测试中获得的。除了教育和培训电厂技术人员之外，这些试验还检测了理论参数和实验参数之间的偏差。

例如，测量具有不同硼浓度和不同棒配置的慢化剂的温度系数是反应堆技术所引入的安全技术之一。Zorita的技术人员学会了通过移动燃料棒来补偿反应性的变化，从而改变硼的浓度。

由于实验值略低于西屋公司拟定的值，技术人员引入了他们自己的修正。

第一次堆芯装载发生在1968年3月。工厂工程师遵循以下指南佐里塔反应堆的核设计西屋公司在其中确立了反应堆堆芯的配置。

电厂工程师对这一过程的描述表明，一些参数与西屋公司规定的参数不符。例如，硼浓度就是这种情况。更高或更低浓度的硼的存在是重要的，因为通过吸收中子，这种化学元素充当减速剂，并且可以用于控制，并且如果必要的话，停止核裂变反应。

Zorita技术人员在初始堆芯装载期间经历的另一个经验与西屋公司安全报告中包含的一个风险情况密切相关。尽管工作人员接受过使用工具搬运燃料的培训，但当其中一个元件从搬运机器上脱落并掉入辐照过的燃料池时，该元件受到了不可修复的损坏。

文件没有说明这是人为错误还是机械错误——仅说明在从工具悬挂器转移的过程中，控制棒附带的燃料元件脱离并掉落——但可能是两者的结合。

没有放射性释放，因为损坏没有影响包壳；然而，由于储备的两种燃料元素是高浓缩的，而不是像受损的那种低浓缩的，所以堆芯结构需要调整。

在事故分析之后，UEM和西屋公司的工程师对燃料装卸工具进行了物理改造，引入了不同于西屋公司推荐的装载方法，并对员工进行了这种新实践的培训。

铀的作用

佛朗哥独裁政权决定使用从西班牙矿井中提取的铀作为Zorita的第一个反应堆堆芯，这导致他们与美国原子能委员会就同位素浓缩进行谈判，并与两家北美公司进行谈判:联合化学公司将西班牙的铀转化为天然六氟化铀，西屋公司制造燃料元件。

因此，1966年，137吨铀矿石从加的斯港运到了新奥尔良港。从那里，铀矿石被运送到美国能源部在科罗拉多州大路口的取样站，进行铀浓度的检查和校准。

Allied Chemical对西班牙的铀进行了处理，以获得六氟化铀，这是在美国原子能委员会的场所进行同位素浓缩的必要步骤。在宾夕法尼亚州切斯维克的西屋工厂制造出燃料元件后，这些现成的浓缩铀被运回西班牙。

当燃料元件发生事故时，Zorita的技术人员不得不利用现有资源修改反应堆堆芯中的燃料分配:71个燃料元件——69个用于初始堆芯装载，两个备用——在穿越美国后于1967年11月至12月间抵达毕尔巴鄂港。

旨在以安全和可控的方式使反应堆达到临界状态的核试验使Zorita成为创造知识的空间，除了用于建造和操作其他核设施外，还开辟了学术和工业教学和研究的空间。

在其38年的活动中，Zorita是一个测试辐射安全和防护材料、做法和知识的实验室。这些知识在西班牙大学中产生了前所未有的学科空间。

在许多其他人当中，奥古斯丁·阿隆索的职业和学术生涯就是一个例子。Zorita也是未来核电厂工程师和技术人员的训练场和学习场所。

Zorita技术人员对西屋反应堆实施的各种实践的利用，以及他们基于这些实践开发的新知识，导致UEM、西屋和JEN于1969年启动了一个联合研究项目，研究燃料棒在极高辐射下的行为。

这个项目要求JEN建造“1000居里的热室”，以它所能达到的内部辐射水平命名。在这个设施中，由国家创建的控制西班牙原子研究的机构准备了样本，送往西屋实验室。该项目使西班牙工业发电厂Zorita和西班牙研究中心JEN能够合作，了解燃料元件的行为，引入改进措施，研究废物管理，并首次考虑后处理的可能性。

没有反应堆的到来，这一切都是不可能的。

1968年6月30日，佐里塔反应堆首次达到临界状态。开工三年后的7月17日，在工业部长和媒体的参与下，与西班牙电网实现了同步。

但是直到那年的12月12日，弗兰西斯科·佛朗哥在副总统、工业部长和UEM董事会主席(ABC)的陪同下亲自参观工厂时，正式的就职典礼才举行《先锋报》在媒体的广泛报道中字母表报纸欢呼新的“原子之光”,而官方新闻短片不要聚焦于铀的西班牙来源，暗指许多人仍然支持的自给自足政策。

1968年7月17日，工厂开始运营。在美国出口的“交钥匙”设施中，Zorita是第一个与国家网络连接的设施。

结论

当佛朗哥政府授权一家西班牙电气公司建造该国第一座核电站时，西班牙辐射防护史上迎来了一次重大变革。在那之前，原子研究只由一个国家组织——JEN——在严格的国家控制下进行。

虽然该机构已经建立了一些试验设施，但在西班牙生产核能的政治决定为辐射安全和防护开辟了一个新的空间。

与其他国家一样，西班牙的辐射防护历史超越了国界。随着原子技术以及随之而来的所有知识和专业技术的到来，西班牙核计划是地缘政治、科学、技术、经济和金融因素复杂结合的产物，也刺激了国际关系，特别是与北美公司的关系。

参与建造佐里塔核电厂的各种代理人——专家、科学家、军官、推动者、工程师、顾问以及来自西班牙和美国的能源消费者——表明这个核电厂是一个公共和私人的集体项目，离开国际背景是不可能理解的。

因此，对西班牙辐射史的研究需要科学技术史和二十世纪下半叶国际政治、经济和工业史之间的不断对话。

为Zorita购买反应堆不仅仅是满足国家能源需求的科学和技术解决方案。

它的安装创造了新的学科，带来了景观的变化，创造了新的工业和行政制图，最重要的是，它影响了集体的想象力，表明该国的另一种模式是可能的:一个现代化的国家，与国际接轨，具有技术能力和政治及商业领导能力，能够纳入最新的原子技术。

反应堆的购买和Zorita核电站的建设参与了始于20世纪60年代的新法兰西国家的国家和国际叙事。

这座反应堆不仅给西班牙带来了原子实践、方法论、规章和模型。它还催生了新的政治和商业联盟，将技术置于西班牙政治、工业和经济日程的中心。

佐里塔不仅仅是一个能源生产中心，它还是混合知识的生产中心:物理、技术、政治和工业。这是一个研究原子能实践产生的不同科学争议以及负责安全标准的科学机构获得的强大作用的设施。

此外，它有助于分析复杂的多国权力关系，这是核外交及其对工业政策重组的影响的产物。尽管在20世纪60年代反应堆技术仍处于成熟阶段，但Zorita最终加强了北美在欧洲的工业，使美国人能够控制西方的核反应堆市场。

Zorita将一系列前沿实践——不仅仅是辐射安全方面的实践——融入了西班牙的科学和技术。它还汇集了佛朗哥独裁政权、电力公司和工程师的力量，组成了一个联盟，宣告了20世纪60年代和70年代初技术官僚西班牙的崛起，并使该网站成为西班牙辐射史建设中的重要代理人。