游泳池式反应堆堵流事故研究

吴园园　孙微

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【摘 要】燃料组件异物堵塞对于游泳池式反应堆来说虽然发生概率很小，但其事故后果比较严重。本文利用系统分析程序对游泳池式反应堆燃料组件堵塞事故进行了研究，结果表明，该类型反应堆可应对一定程度的异物堵塞，具有很好的安全性，可为燃料组件堵塞事故的预防和缓解提供技术支持。

【关键词】游泳池式反应堆；系统分析程序；异物堵塞事故

0 引言

游泳池式反应堆是将整个反应堆堆芯置于水池中。由于水池能够提供足够的冷却能力，泳池堆具有很好的安全性，因此被广泛用于反应堆特别是研究堆的设计中。然而由于泳池堆的堆水池并非完全封闭，因此，泳池堆有一定概率发生燃料组件被异物堵塞的事故，该事故是泳池堆中后果最严重的事故之一，有必要在安全分析中进行研究，并考虑此事故的应对和缓解措施。

本文将采用系统分析程序，对游泳池式反应堆的燃料组件堵塞事故进行分析，以研究泳池堆的安全性。

1 游泳池式反应堆简介

游泳池堆整个堆芯泡在堆水池内，水池结构示意见图1。

正常工况下，堆芯冷却水由上而下流经燃料组件，并从组件下部集水箱的出水管引出，从水池上部进入反应堆一回路，经过换热器后由进水管重新进入堆水池进行循环。

2 堵流事故分析

考虑到堆水池的结构，假设异物落入水池中堵塞燃料组件，将造成燃料组件冷却状况恶化，温度有可能突破限值，从而造成燃料元件熔化甚至放射性物质释放。本文将假设单盒燃料组件被堵塞，并且热通道正好位于此盒组件中，无其他任何动作触发停堆，不考虑由于慢化剂和燃料元件温度升高以及空泡引入的负反应性，分析泳池堆在一盒组件被堵塞时的安全性。

事故分析以某游泳池式反应堆为例，采用系统分析程序RELAP5/MOD3.2对此泳池堆进行模块划分。堆芯部分分为堆芯旁路、平均通道A、平均通道B、堵塞通道和热通道。正常运行时辐照孔道和堆芯旁路流量作为漏流处理。模型中还包括主泵等回路部分。

2.1 保守假设

分析时采用的保守假设：实际情况下堆热功率小于核功率，计算采用的是核功率的102%；堆芯衰变热取ANS73标准的120%；由于事故后主要是单盒组件状态发生变化，因此不考虑其引发的任何负温度效应和空泡效应，以得到更加保守的计算结果。

2.2 初始条件

堆核功率：3.5MW；

堆水池温度：318.15K；

系统冷却剂流量：1000m3/h；

热通道焓升工程因子：1.1；

燃料包壳熔化温度限值：923.15K；

燃料芯块熔化温度限值：924.15K。

2.3 分析结果

本报告中选取了不同的堵塞比例（堵塞面积占单盒组件面积的20%、50%、80%、90%及100%）进行了计算，得到以下结果并与未发生堵塞（即稳态）时的燃料包壳和芯块最高温度比较，列于表1，从结果中可以看出，当单盒燃料组件面积被堵塞90%时，燃料包壳峰值温度和芯块最高温度仍低于相应的熔化温度；燃料组件堵塞面积达到100%，及被完全堵塞时，当堵塞发生20秒后，燃料包壳峰值温度和芯块最高温度分别达到1008.2K和1028.K，超过了包壳和芯块的熔化温度，燃料元件被烧毁。

2.4 讨论

2.4.1 瞬态变化

当单盒组件未被完全堵塞时（堵塞面积20%、50%、80%、90%），随着堵塞面积的增大，燃料组件内流量逐渐减少，从而燃料元件包壳和芯块温度逐渐增大。然而，虽然燃料组件入口处被堵塞，但燃料组件内冷却剂流速较低，由堵塞的局部形阻所造成的压头损失相对较小，因此通道内流量损失较小，燃料元件包壳和芯块温度仍然远低于限值。

当单盒组件被完全堵塞时，由于各燃料组件间相互隔离，不存在组件间的横流，组件内冷却剂不断被加热，最终沸腾，燃料元件包壳和芯块温度迅速升高，如图2所示，在20秒时就超出限值，燃料元件烧毁。

2.4.2 应对措施

由系统冷却剂流量变化可以看出，发生堵流事故时无法依靠流量测量的方法进行监测，因为单盒组件即使被完全堵塞，所造成的堆芯流动阻力增加很小，而且相比于整个堆芯装载量，单盒组件被堵塞的影响很小，因此堆芯流量的几乎不变，但燃料组件冷却剂沸腾所形成的空泡变化较大，并形成流量和空泡份额的波动，可以针对此现象进行相关的监控及预警，但燃料组件温度超出限值时间仅为20秒，因此即可用于调节和控制的时间较短，但本分析并未考虑温度效应、多普勒效应和空泡效应，因此本分析的事故后果应比实际发生堵塞时的事故后果更加保守和严重。

2.4.3 纵深防御

虽然堆水池并非完全封闭，但其布置在密封厂房内，有着严格的操作规程，同时，堆水池上方盖有金属盖板，可有效的防止异物进入堆水池。

即使发生小概率的异物落入水池事件，异物堵塞单盒燃料组件面积小于90%时，反应堆仍然可以保证燃料元件的冷却。

对于单盒燃料组件被完全堵塞的情况，即使燃料元件熔化，单盒组件内的放射性物质首先进入堆水池，其中一部分可能扩散至密闭厂房，厂房通风系统均安装有放射性物质报警及净化装置，完全有能力过滤所逸出的放射性物质，保证反应堆的安全。

3 结论

通过对游泳池堆单盒燃料组件堵流事故进行的分析，结果表明：

1）当单盒燃料组件面积被堵塞比例低于90%时，燃料包壳峰值温度和芯块最高温度仍低于相应的熔化温度；

2）当单盒燃料组件被完全堵塞，20秒后，燃料包壳峰值温度和芯块最高温度分别达到1008.2K和1028.K，超过了包壳和芯块的熔化温度，燃料元件被烧毁；

3）堵流事故无法依靠流量测量的方法进行监测，可以监测空泡份额的变化；

4）泳池堆的纵深防御策略可有效的防止堵流事故发生并消除可能的放射性释放，具有很好的安全性。

【参考文献】

[1]The RELAP5 Code Development Team. RELAP5/MOD3.3 code manual volume II： Appendix A Input Requirements[M].Idaho，USA：Idaho National Engineering Laoratory，2010.

[2]谢仲生，尹邦华.核反应堆安全分析[M].北京：原子能出版社，1994.

[责任编辑：王伟平]

【摘 要】本国（本土）的法律传统与面临的现代性转向以双向思维，即平等协商的方式达至一种微妙的平衡。东西方法律传统内均有的“为善”、“良知”、“人性”等概念是构筑社会变革模型中的基础共通性参数，法律制度如何移植方才能不产生排异反应，关键就在于对本土法律资源的合理使用与激活。制度并不能保证社会的良性运转，处于过渡期的国民需要的是对公平正义的一致信念。

【关键词】法律移植；本土法制资源；英租威海卫；德占胶；民事诉讼

【Abstract】The concepts of benevolence， conscience， humanity and so on， which embody in both western and eastern traditional legal system are the basic commonality parameter to build a social transformation model. The key to transplant legal system without any rejection reaction is to rationally use and activate the locally legal resources. However， the system cannot guarantee the smooth operation of society， but people in transitional period should have unanimous belief of equity and justice.

【Key words】Legal transplant； National traditional legal system； Weihaiwei colony； Jiaoao colony； Civil suit

0 前言

近些年来，在我国完善民事诉讼制度的潮流中，法律界在认真反思我国民事司法中的种种缺憾的同时，普遍将兴趣转向了域外的法制资源，希冀借助对发达国家民诉机制的吸收与移植，为我国司法改革注入新鲜血液。不过，西方国家的法律制度毕竟发端于特定的西方社会，所能发挥的最大功效也仅限于斯。每一类具体诉讼程序的背后，都蕴含着独特的人文色彩。如何遴选出符合我国发展要求的程序机制并加以可操作的改造，成为中国法律人不得不思索的一大难题。颇为微妙的是，百年前的英国、德国殖民者们初次进入完全陌生且纷繁复杂的传统中国土地时，也为怎能将与之几乎格格不入的程序制度植入这典型的乡土农耕社会而困扰。这里，笔者将以一种逆向的研究视角，即外来法律制度“本土化”的角度，通过威海和青岛两地成为租借地时期的史料分析，解析英德两国如何对向两地移植的民事诉讼制度作出调整，得以较为成功地减轻了制度变革的阵痛，顺应了当时社会商品经济发展的潮流。此前，有必要介绍的是19世纪英国、德国自身也分别经历的一场划时代的民事司法革新，即便是远离本土的威、胶两地，民诉法制建设也深受此次改革的影响。

1 英国民事诉讼制度在山东租借地的“本土化”进程

1.1 19世纪英国民事诉讼制度改革简介

自19世纪30年代伊始，老成谋国的英国人开始了近一个世纪的循序渐进的民事司法及诉讼制度改革，逐步确立了一整套完善缜密、可操作性强的民事程序制度。这场改革主要包括以下核心内涵，而这些内容也几乎能原封不动地从日后英租威海卫民事司法体例与民事诉讼中提炼出来：

1）统一司法权，规范各类司法组织，明确划分各法院管辖权，避免交叉管辖。成立枢密院司法委员会总揽大不列颠及北爱尔兰联合王国和各海外殖民地、自治领的上诉案件；

2）简化诉讼程序，裁汰不必要的诉讼环节。废除令状制度，起诉材料规范但力求简约。提高法院审判效率，避免案件积压，但保留重视程序的法治原则；

3）规定合理的诉讼费用，禁止法官及法院职员收受、索取额外费用，同时严惩贪腐行径。

4）对书面材料、判决书等要式要求较为宽松，判决内常引经据典，形式较为散漫。

经过这次完全的民事诉讼程序的改革，英国的民事司法制度步入了一个蕴含自由民主平等思想的新时代，基本完成了民事法律制度的现代化。这也让法治观念真正深入社会生活。诞生于改革的现代化的司法机制为英国民主制度的发展奠定了坚实的基础，而这次改革的余晖，也不遗余力地照耀在远在天涯的威海卫。

1.2 英租威海卫时期的民事诉讼制度简述与比较分析

总体而言，英租时期的威海卫内存在着一种二元法律体制，区别于英国本土的普通法与衡平法分立的二元法律结构，该制度包含着一些无奈的因素，这并非是一个刻意设计、精巧计算的结果，而是“徘徊于东西方之间”①的产物。本性趋于保守的英国人不大可能也没有必要强行推行不切实际的法制，这样可能带来的社会动荡与大英帝国声誉扫地的隐患更值得担心。所幸的是，这套二元体制成功地完成了它的任务，它不仅维系了当地的稳定，更是促进了威海港商品经济的发展，各位行政长官颇受爱戴，大英帝国的名誉也没有受到任何冲击。

1.2.1 民事司法组织与司法人员

1901年英国设立威海行政公署，做为租借地最高管理机构。行政公署下设正副华务司作为行使司法权的主要机关，其中正华务司主管审理民事案件，亦分管财政、民政、文案、狱政等行政事务，且正副华务司长官同时兼任南北两大行政区行政长官。从英国法制在威海卫“本土化”的角度，这套体制始终带着源自英国的烙印，19世纪的英国本土司法改革的一点核心内容即是统一司法权，建构司法的中央集权制度，分明法院管辖权限，法院体系结构简单，同时对法官素质的要求也颇高。行政与司法权集中于长官一人之手，司法并不独立与行政政治，或多或少承担着维系社会稳定的职能。

1.2.2 一般诉讼流程

英租时期威海卫的民事诉讼一般流程包括以下内容：

1）诉讼当事人（一般为原告）前往司法官官邸或法庭将诉状递交给司法官，或将诉状投入专门的诉状箱内。（租借地内曾试行了一段时间的特许状师制度，但后来由于操作性的原因状师行当被完全取缔）

2）诉状提交后，司法官择日开庭并传唤各当事人到庭接受询问。

3）法庭审判程序较为宽松，双方当事人由于没有律师的相助，往往在他们的亲属陪同下到庭并共同参与证据认定与法庭辩论等环节，司法官也并不如英国本土的法官“消极”等待陪审团认定事实，听取律师辩论。相反，时常要承担普及法律，充当双方法律顾问，纠问案件实情等职能。

1.2.3 民事纠纷调节

威海卫租借地另一类重要的民事纠纷解决机制是民事调解制度。殖民当局保留了在基层中国原有之村董制，并以此为基础建立总董制。日常民事纠纷由村董、总董及其他族内长老调解，且法庭通过专门下发“息诉凭单”赋予之法律效力，调解成功则据此为书面凭证而不得再兴诉讼，再诉法院不予受理。调解制是中国传统的纠纷解决机制，英国式司法体制借助村董、总董的力量与权威与之连结，进一步完善了英租威海卫的民事司法体制。

1.2.4 诉讼费用

英租威海卫政府收取的诉讼费用较为低廉，甚至存在近十年间不收分文诉讼费的情形。殖民政府似乎在传达这样一个讯息：鼓励用法律手段解决日常纠纷。这对威海卫的稳定局面有极大的巩固作用，人们甚至出现了“健诉”的诉讼心理，以至于后来政府不得不以收取较高费用为手段减少不必要的诉讼。

1.2.5 民事判决文书

英租时期的判决文件可称是中西合璧的最好阐释，一方面既继受了英国法律判决形式不拘一格、散漫多变、好引经据典的内涵要式，另一方面则常常以道德经典、圣贤之帝的圣谕为所引之典，比较好地能让民众接受。

在一些宝贵的资料卷宗中，时常体现着当时的法官（常为行政长官）并不严格执行规定的具体诉讼环节，法庭中常常是双方当事人拖家携口各执一词，场面激烈，而法官为确定案件事实间或亲自策马去案发地了解情况，之后快速判决，判决书中也常常引用道德教化格言或圣谕。同时法院审理效率极高，诉讼拖延极其难见，诉讼费用低廉，适应了当时商业发展要求快捷高效结案的趋势。而最为关键的一点则在于威海卫地区社会变革“出人意料”地缓慢，立法与司法中存在的法律供求关系在三十年中始终处于相对均衡的状态，“直到1930年中国政府收回威海卫时，租界内的男人还梳着辫子，女人还裹着小脚。”用本土法制资源之形而行英方所欲之内核，顺民情，得民心，是英国殖民者在威海卫租借地治理得当的关键。

2 德国民诉制度在山东租借地的“本土化”进程

2.1 19世纪德国民事程序制度的传承与发展

1862年的德国几乎是集中当时举国法学界所有的精英人物，花费15年之久制定了在世界民事诉讼法发展史上也可以称为里程碑的近代民事诉讼法典——德国民事诉讼法。1877年，德意志帝国颁布《民事诉讼法》（简称CPO），而这部法典历经帝国时期、魏玛共和国时期、纳粹统治时期、二战后的联邦共和国时期，沿用至今。虽然经过多次（有时规模还很大）的修改，但仍是在原有的基础上进行修改，并未将整个法律废除，彻底更新。1877年《德国民事诉讼法》在德国民事诉讼法制史上具有继往开来、承前启后的作用。它主要蕴含着一下一些内涵：

2.1.1 司法机构法定统一

统一后的帝国用铁腕手段将日耳曼民族推上资本主义发展的狂飙时代的同时，这部1877年《帝国民事诉讼法》也让德国的大部分地区开始适用与其已经熟悉的民事诉讼法——有的已经适用了上百年——完全不同的民事诉讼法。通过国家集权的方式，德国民事诉讼制度不仅摆脱了传统诉讼法令的羁绊，更是开现代诉讼法制之先河。

2.1.2 自由主义思潮下科学完备的证据制度与诉讼原则

以直接审理主义、程序与辩论的公开主义为核心的言辞主义被1877年德国诉讼法接受，这部法典同时逐步废除了此前繁苛、易被操控的书面主义。此外，反专制制度在自由民主的呼声下被接受，国家采取秘密行动（秘密羁押、拷问等）的权力被剥夺，“外行”组成的陪审团也参与到案件事实认定中。案件审理的公开透明，也使司法直接受新闻与社会的监督，“上层人士”的特权被压缩至基本为零。更为重要的是这部法典确立的一系列如“作出判决的法官要据自己的体验了解案情与参与人，而非通过已经被他人主观化的转述”、“裁判者不关心微不足道的法律不利”、集中审理主义、“你给我事实，我给你审判”等审判、管辖原则至今仍然为主流观点所接受。

日后的胶澳地区在被德国租借期间各类纠纷接连不断，据《青岛开埠十七年—<胶澳发展备忘录>全译》一书的相关数据，胶澳德国皇家法院连续五年受理案件的数量都在一万件以上，每位法官年平均受理案件三四千件，每天要处理十几起案件。如此繁重的工作量，没有一套科学合理的诉讼程序自然是无法完成的。而上述核心内容正是这套高效运作的诉讼制度的灵魂。

2.2 德租时期胶澳地区的民事诉讼制度简介与比较分析

1898年，德国趁山东曹州“巨野教案”之机率先租借胶澳湾，至一战结束被日本侵占前，此地一直为德国管辖。德国为将胶澳建成“样板”殖民地供其他海外殖民地效仿，不仅向这个海滨城市投注了大量金钱与人力，更通过土地改革建立起一整套完善的法律体系与司法制度。据《中德胶澳租借条约》第三条规定，“德国所租之地，租期未完，中国不得治理，均归德国管辖，以免两国争端。”据此，德国获得了在青岛一系列的管辖权，司法管辖亦括在内。殖民者在胶澳租借地设置了一整套司法体制，针对德国等西方国家包括日本人设置了胶澳皇家法院，针对华人则设置了青岛区公所和李村区公所，行政兼理司法。1898年《中德胶澳租借条约》签署后，德意志帝国事实上获得了对胶澳租借地司法的控制权，并在财政支出中追加了非经常性的开支，用于胶澳地区的司法建设，包括派出法官、设立法院等司法机构所需费用。由于德国政府的大力支持，胶澳租借地的司法框架很快搭建起来。