編者按
在我國(guó)廣袤的電力版圖上，華中地區(qū)是一塊脆弱的腹地，匱乏的電源支撐地區(qū)高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，奇跡背后總有擔(dān)憂。近年，缺電的華中望以核電解“燃煤之急”，而福島核事故之后，內(nèi)陸核電站審批“急凍”，選址思路的不明朗再次讓華中等待。此時(shí)，原三峽總公司總經(jīng)理、中國(guó)工程院院士陸佑楣創(chuàng)造性地提出，借鑒水電站建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，將傍水而建的核電站移至山中，這個(gè)工程設(shè)想如獲實(shí)施，無疑為選址提供了極廣闊的空間，對(duì)等待二十多年的湖北、湖南等核電高熱省份的意義無疑是巨大的，而我國(guó)跨區(qū)輸電的壓力也將大為減輕。當(dāng)然，當(dāng)前，即使以處理核廢料為例，各國(guó)大都采取淺部臨時(shí)掩埋的措施，在利用深部巖石洞室作為永久儲(chǔ)存庫(kù)方面，雖然科學(xué)家為之奮斗了幾十年，迄今未獲圓滿解決。而核電站的選址要求非常高，選址需非常慎重。院士的建議怎樣付諸實(shí)踐？讓我們先仔細(xì)看一看這幅鋪展在面前的藍(lán)圖。
日本福島核電站核泄漏事故是因地震、海嘯導(dǎo)致電站失電、循環(huán)泵停運(yùn)、堆芯融化而引起的，如果把核電站的反應(yīng)堆置于山體內(nèi)（即地下），因巖體和鋼筋混凝土是良好的抗輻射介質(zhì)，若發(fā)生核泄漏，可將其封閉在地下洞室內(nèi)，起到防止核泄漏擴(kuò)散的作用。
地下核電站的總體布置為：核島部分（安全殼及其相伴的安全廠房）置于地下（山體內(nèi)），常規(guī)島（汽輪發(fā)電機(jī)）置于地面，核島產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽可通過布置在隧道內(nèi)的管道輸向常規(guī)島（屬分體布置形式）。如果山體地質(zhì)條件允許，也可把常規(guī)島部分一并置于地下，視綜合效益而定。地下核電站安全殼設(shè)想示意圖見圖1。
地下廠房工程實(shí)例
由于當(dāng)今水電站的廠房大部分置于地下，因此聯(lián)想將核電站置于地下的可行性。以下列舉幾個(gè)地下水電站實(shí)例：
1．長(zhǎng)江三峽水電站有6臺(tái)70萬千瓦總計(jì)420萬千瓦的發(fā)電廠置于大壩右岸的地下（山體內(nèi)），廠房跨度32.6m，長(zhǎng)度311.3m，開挖高度87.24m，現(xiàn)已有3臺(tái)投入運(yùn)行，計(jì)劃2012年6臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)（見圖2）。
2．金沙江向家壩水電站有4臺(tái)80萬千瓦總計(jì)320萬千瓦的發(fā)電廠置于右岸山體內(nèi)，廠房跨度33.4m，長(zhǎng)度255.4m，開挖高度88.2m，現(xiàn)已開始機(jī)組安裝，計(jì)劃于2012年分批投產(chǎn)運(yùn)行。
3．金沙江溪洛渡水電站左右岸各有9臺(tái)（共18臺(tái)）77萬千瓦總計(jì)1386萬千瓦的發(fā)電廠全部置于山體內(nèi)，廠房跨度31.9m，長(zhǎng)度444m，開挖高度75.6m。廠房開挖及土建工程已全部完成，現(xiàn)正進(jìn)行機(jī)組安裝，計(jì)劃于2013年分批投產(chǎn)運(yùn)行。
4．瀾滄江小灣水電站右岸有6臺(tái)70萬千瓦總計(jì)420萬千瓦的發(fā)電廠全部置于山體內(nèi)，廠房跨度29.5m，長(zhǎng)度326m，開挖高度65.6m，2010年已全部投產(chǎn)運(yùn)行。
5．雅礱江二灘水電站左岸有6臺(tái)55萬千瓦總計(jì)330萬千瓦的發(fā)電廠全部置于山體內(nèi)，廠房跨度25.5m，長(zhǎng)度280.29m，開挖高度65.38m，2000年已全部投產(chǎn)運(yùn)行。
6．正在做前期工作的金沙江白鶴灘水電站設(shè)計(jì)有左右岸各7臺(tái)共14臺(tái)100萬千瓦（總計(jì)1400萬千瓦）的發(fā)電廠全部置于山體內(nèi)。
還有很多已建、在建、和設(shè)計(jì)過程中的水電站把發(fā)電廠房布置在山體內(nèi)（地下），主要原因是水電站大都位于深山峽谷中，大壩（擋水建筑物）占據(jù)了主河道，壩體內(nèi)要留出泄洪孔的位置，很難再為發(fā)電廠房留出空間，轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)于山體內(nèi)（地下）。這也是國(guó)內(nèi)（特別是西部山區(qū)）大部分水電站基本的設(shè)計(jì)模式，是安全經(jīng)濟(jì)的選擇。地下發(fā)電廠房在長(zhǎng)期的建設(shè)實(shí)踐中積累了豐富的地下工程施工經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)上已十分成熟。
可行性分析
1. 造價(jià)
表1為已建和在建部分水電站地下廠房的基本參數(shù)和造價(jià)情況。由表1可知：
a) 地下廠房造價(jià)在水電站總投資（含大壩主體工程、移民等）中所占比重較小，溪洛渡水電站為23.68%；小灣水電站為8.7%；二灘水電站為16%（以上3個(gè)水電站的發(fā)電廠房均為地下廠房）。
b) 地下廠房造價(jià)中，洞室開挖、混凝土工程、支護(hù)、灌漿等土建工程造價(jià)會(huì)受水電站所處地理位置、地形地質(zhì)條件、物價(jià)水平等因素影響，其在地下廠房總造價(jià)中所占比重約在40%-60%左右。2000年投產(chǎn)的二灘水電站地下廠房土建工程造價(jià)占總造價(jià)的63%，2010年投產(chǎn)的小灣水電站為45.3%；而將于2012年蓄水發(fā)電的向家壩水電站地下廠房土建工程造價(jià)占總造價(jià)的比重下降為38%，將于2013年蓄水發(fā)電的溪洛渡水電站也僅有40%；三峽水電站地下廠房土建工程造價(jià)占總造價(jià)的比重較小，為25%。
c) 地下廠房洞室單位體積土建工程造價(jià)約在0.05-0.15億元/萬立方米。二灘水電站單位體積土建工程造價(jià)約為0.152億元/萬立方米、三峽水電站約為0.074億元/萬立方米、向家壩水電站約為0.087億元/萬立方米、溪洛渡水電站約為0.050億元/萬立方米、小灣水電站約為0.077億元/萬立方米。
2. 巖體結(jié)構(gòu)安全性
通過詳細(xì)的地質(zhì)勘探、選擇良好的巖體、避開巖體內(nèi)較大的斷層、裂隙和軟弱帶，并設(shè)計(jì)良好的廠房體形，地下洞室的圍巖應(yīng)力是很小的。同時(shí)，核電站的核島安全殼無論是二代還是三代EPR或AP1000都是直徑40m左右的圓筒型結(jié)構(gòu)，對(duì)降低圍巖應(yīng)力極為有利。
3. 抗（地）震性能
事實(shí)證明，地下建筑物的抗震性能遠(yuǎn)優(yōu)于地面建筑物，已建和在建水電站的地下廠房抗震設(shè)計(jì)烈度均在7-8度左右。
4. 廠房起重設(shè)備能力
水電站地下廠房因要起吊發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子（70-100萬千瓦級(jí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重約2000t），均采用2×1250t的橋式起重機(jī)抬吊，具備起吊核電站反應(yīng)堆壓力容器的能力。
5. 地下水污染問題
若將核反應(yīng)堆置于地下，存在污染地下水的可能性。而根據(jù)地下水電站的施工經(jīng)驗(yàn)，地下廠房四周及周邊巖體內(nèi)均可通過固結(jié)灌漿和帷幕灌漿來阻隔地下水，形成封閉的、獨(dú)立的空間，以確保放射性物質(zhì)處于全封閉的狀態(tài)。
6. 地下廠房密閉性
核電站的地下安全殼及相伴的輔屬?gòu)S房與地面設(shè)施之間將設(shè)有各種連通通道（交通洞、壓力管道、電纜管道、信息儀表通道、通風(fēng)豎/斜井等），為確保發(fā)生核泄漏等事故時(shí)地下廠房的密閉性，可在上述通道口設(shè)計(jì)密閉閘門，緊急情況下予以關(guān)閉。核反應(yīng)堆的乏燃料和低放射性排放物都可在地下設(shè)計(jì)專門的儲(chǔ)存室予以保存。
7. 選址
內(nèi)陸核電站的選址是非常困難的，電站建設(shè)需要大面積平坦的土地，難免要占用農(nóng)耕用地、影響居民生活。我國(guó)有大量的崇山峻嶺和不可耕種或生活的山地，將核電站置于此類地區(qū)的地下，避免破壞地表，可節(jié)約農(nóng)耕用地，減少對(duì)居民生活的影響。
8. 冷卻水
核電站的常規(guī)島汽輪機(jī)需要大量的冷卻水。若將核電站建在山區(qū)，可在山溝內(nèi)配合修建小型水庫(kù)，以提供冷卻水，是完全可操作的。
更進(jìn)一步地設(shè)想，可把水電站與核電站組合在一起，利用河流梯級(jí)水電站的庫(kù)水作為冷卻水，可以節(jié)省水循環(huán)的耗能。水電站與核電站都是高效的能源利用電站，將其組合在一起，核電站承擔(dān)電力負(fù)荷基本負(fù)荷，水電站承擔(dān)電力負(fù)荷曲線中的腰荷和峰荷，從而形成強(qiáng)大的、無排放的清潔電源。
我國(guó)能源的需求，必將還有一個(gè)增長(zhǎng)的過程、為減少CO2排放，真正有效的措施，還是要更多發(fā)展核電站，因此不能因日本福島核泄漏事故而使我國(guó)核電發(fā)展止步不前。在公眾看來，核電發(fā)展的問題是如何把核電站建得安全可靠，即便發(fā)生事故時(shí)也有相應(yīng)的應(yīng)急手段，從而防止核輻射、核污染影響的擴(kuò)大，地下核電站則是個(gè)可取的選擇。
