1、1第八届 IAEA 聚变电站安全会议总结（核工业西南物理研究院 432 信箱 陈志 成都 610041）2006 年 7 月 1013 日，核工业西南物理研究院冯开明研究员和陈志博士以及中国常驻国际原子能机构（IAEA）代表彭俊参加了 IAEA 在维也纳总部召开的国际聚变电站安全会议第八次会议。中国、美国、英国、日本、法国、德国、匈牙利、意大利、韩国、巴基斯坦、瑞士、俄罗斯等国代表团以及 ITER 代表团和欧盟代表团，国际原子能机构物理学部官员共约 30 余人参加了会议，俄罗斯专家 B.N.Kolbasov 教授担任了本次会议的执行主席。1、会议背景过去二十多年在聚变研究和技术发展方面所取得的
2、举世瞩目的进展，使人们认识到聚变能是可长期、持续地为人类提供的洁净能源。ITER 的建造标志着受控热核聚变进入燃烧等离子体实验研究的一个里程碑。因此，为了满足 ITER建造“许可” ，目前需要对其技术与安全需求进行评估。这个方面的工作在ITER 设计阶段已经有了很大的进展，然而这项工作的开展也正表明了我们将面临更大挑战，比如：建立 DEMO 聚变示范电站“许可”的安全准则就是其中的一个。根据国际聚变技术委员会的建议，IAEA 将继续举行聚变安全技术（ TM）国际会议。IAEA 聚变电站安全系列会议自 1980 年在 IAEA 总部维也纳召开以来大约每四年举行一次。第 8 次会议的目标是对第一个
3、原型聚变电站所有安全方面进行讨论，期望在本世纪中叶第一个聚变电站能够实现运行，并具有良好的经济性以及引人注目的优秀的安全环境特征。2、会议主要议题会议分为四天举行，共发表了 24 篇口头报告（包括 4 篇邀请报告） 。会议主要议题如下：2.1、聚变堆特殊的运行安全方法美国聚变计划在这方面有较深的研究：聚变安全与环境的潜力可以通过谨慎地选择材料、适当地选择设计以及将整个安全需求整合到装置的设计中来得2到。关于聚变电站的有效性，认为目前运行的托卡马克的有效性主要受部件的可靠性影响，大多数的托卡马克的有效性大约为 75%。会议讨论了对 ITER 有效性影响主要因素，如：部件的寿命长短、系统和部件的可
4、靠性以及运行状态改变的频率等。会议还对聚变装置中氦灰的特征、数量、产生机制以及对聚变堆运行的影响等研究的最新进展进行了报告。特别强调今后应该将研究重点放在 ITER 的以下几个方面：一是源项研究，包括放射性与活化源、热源和应力源等；二是真空室爆炸的风险研究；三是氚的循环和除氚系统研究；四是中子学研究；最后还要对遥控操作进行深入研究。然而专家认为现将在目前理解水平上的研究成果外推到聚变电站还为时尚早。2.2、聚变堆“许可”基础、需求和计算机程序有几项研究成果报告了几乎包括绝大多数从 ITER 场址准备阶段到目前在卡达拉奇的执行状态整个过程中 ITER“许可”的情况。在法国，ITER 作为具有聚变
5、反应燃料的堆级实验研究核装置，具有大量的氚投料量、高的热通量和强磁场系统的第一个聚变堆装置。ITER 将遵循法国其他核设施相同的“许可”路线，它在“许可”方面的研究成果将对未来聚变电站的“许可”研究带来很大的帮助。ITER 的环境风险和安全功能的验证对其安全特征来说是决定性的。图 1 表明了 ITER 装置在法国申请 “许可”的必要的安全活动。图 1. 在法国申请 ITER“许可”的必要的安全活动 由 G.Marbach 提供安全评估基于两种方法（保守的和最好的评估）来证实设计中的足够安全余度。专家认为有必要建立国际聚变安全框架来研究聚变特殊的安全问题，逐3步建立国际聚变安全标准和指南，将聚变
6、安全文化有效地融入到聚变部落以及将聚变安全文化有效地融入到核安全部落。安全分析计算机程序验证结果和使用的实验数据已得到一些国家的评估。他们已经用这些程序和实验数据完成了聚变电站和 ITER 的部分安全分析。同时也指出了程序验证中还存在的缺陷，讨论了下一步程序发展方面的需求。目前的研究结果表明现有的计算机程序和模型对完成聚变电站设计和 ITER“许可”已经得到了合理的验证。然而要得到高质量的安全分析结果，还有必要进一步发展程序和计算模型。2.3、聚变电站安全在最近欧洲聚变电站概念设计研究（PPCS）中，已经很好地利用了聚变固有的安全特征。这项研究建立了五个聚变电站模型，展示了更广的固有安全可能性
7、。专家认为从裂变获得的经验对聚变研究是很有帮助的，但是也有人提出疑问：聚变是否真正需要新的安全标准亦或可以直接采用裂变的经验？这些问题还有待进一步研究。针对聚变能源更广的应用，中国代表提出聚变驱动的次临界堆的利用可以为裂变堆生产燃料，可以使聚变能源满足更广的需求。但是这个混合堆概念的安全性和聚变的固有安全与环境先进性似乎有点不一致（比如混合堆中超铀元素的放射性危害， 散射等） ，还需要进行更深入的研究。美国正在进行的惯性约束安全环境研究成果也在会议上做了报道，他们主要集中在两个已有的设计概念上，即高平均功率的激光计划（HAPL）和 Z 箍缩计划。2.4、试验包层（TBM）增殖包层是目前设想用来
8、为将来聚变电站的运行生产氚。本次会议报告了将在 ITER 中实验的几个实验包层（TBM）概念，其中中国代表陈述了中国氦冷固态实验包层（HCSB TBM）概念的安全分析结果；欧洲代表团陈述了欧洲为将来 DEMO 聚变堆发展的包层概念之一的氦冷锂铅包层（HCLL）概念的安全研究状况；韩国代表陈述了氦冷熔岩锂包层（HCML ）概念的安全研究成果；美国也介绍了美国 TBM 安全分析总的评估。与会专家认为，总的来说，TBM的活化产物和产生的氚对整个 ITER 安全风险来说是很低的，几乎可以忽略。4然而，一些可能危害 ITER 安全相关的特殊的事故序列产生的后果应该加以分析并重视。固态实验包层概念普遍采用
9、陶瓷硅酸锂来增殖氚，用氚循环系统（TCS）来提取氚和处理含氚气体混合物，确保辐射安全。2.5、事故分析意大利已经发展了聚变特殊部件的失效率数据库，其数据主要来自不同的聚变实验室得出的经验。他们的这项活动从 2001 年对欧洲联合环（JET）真空室和活性气体处理系统的研究时开始进行的，现在已经取得了很好的进展，对聚变装置部件的事故分析有很大的价值。2.6、氚安全和氚沉积有些国家使用动力学数学模型（TRIMO）对氚安全进行了分析，这个工具对在不同的运行情况下 ITER 的每个系统中氚的沉积量评价是很有价值的。在日本，研究了含铈氧化物的两种新型电极和它们的性能，用陶瓷电解方法来处理高浓度的氚化水。关
10、于氚的管理，会议介绍了一种新的测量技术，这种新的测量技术基于对由氚样品发射的 射线诱发的 X 射线的利用，这种方法已经用于测量高水平氚的三种物理状态：气态、氚水和附在不同材料中的固态氚，实验已经取得了很好的结果。2.7、退役和废物处置在退役与废物处置方面，针对聚变电站的释放目标、再循环的标准、废物的管理、活化材料的类别界定、将来的反应堆安全问题等进行了讨论，部分专家汇报了其研究成果。大会专家认为：职业安全是运行安全的重要因子，合理可行尽量低原则（ALARA）应该贯穿于聚变电站设计和运行整个阶段。材料的再循环是一个复杂的管理过程。关于聚变辐射材料再循环利用，正在研究以工业经验为基础的方法。会议上
11、也发表了一些关于如何严格控制杂质、简化再循环的处理过程和减少长寿命的次级废物的研究结果。一个新的战略是应该考虑在聚变电站运行期间和退役后如何处理连续不断的放射性物质。3、体会国际聚变电站安全会议已经召开了 8 次，本次是我国第一次派代表参加的5国际聚变电站安全方面的会议。在这次会议上，我们代表中国分别做了大会报告，分别介绍了中国在次临界聚变堆（FDEB）安全方面的研究成果和中国ITER 固态实验包层（HCSB TBM）安全分析的状况和今后的计划，和国际界聚变安全专家交流了当今聚变安全方面的热点问题，为今后我国聚变安全的研究与发展起到了很好的推动作用。会议期间，中国代表团加强了与国际同行的交流，宣传了我国在该领域的研究成果，为今后开展更广泛的国际合作拓宽了渠道。通过参加这次会议，我们了解了国际上聚变安全研究的前沿和动态，收集到大量的信息和资料，找出了与国际同行的差距，同时为今后开展在该领域的国际合作提供了很好的线索。总之，这次会议使我们开阔了眼界，增长了见识，明确了今后努力和发展的方向。
