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新建核电厂的几个重要安全问题探讨

发布: 2009-2-26 17:03 |  作者: 王俊 |  来源: 国家原子能机构网站 |  查看: 216次

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  [摘要]本文介绍了新建核电在设计中应考虑的几个重要安全问题,提出了核电厂总的安全目标,包括辐射防护目标和技术安全目标,说明了纵深防御 概念的新发展,特别强调了新建核电厂在设计上应考虑严重事故的预防和缓解措施以及概率安全分析的应用,也提出了经验证的工程实践要求、计算机化的控制和保 护系统要求,以及审查第三代核电厂的初步考虑。

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.h Gjyi;o q/?0  Discussion on Some Important Issues

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+?+N+`/NIDg6Hn0  Regarding New NPPs in China电厂化学网 ^kgKO$v5Di*b%O

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1G|[U$`[+\%l0  Abstract: Some important issues regarding new NPPs’  design  are described here. General safety objectives are put forward, including the radiation protection objective and technical safety objective; the concept of protection in depth is introduced; the consideration of prevention and mitigation of severe accidents and the application of PSA are emphasized; requirements regarding the proven engineering practice and protection / control system based on the computer are raised. Finally, primary considerations on the 3G NPPs’ review and evaluation are discussed.电厂化学网"ae7{:Lbxgg]

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  一、引 言电厂化学网'F.Ae:C6\Kd4^

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  世界核电几十年和中国核电二十年的发展经验表明,核电是一种安全、清洁的能源,迄今为止的运行安全记录良好。但是美国三哩岛核电厂和前苏联切尔诺贝利核电厂的事故也表明,虽然核电厂发生严重事故的概率极低,由于其后果相当严重,仍然不能忽视它所带来的风险。电厂化学网(X(IG%wLR/f

2?[ r[1v5TQn F0  上世纪90年代,为了解决因切尔诺贝利核事故而带来国际公众对核能的接受问题,世界核电界集中力量进行了安全标准、审批程序、机型改进等方面的 工作,开发了更安全、更经济的先进核电技术,采用成熟,或改进、或革新、或革命性技术将核电的安全性和经济性提高到新的高度,形成了第三代核电技术。电厂化学网)y*f@ DH5^z

^TFe&Xm n0  国家核安全局于2004年4月出台了《核动力厂设计安全规定》,提出了陆上固定式热中子反应堆核动力厂的核安全原则,确定了保证核安全必须的基本要求,这些原则和要求,将作为国家核安全局审查第三代核电厂的基础。电厂化学网heohuV!DY

c;X;is`m6z0  二、安全目标电厂化学网nq4B a/rd%uh7|

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  核电厂总的核安全目标:在核动力厂中建立并保持对放射性危害的有效防御,以保护人员、社会和环境免受危害。

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%W F&K^[*Y5@2E0  总的核安全目标由辐射防护目标和技术安全目标所支持,这两个目标互相补充、相辅相成,技术措施与管理性和程序性措施一起保证对电离辐射危害的防御。电厂化学网#~$Z#E'w'Fb)NYW6?+P*~

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  辐射防护目标,是指保证在所有运行状态下核动力厂内的辐射照射或由于该核动力厂任何计划排放放射性物质引起的辐射照射保持低于规定限值并且合理可行尽量低,保证减轻任何事故的放射性后果。电厂化学网)p a8l3L+GK-N+y

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  技术安全目标,是指采取一切合理可行的措施防止核动力厂事故,并在一旦发生事故时减轻其后果。对于在设计该核动力厂时考虑过的所有可能事故,包括概率很低的事故,要以高可信度保证任何放射性后果尽可能小且低于规定限值,并保证有严重放射性后果的事故发生的概率极低。

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D$g5M a{"hs$R[+Y0  安全目标要求核动力厂的设计和运行使得所有辐射照射的来源都处在严格的技术和管理措施控制之下。为了实现上述安全目标,在设计核动力厂时,要进行全面的安全分析,以便确定所有照射的来源,并评估核动力厂工作人员和公众可能受到的辐射剂量,以及对环境的可能影响。

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  核动力厂的安全设计适用以下原则:能导致高辐射剂量或大量放射性释放的核动力厂状态的发生概率极低;具有大的发生概率的核动力厂状态只有较小或者没有潜在的放射性后果。

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_4D f)~M,E0  三、严重事故

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  在运行经验的基础上,结合安全分析和安全研究的结果,设计中应对严重事故进行考虑。

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f(BX.i/@:b[0  必须确定可能导致严重事故的重要事件序列;针对这些序列在设计中确定合理可行的预防或缓解措施;必须实施减缓严重事故的合理可行的设计修改或规程修改;必须制定事故管理规程等。

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@%y U;dY0V#f`0  下面的内容给出了在压水堆核电厂设计中,应考虑如下设计要求:电厂化学网HW Y ~kU?W4n%a1j

C;[Y&FaY0  ⑴ 必须充分考虑在严重事故下从堆芯排出余热的能力。电厂化学网 e;M(f-{ L#T+q)Ea n

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  ⑵ 必须充分考虑在严重事故下向最终热阱输送堆芯余热的能力,以保证一旦发生严重事故时,在具有包容放射性物质的安全重要功能的构筑物、系统和部件的温度能够保持在可接受的范围内。电厂化学网"V5N1CO/Q%V2w-_ MZ

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  ⑶ 在统设计中,必须考虑到所有已确定的设计基准事故。此外,为了限制放射性物质向环境释放,还必须考虑设置用于减轻某些选定的严重事故后果的设施。

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"e$~5G {+nT6LM7e0  ⑷ 必须考虑严重事故下保持安全壳完整性的措施。特别是必须考虑预计发生的各种可燃气体的燃烧效应。须充分考虑在严重事故下控制放射性物质从安全壳向外泄漏的能力。

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  ⑸ 必须充分考虑在严重事故下贯穿件保持执行功能的能力。电厂化学网 aB.k&\d

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  ⑹ 必须充分考虑在严重事故下隔离装置保持执行功能的能力。

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T)J c!F%E/| ~9n0  ⑺ 必须充分考虑在严重事故下安全壳气密闸门保持执行功能的能力。

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k$[j EF-|qp*?0  ⑻ 必须充分考虑安全壳内部结构承受严重事故的各种效应的能力。

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&oU+J4ik6Nv,T_7b S0  ⑼ 必须充分考虑在严重事故下反应堆安全壳的排热能力。电厂化学网0[3O-LyR4I

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  ⑽ 必须充分考虑在严重事故下控制可能产生或释放的裂变产物、氢和其他物质的措施。

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  ⑾ 必须设置能在正常运行、预计运行事件、设计基准事故和在严重事故下对核动力厂变量和系统进行全程监测的仪表,以保证获取核动力厂状态的充分信息。仪表和记录装置必须足以为严重事故期间确定核动力厂状态和为事故管理期间做出决策提供尽实际可能的信息。电厂化学网mF L }8h+q

H0b)ZRHz-k I0  ⑿ 必须设置控制室,并能进行下述活动:在各种运行状态下安全地运行核动力厂;出现预计运行事件、设计基准事故和严重事故后,采取相应措施,以保持核动力厂的安全状态或使之返回安全状态。电厂化学网G/a3cla|

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  四、纵深防御

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$}Q bv9y R0  新的安全要求将纵深防御明确扩展到五个层次,增加两个层次即:电厂化学网} n#htBze

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  第四层次防御是针对设计基准可能已被超过的严重事故,保证放射性释放保持在尽实际可能的低。第四层次的要求构成了对严重事故要求的基础。电厂化学网 uC M(p3{e(^:b5Cq

E*z*l7aP0  第五层次,即最后层次防御的目的是减轻可能由事故工况引起潜在的放射性物质释放造成的放射性后果。

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  关于纵深防御, 设计必须尽实际可能地防止:电厂化学网#j!`-c_G Ewm

#E.}L)I2Z)C,m0  (1)出现影响实体屏障完整性的情况;

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ye4|oS"k,x|9u0  (2)屏障在需要它发挥作用时失效;电厂化学网3{sqdi DH`A

r ZsdQ%g-r F0  (3)一道屏障因另一道屏障的失效而失效。

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  除极不可能的假设始发事件外,设计必须使第一层次至多第二层次防御能够阻止所有假设始发事件升级为事故工况。

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0t/O~ O+_&P[,Ti0  五、概率安全分析(PSA)的应用电厂化学网,N3] Fk(VJ

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  核电厂设计安全分析应采用确定论和概率论两种方法,概率安全分析应该在核电厂的设计中得到应用。

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  必须完成核动力厂的概率安全分析,以达到下述目的:

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0c6e2UR3T.cY*nX0  (1)提供系统性的分析,以确信设计符合总的安全目标;电厂化学网$s4f^.tJ J.sv&_ @

HC0O,a/? C2w0  (2)证明整个设计是平衡的,没有任何一个设施或假设始发事件对于总的风险会有过大的或明显不确定的贡献,并且保证纵深防御的第一和第二层次承担核安全的主要责任;电厂化学网"F-\7{J,T L O

-Laa2PpR(Yo0  (3)确认核动力厂参数小的偏离不会引起核动力厂性能严重异常(陡边效应);电厂化学网cF3bTH

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  (4)提供发生堆芯严重损坏状态的概率评价以及要求厂外早期响应的(特别是与安全壳早期失效相关的)放射性物质向厂外大量释放的风险的评价;

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3e8_w(_)o:G Z0  (5)提供外部灾害事件(特别是核动力厂厂址特有的那些灾害)发生概率和后果的评价;电厂化学网^nsg-GQ%h P/}

}$_l|$g Hu0  (6)鉴别出通过设计改进或运行规程的修改可能降低严重事故概率或减轻其后果的系统;

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  (7)评价核动力厂应急规程的充分性;电厂化学网O4`L5iuHA

_0UfM9s0  (8)核实是否符合概率目标(如果已有的话)。

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  六、经验证的工程实践要求

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  只要可能,安全重要构筑物、系统和部件就必须按照经批准的最新的或当前适用的规范和标准进行设计;其设计必须是此前在相当使用条件下验证过的;并且与核动力厂可靠性目标相一致。电厂化学网/h v Mp!eV}[~

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  当引入未经验证的设计或设施,或存在着偏离已有的工程实践时,必须借助适当的支持性研究计划,或通过其他相关的应用中获得的运行经验的检验,来证明其安全性是合适的。在投入使用前必须对这种开发性工作进行充分地试验,并在使用中进行监测,以便验证已达到了预期效果。

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#v g#q*ltd,R0  设计必须充分考虑从运行的核动力厂中取得的相关运行经验和相关研究的成果。电厂化学网N+CLeF$H

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  七、计算机化的控制和保护系统要求电厂化学网FN A1tg?y6_

c#z~c0cP+bx!D3Jg0  当安全重要系统设计成依赖于全数字化计算机系统的可靠性时,必须确定或制定有关开发和试验/验证计算机硬件和软件的标准,并在系统的整个寿期,特别是软件在开发期间,必须按该标准执行。电厂化学网7W%y j4XC K w(g

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  全数字化计算机系统的可靠性水平必须与其安全重要性相适应,并必须在研制开发过程中每个阶段通过实验或验证(V&V)来证实已达到其可靠性水平。电厂化学网yz V$Z,jW

;faM6g)h"i,nHN0  针对全数字化的保护系统还要满足下述要求:电厂化学网(?g$OZF1i-Zm n

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  (1)必须使用最高质量和最佳实践的硬件和软件:电厂化学网.C o9}"edlk~n

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  (2)整个开发过程,包括设计修改的控制、试验和调试,必须系统地形成文件,并可供检查;电厂化学网 R+K|-V3I2G)?4Q)x e

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  (3)为了确认全数字化计算机的系统可靠性的可信度,必须有独立于设计者和供应商的专家对计算机的系统进行评价;

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  (4) 在不能论证所需系统的完整性具有高可信度时,必须具备保证执行保护功能的其他不同手段等。电厂化学网K {g5H2W6YW

4m+HihuaM A F0  八、审查第三代堆(AP1000)的初步考虑电厂化学网9Nx9^Z4{MU

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  对AP1000核电项目的核安全监管拟遵守下述原则:

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SY"w8e U(r0  (1)遵守我国现行有效的核与辐射安全有关法律、条例、规定、强制性标准等;

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  (2)参照出口国的核安全有关的法律、条例、规定、导则、NRC内部工作文件(如SECY)、规范、标准等;

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  (3)利用美国核管会(NRC)的标准审查大纲(SRP)为审评工具;

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  (4)核安全执照申请与颁发遵循我国核安全法规要求即两步法执行。

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  作者简介:王俊,国家环保总局(国家核安全局)核安全与辐射管理司副司长

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TAG: 探讨 核电厂

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