游泳池式反應堆堵流事故研究

吳園園　孫微

【摘 要】燃料組件異物堵塞對于游泳池式反應堆來說雖然發生概率很小，但其事故后果比較嚴重。本文利用系統分析程序對游泳池式反應堆燃料組件堵塞事故進行了研究，結果表明，該類型反應堆可應對一定程度的異物堵塞，具有很好的安全性，可為燃料組件堵塞事故的預防和緩解提供技術支持。

【關鍵詞】游泳池式反應堆；系統分析程序；異物堵塞事故

0 引言

游泳池式反應堆是將整個反應堆堆芯置于水池中。由于水池能夠提供足夠的冷卻能力，泳池堆具有很好的安全性，因此被廣泛用于反應堆特別是研究堆的設計中。然而由于泳池堆的堆水池并非完全封閉，因此，泳池堆有一定概率發生燃料組件被異物堵塞的事故，該事故是泳池堆中后果最嚴重的事故之一，有必要在安全分析中進行研究，并考慮此事故的應對和緩解措施。

本文將采用系統分析程序，對游泳池式反應堆的燃料組件堵塞事故進行分析，以研究泳池堆的安全性。

1 游泳池式反應堆簡介

游泳池堆整個堆芯泡在堆水池內，水池結構示意見圖1。

正常工況下，堆芯冷卻水由上而下流經燃料組件，并從組件下部集水箱的出水管引出，從水池上部進入反應堆一回路，經過換熱器后由進水管重新進入堆水池進行循環。

2 堵流事故分析

考慮到堆水池的結構，假設異物落入水池中堵塞燃料組件，將造成燃料組件冷卻狀況惡化，溫度有可能突破限值，從而造成燃料元件熔化甚至放射性物質釋放。本文將假設單盒燃料組件被堵塞，并且熱通道正好位于此盒組件中，無其他任何動作觸發停堆，不考慮由于慢化劑和燃料元件溫度升高以及空泡引入的負反應性，分析泳池堆在一盒組件被堵塞時的安全性。

事故分析以某游泳池式反應堆為例，采用系統分析程序RELAP5/MOD3.2對此泳池堆進行模塊劃分。堆芯部分分為堆芯旁路、平均通道A、平均通道B、堵塞通道和熱通道。正常運行時輻照孔道和堆芯旁路流量作為漏流處理。模型中還包括主泵等回路部分。

2.1 保守假設

分析時采用的保守假設：實際情況下堆熱功率小于核功率，計算采用的是核功率的102%；堆芯衰變熱取ANS73標準的120%；由于事故后主要是單盒組件狀態發生變化，因此不考慮其引發的任何負溫度效應和空泡效應，以得到更加保守的計算結果。

2.2 初始條件

堆核功率：3.5MW；

堆水池溫度：318.15K；

系統冷卻劑流量：1000m3/h；

熱通道焓升工程因子：1.1；

燃料包殼熔化溫度限值：923.15K；

燃料芯塊熔化溫度限值：924.15K。

2.3 分析結果

本報告中選取了不同的堵塞比例（堵塞面積占單盒組件面積的20%、50%、80%、90%及100%）進行了計算，得到以下結果并與未發生堵塞（即穩態）時的燃料包殼和芯塊最高溫度比較，列于表1，從結果中可以看出，當單盒燃料組件面積被堵塞90%時，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度仍低于相應的熔化溫度；燃料組件堵塞面積達到100%，及被完全堵塞時，當堵塞發生20秒后，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度分別達到1008.2K和1028.K，超過了包殼和芯塊的熔化溫度，燃料元件被燒毀。

2.4 討論

2.4.1 瞬態變化

當單盒組件未被完全堵塞時（堵塞面積20%、50%、80%、90%），隨著堵塞面積的增大，燃料組件內流量逐漸減少，從而燃料元件包殼和芯塊溫度逐漸增大。然而，雖然燃料組件入口處被堵塞，但燃料組件內冷卻劑流速較低，由堵塞的局部形阻所造成的壓頭損失相對較小，因此通道內流量損失較小，燃料元件包殼和芯塊溫度仍然遠低于限值。

當單盒組件被完全堵塞時，由于各燃料組件間相互隔離，不存在組件間的橫流，組件內冷卻劑不斷被加熱，最終沸騰，燃料元件包殼和芯塊溫度迅速升高，如圖2所示，在20秒時就超出限值，燃料元件燒毀。

2.4.2 應對措施

由系統冷卻劑流量變化可以看出，發生堵流事故時無法依靠流量測量的方法進行監測，因為單盒組件即使被完全堵塞，所造成的堆芯流動阻力增加很小，而且相比于整個堆芯裝載量，單盒組件被堵塞的影響很小，因此堆芯流量的幾乎不變，但燃料組件冷卻劑沸騰所形成的空泡變化較大，并形成流量和空泡份額的波動，可以針對此現象進行相關的監控及預警，但燃料組件溫度超出限值時間僅為20秒，因此即可用于調節和控制的時間較短，但本分析并未考慮溫度效應、多普勒效應和空泡效應，因此本分析的事故后果應比實際發生堵塞時的事故后果更加保守和嚴重。

2.4.3 縱深防御

雖然堆水池并非完全封閉，但其布置在密封廠房內，有著嚴格的操作規程，同時，堆水池上方蓋有金屬蓋板，可有效的防止異物進入堆水池。

即使發生小概率的異物落入水池事件，異物堵塞單盒燃料組件面積小于90%時，反應堆仍然可以保證燃料元件的冷卻。

對于單盒燃料組件被完全堵塞的情況，即使燃料元件熔化，單盒組件內的放射性物質首先進入堆水池，其中一部分可能擴散至密閉廠房，廠房通風系統均安裝有放射性物質報警及凈化裝置，完全有能力過濾所逸出的放射性物質，保證反應堆的安全。

3 結論

通過對游泳池堆單盒燃料組件堵流事故進行的分析，結果表明：

1）當單盒燃料組件面積被堵塞比例低于90%時，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度仍低于相應的熔化溫度；

2）當單盒燃料組件被完全堵塞，20秒后，燃料包殼峰值溫度和芯塊最高溫度分別達到1008.2K和1028.K，超過了包殼和芯塊的熔化溫度，燃料元件被燒毀；

3）堵流事故無法依靠流量測量的方法進行監測，可以監測空泡份額的變化；

4）泳池堆的縱深防御策略可有效的防止堵流事故發生并消除可能的放射性釋放，具有很好的安全性。

【參考文獻】

[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]謝仲生，尹邦華.核反應堆安全分析[M].北京：原子能出版社，1994.

[責任編輯：王偉平]

【摘 要】本國（本土）的法律傳統與面臨的現代性轉向以雙向思維，即平等協商的方式達至一種微妙的平衡。東西方法律傳統內均有的“為善”、“良知”、“人性”等概念是構筑社會變革模型中的基礎共通性參數，法律制度如何移植方才能不產生排異反應，關鍵就在于對本土法律資源的合理使用與激活。制度并不能保證社會的良性運轉，處于過渡期的國民需要的是對公平正義的一致信念。

【關鍵詞】法律移植；本土法制資源；英租威海衛；德占膠；民事訴訟

【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

近些年來，在我國完善民事訴訟制度的潮流中，法律界在認真反思我國民事司法中的種種缺憾的同時，普遍將興趣轉向了域外的法制資源，希冀借助對發達國家民訴機制的吸收與移植，為我國司法改革注入新鮮血液。不過，西方國家的法律制度畢竟發端于特定的西方社會，所能發揮的最大功效也僅限于斯。每一類具體訴訟程序的背后，都蘊含著獨特的人文色彩。如何遴選出符合我國發展要求的程序機制并加以可操作的改造，成為中國法律人不得不思索的一大難題。頗為微妙的是，百年前的英國、德國殖民者們初次進入完全陌生且紛繁復雜的傳統中國土地時，也為怎能將與之幾乎格格不入的程序制度植入這典型的鄉土農耕社會而困擾。這里，筆者將以一種逆向的研究視角，即外來法律制度“本土化”的角度，通過威海和青島兩地成為租借地時期的史料分析，解析英德兩國如何對向兩地移植的民事訴訟制度作出調整，得以較為成功地減輕了制度變革的陣痛，順應了當時社會商品經濟發展的潮流。此前，有必要介紹的是19世紀英國、德國自身也分別經歷的一場劃時代的民事司法革新，即便是遠離本土的威、膠兩地，民訴法制建設也深受此次改革的影響。

1 英國民事訴訟制度在山東租借地的“本土化”進程

1.1 19世紀英國民事訴訟制度改革簡介

自19世紀30年代伊始，老成謀國的英國人開始了近一個世紀的循序漸進的民事司法及訴訟制度改革，逐步確立了一整套完善縝密、可操作性強的民事程序制度。這場改革主要包括以下核心內涵，而這些內容也幾乎能原封不動地從日后英租威海衛民事司法體例與民事訴訟中提煉出來：

1）統一司法權，規范各類司法組織，明確劃分各法院管轄權，避免交叉管轄。成立樞密院司法委員會總攬大不列顛及北愛爾蘭聯合王國和各海外殖民地、自治領的上訴案件；

2）簡化訴訟程序，裁汰不必要的訴訟環節。廢除令狀制度，起訴材料規范但力求簡約。提高法院審判效率，避免案件積壓，但保留重視程序的法治原則；

3）規定合理的訴訟費用，禁止法官及法院職員收受、索取額外費用，同時嚴懲貪腐行徑。

4）對書面材料、判決書等要式要求較為寬松，判決內常引經據典，形式較為散漫。

經過這次完全的民事訴訟程序的改革，英國的民事司法制度步入了一個蘊含自由民主平等思想的新時代，基本完成了民事法律制度的現代化。這也讓法治觀念真正深入社會生活。誕生于改革的現代化的司法機制為英國民主制度的發展奠定了堅實的基礎，而這次改革的余暉，也不遺余力地照耀在遠在天涯的威海衛。

1.2 英租威海衛時期的民事訴訟制度簡述與比較分析

總體而言，英租時期的威海衛內存在著一種二元法律體制，區別于英國本土的普通法與衡平法分立的二元法律結構，該制度包含著一些無奈的因素，這并非是一個刻意設計、精巧計算的結果，而是“徘徊于東西方之間”①的產物。本性趨于保守的英國人不大可能也沒有必要強行推行不切實際的法制，這樣可能帶來的社會動蕩與大英帝國聲譽掃地的隱患更值得擔心。所幸的是，這套二元體制成功地完成了它的任務，它不僅維系了當地的穩定，更是促進了威海港商品經濟的發展，各位行政長官頗受愛戴，大英帝國的名譽也沒有受到任何沖擊。

1.2.1 民事司法組織與司法人員

1901年英國設立威海行政公署，做為租借地最高管理機構。行政公署下設正副華務司作為行使司法權的主要機關，其中正華務司主管審理民事案件，亦分管財政、民政、文案、獄政等行政事務，且正副華務司長官同時兼任南北兩大行政區行政長官。從英國法制在威海衛“本土化”的角度，這套體制始終帶著源自英國的烙印，19世紀的英國本土司法改革的一點核心內容即是統一司法權，建構司法的中央集權制度，分明法院管轄權限，法院體系結構簡單，同時對法官素質的要求也頗高。行政與司法權集中于長官一人之手，司法并不獨立與行政政治，或多或少承擔著維系社會穩定的職能。

1.2.2 一般訴訟流程

英租時期威海衛的民事訴訟一般流程包括以下內容：

1）訴訟當事人（一般為原告）前往司法官官邸或法庭將訴狀遞交給司法官，或將訴狀投入專門的訴狀箱內。（租借地內曾試行了一段時間的特許狀師制度，但后來由于操作性的原因狀師行當被完全取締）

2）訴狀提交后，司法官擇日開庭并傳喚各當事人到庭接受詢問。

3）法庭審判程序較為寬松，雙方當事人由于沒有律師的相助，往往在他們的親屬陪同下到庭并共同參與證據認定與法庭辯論等環節，司法官也并不如英國本土的法官“消極”等待陪審團認定事實，聽取律師辯論。相反，時常要承擔普及法律，充當雙方法律顧問，糾問案件實情等職能。

1.2.3 民事糾紛調節

威海衛租借地另一類重要的民事糾紛解決機制是民事調解制度。殖民當局保留了在基層中國原有之村董制，并以此為基礎建立總董制。日常民事糾紛由村董、總董及其他族內長老調解，且法庭通過專門下發“息訴憑單”賦予之法律效力，調解成功則據此為書面憑證而不得再興訴訟，再訴法院不予受理。調解制是中國傳統的糾紛解決機制，英國式司法體制借助村董、總董的力量與權威與之連結，進一步完善了英租威海衛的民事司法體制。

1.2.4 訴訟費用

英租威海衛政府收取的訴訟費用較為低廉，甚至存在近十年間不收分文訴訟費的情形。殖民政府似乎在傳達這樣一個訊息：鼓勵用法律手段解決日常糾紛。這對威海衛的穩定局面有極大的鞏固作用，人們甚至出現了“健訴”的訴訟心理，以至于后來政府不得不以收取較高費用為手段減少不必要的訴訟。

1.2.5 民事判決文書

英租時期的判決文件可稱是中西合璧的最好闡釋，一方面既繼受了英國法律判決形式不拘一格、散漫多變、好引經據典的內涵要式，另一方面則常常以道德經典、圣賢之帝的圣諭為所引之典，比較好地能讓民眾接受。

在一些寶貴的資料卷宗中，時常體現著當時的法官（常為行政長官）并不嚴格執行規定的具體訴訟環節，法庭中常常是雙方當事人拖家攜口各執一詞，場面激烈，而法官為確定案件事實間或親自策馬去案發地了解情況，之后快速判決，判決書中也常常引用道德教化格言或圣諭。同時法院審理效率極高，訴訟拖延極其難見，訴訟費用低廉，適應了當時商業發展要求快捷高效結案的趨勢。而最為關鍵的一點則在于威海衛地區社會變革“出人意料”地緩慢，立法與司法中存在的法律供求關系在三十年中始終處于相對均衡的狀態，“直到1930年中國政府收回威海衛時，租界內的男人還梳著辮子，女人還裹著小腳?！庇帽就练ㄖ瀑Y源之形而行英方所欲之內核，順民情，得民心，是英國殖民者在威海衛租借地治理得當的關鍵。

2 德國民訴制度在山東租借地的“本土化”進程

2.1 19世紀德國民事程序制度的傳承與發展

1862年的德國幾乎是集中當時舉國法學界所有的精英人物，花費15年之久制定了在世界民事訴訟法發展史上也可以稱為里程碑的近代民事訴訟法典——德國民事訴訟法。1877年，德意志帝國頒布《民事訴訟法》（簡稱CPO），而這部法典歷經帝國時期、魏瑪共和國時期、納粹統治時期、二戰后的聯邦共和國時期，沿用至今。雖然經過多次（有時規模還很大）的修改，但仍是在原有的基礎上進行修改，并未將整個法律廢除，徹底更新。1877年《德國民事訴訟法》在德國民事訴訟法制史上具有繼往開來、承前啟后的作用。它主要蘊含著一下一些內涵：

2.1.1 司法機構法定統一

統一后的帝國用鐵腕手段將日耳曼民族推上資本主義發展的狂飆時代的同時，這部1877年《帝國民事訴訟法》也讓德國的大部分地區開始適用與其已經熟悉的民事訴訟法——有的已經適用了上百年——完全不同的民事訴訟法。通過國家集權的方式，德國民事訴訟制度不僅擺脫了傳統訴訟法令的羈絆，更是開現代訴訟法制之先河。

2.1.2 自由主義思潮下科學完備的證據制度與訴訟原則

以直接審理主義、程序與辯論的公開主義為核心的言辭主義被1877年德國訴訟法接受，這部法典同時逐步廢除了此前繁苛、易被操控的書面主義。此外，反專制制度在自由民主的呼聲下被接受，國家采取秘密行動（秘密羈押、拷問等）的權力被剝奪，“外行”組成的陪審團也參與到案件事實認定中。案件審理的公開透明，也使司法直接受新聞與社會的監督，“上層人士”的特權被壓縮至基本為零。更為重要的是這部法典確立的一系列如“作出判決的法官要據自己的體驗了解案情與參與人，而非通過已經被他人主觀化的轉述”、“裁判者不關心微不足道的法律不利”、集中審理主義、“你給我事實，我給你審判”等審判、管轄原則至今仍然為主流觀點所接受。

日后的膠澳地區在被德國租借期間各類糾紛接連不斷，據《青島開埠十七年—<膠澳發展備忘錄>全譯》一書的相關數據，膠澳德國皇家法院連續五年受理案件的數量都在一萬件以上，每位法官年平均受理案件三四千件，每天要處理十幾起案件。如此繁重的工作量，沒有一套科學合理的訴訟程序自然是無法完成的。而上述核心內容正是這套高效運作的訴訟制度的靈魂。

2.2 德租時期膠澳地區的民事訴訟制度簡介與比較分析

1898年，德國趁山東曹州“巨野教案”之機率先租借膠澳灣，至一戰結束被日本侵占前，此地一直為德國管轄。德國為將膠澳建成“樣板”殖民地供其他海外殖民地效仿，不僅向這個海濱城市投注了大量金錢與人力，更通過土地改革建立起一整套完善的法律體系與司法制度。據《中德膠澳租借條約》第三條規定，“德國所租之地，租期未完，中國不得治理，均歸德國管轄，以免兩國爭端?！睋?，德國獲得了在青島一系列的管轄權，司法管轄亦括在內。殖民者在膠澳租借地設置了一整套司法體制，針對德國等西方國家包括日本人設置了膠澳皇家法院，針對華人則設置了青島區公所和李村區公所，行政兼理司法。1898年《中德膠澳租借條約》簽署后，德意志帝國事實上獲得了對膠澳租借地司法的控制權，并在財政支出中追加了非經常性的開支，用于膠澳地區的司法建設，包括派出法官、設立法院等司法機構所需費用。由于德國政府的大力支持，膠澳租借地的司法框架很快搭建起來。