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為了防止放射性物質的泄漏，對核電廠在設計時設置了四道安全屏障，嚴防放射性物質泄漏。

第一道安全屏障：燃料芯塊是燒結的二氧化鈾陶瓷基體，它的大部分微孔不與外面相通。核裂變產生的絕大多數放射性物質滯留在二氧化鈾陶瓷芯塊中。

第二道安全屏障：燃料包殼小指頭大的燃料芯塊疊裝在鋯合金管中，把管子密封起來，組成燃料元件棒。一般稱鋯管為燃料元件包殼管，它能夠把核燃料裂變產生的放射性物質密封住，防止其進入一回路的水中。

第三道安全屏障：壓力容器（反應堆冷卻劑壓力邊界）由核燃料構成的堆芯封閉在壁厚20厘米的鋼質壓力容器內，壓力容器和整個一回路都是耐高壓的，放射性物質不會漏到反應堆廠房中。

第四道安全屏障：安全殼(反應堆廠房)是一個高大的預應力鋼筋混凝土構筑物，壁厚約1米，內表面加有6毫米厚的鋼襯，有良好的密封性能，能防止放射性進入環境。一回路的設備都安裝在這里。安全殼內還設有安全注射系統、安全殼噴淋系統、消氫系統、空氣凈化和冷卻系統等。安全殼能承受極限事故引起的內壓和溫度劇增，能承受龍卷風、地震等自然災害，能承受外來沖擊，如飛機墜毀的撞擊。

為了確保核安全，核電廠的設計遵循“縱深防御、多重保護和多樣性”的原則。

例如，重要工藝參數和設備尺寸都留有充分的裕度，具有相當大的安全系數。關鍵的控制系統和儀器儀表都同時有兩套或兩套以上，一旦一套發生故障，另一套立即自動投入運行。反應堆運行一旦出現異常，快速停堆系統立即起作用，安全棒快速降落，使反應堆停堆。一旦發生事故，一套完善的專設安全設施自動投入運行，從各方面控制事故的發展，使其恢復到安全狀態。

核電廠從選址、設計、建造到調試、運行和退役，每個階段都有嚴密的質量保證大綱，每一階段的每項具體活動都有專門的質量保證程序，確保安全屏障有效。