核电厂概率安全评价概述

核电厂概率安全评价概述张琴芳2014年10月目录一．PSA的一般概念二．安全当局与业主的要求三．核电厂两种安全分析方法的比较四．核电厂PSA的内容概述五．PSA分析软件六．PSA研究的工程应用实践七．AP1000PSA简介八．AP1000技术消化吸收再创新九．PSA和其他专业的关系风险的概念衣、食、住、行中都存在风险，主要指的是存在死亡的风险、经济损失的风险等。风险——人们从事某项活动，在一定的时间内会给人类带来的危害。人员伤亡和经济损失。取决于两方面：发生频率（F），后果（C）。•R：危害/单位时间F：事件数/单位时间C：后果/事件•风险分两类：个人风险和社会风险•个人风险——一定时间内发生了某件确定事件而给个人带来的危害•社会风险——某一集体的人受到的危害风险的概念（续）对于核电厂，风险主要来自于放射性核素的释放引起的高辐照危害。人员伤亡指早期死亡和晚期诱发癌症死亡、遗传疾病死亡等。经济损失指人员拆离、电站关闭、周围土地荒废、放射性清除等等。核电厂的风险可用下列变量表示：人员死亡/堆年癌症/堆年经济损失/堆年。PSA的定义美国ASME中的定义：PSA是一种对与电厂运行和维修活动相关的风险的定性和定量的评价。该评价根据风险的发生频率来度量，风险变量有堆芯损伤或放射性物质释放及其对公众健康的影响（也称之为概率风险评价，PRA）。IAEA中的定义：PSA提供一种全面的、结构化的处理方法，识别出核电厂失效的情景，并对工作人员和公众造成的风险作出数值估计。PSA的定义（续）SNERDI对PSA的解读：PSA是一种采用概率与统计方法来定量评估核电厂严重事故发生可能性及后果的技术。它通过对始发事件频率、核电厂的设计特点、运行实践经验、运行历史的影响、设备的可靠性、人因失误、堆芯熔化物理过程、放射性迁移对环境和健康的影响等各种因素的考虑，对核电厂进行的综合性的安全评价，它将给出度量核电厂安全水平的定量的数值估计。PSA的输入：电厂设计、运行历史与实践、人员行为、部件可靠性、堆芯损坏的物理过程、安全壳行为以及环境状况等方面尽可能现实的信息；PSA的基础：概率论、布尔代数；PSA的工具：归纳与演绎（事件树与故障树）相综合的逻辑推理；PSA的输出：各种事故序列、各种放射性物质释放和各种健康效应的概率与后果。PSA的历史PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。上世纪四十年代，已经有反应堆（没核电厂），提出的问题是反应堆会不会爆炸；五十年代中期，开始设想是否能用概率方法来研究（像57年时，BNL（美国）提出的如放射性核素释放，到底有多大危害）；六十年代，英国为选核电厂厂址的需要，F.R.Farmer提出了一条曲线成为最早将概率引进核安全分析的人；Farmer曲线给出了一条各种事故引起的放射性释放所允许的发生概率的限制曲线，这是PSA的一个根本点，不单只考虑后果，还要考虑概率；Farmer曲线：风险衡量曲线，曲线左下方允许，右上方风险过大PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。PSA最早受到系统化关注始于美国的航天部（NASA）。1967年美国阿波罗（Apollo）飞船试验失火，3名宇航员不幸遇难之后，美国宇航局（NASA）组织开发了一套评价“飞船计划”安全方针的“安全准则”建议。但是由于种种原因，NASA在很长一段时间内放弃定量风险分析，转而采用定性分析方法——故障模式和影响分析（FMEA）方法。直至1986年1月28日挑战者号失事之后，NASA才又开始定量的风险分析计划，以支持其航天飞行的设计与运行；60至70年代，美国核电事业迅速且大规模发展，但也并非一帆风顺。定量风险评价成为回应反核势力的有利工具而诞生；PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。1972年初，美国某科学家联盟挑起一场关于LOCA事故的大争论，认为在LOCA事故时，堆芯不可能保持完好的几何形状；在对核电厂的安全问题进行全面研究得出分析结果之前，应该停止核电厂的运行；为了定量评价核电厂此前各项改进的效果以及核电厂运行的风险，同时也为了回应反核方的观点，美国原子能委员会（USAEC）组织一个由Rasmussen（拉斯穆森，美国麻省理工学院教授，曾撰文批评反核方的观点）担纲的约60人的研究小组开展核电厂安全研究；核电厂风险与社会活动风险的比较PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。1975年10月，发表了研究报告《反应堆安全研究：美国核电厂事故风险的评价，即著名的WASH-1400报告（又称RSS或拉斯穆森报告）引起了很大反响，这项研究的结果给出了一种对核电厂安全的全新认识,反核力量质疑其中的数据，但引入的方法是无懈可击的；WASH-1400的研究成果有：•核电厂堆芯损坏频率比原来的估计要高，但后果比原来小得多；•核电厂堆芯损坏的风险主要来自小LOCA事故和瞬态，而不是以前人们主要关心和设防的大LOCA事故；•NPP的风险比社会活动的风险小得多；•操纵员的行为有着非常重要的作用，人员失误会加剧事故的严重性。PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。WASH-1400肯定了PSA是能够描述电厂安全图象的最完整的方法。1979年3月6日美国发生的三里岛事故（世界核电史上的第一起严重事故，第二起是1986年4月26日前苏联的切尔诺贝利事故，第三起是2011年3月11日日本的福岛事故）从反面证明了PSA的正确性和有效性。1979年初NRC曾说过不要用PSA来分析核电安全，三里岛事故后遭到总统委员会的批评，从此开始支持PSA的发展。1981~1994年，美国相继出版了故障树手册NUREG-0492、PSA实施导则NUREG/CR-2300，（PRAProceduresGuide）;暂行可靠性评价计划（IREP，NUREG/CR-2728）；发行NUREG-1150及其系列报告NUREG/CR-4550、4551，对美国5座核电厂重新进行了严重事故风险评价；更新了基础数据及分析方法；PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。开展逐个电厂评价其在严重事故下的防卸能力(即IPE（IndividualPlantExamination(单个电厂检查),IPEEE（关于外部事件的单个电厂检查）,为较小规模的PSA计划)；根据PSA分析结果，许多电厂自愿或在NRC要求下进行了必要的改造；1995年8月，NRC发布关于PSA应用的政策声明，利用PSA技术进行风险导向型管理（Risk-informedRegulation）；1998年颁布相应的管理导则（RG1.174、175、176、177等）和标准审查大纲（SRP）第19章。其中包括一般导则、在役检查、分级质保、技术规格书的修改等四方面的核电厂Risk-informed决策中PSA的应用，目的是在不影响安全性的前提下，减少目前管理中不必要的保守性；PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。2002年，美国ASME正式颁布PSA标准(ASME-RA-S-2002)；2008年，美国ASME与ANS联合颁布PSA标准(ASME/ANS-RA-S-2008),整体规化美国的PSA标准，至2009年出版了功率运行工况下一级PSA及简化二级PSA标准。1992年~1996年，IAEA陆续出版了安全序列从书：50-P-4、50-P-8、50-P-12（level1,2,3PSA实施导则）；2000年以后，IAEA陆续出版安全报告序列从书：IAEA-TECDOC-1135、1229、No.25（对PSA的官方审评）等。PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。1984年，我国组建两支PSA队伍，分别以正在设计、建造中的秦山核电厂和大亚湾核电站为对象开展的PSA研究；2000年4月，国家核安全局发布“政策声明：新建压水堆核电厂设计中的几个重要安全问题”，明确指出：“作为确定论设计的辅助和补充，概率安全分析应该在核电厂的设计中得到应用。”；2002年5月，国家核安全局发布“新建核电厂设计中几个重要安全问题的技术政策”的通知，文中提到了两个定量概率安全目标（CDF10-51/堆年、LERF10-61/堆年)；2004年4月，国家核安全局发布新版“核电厂设计安全规定”（HAF102）和“核电厂运行安全规定”（HAF103）。明确提出“必须完成核电厂的概率安全分析”等要求，并提出了PSA应该达到的目的；PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。2006年发布核安全导则《核动力厂安全评价与验证》。对PSA的方法、范围以及需要满足的目标给出了明确的指导；2010年2月，国家核安全局发布“技术政策：概率安全分析技术在核安全领域中的应用（试行）”，指出：•为了积极、有步骤地推动概率安全分析技术在国内核安全领域中更深层次应用，并为概率安全分析技术的全面推广应用积累经验，制定概率安全分析技术在核安全领域中应用的技术政策很有必要。•国家核安全局希望本技术政策的实施将在优化资源配置、提高核动力厂安全水平以及核安全监管活动的效率等方面发挥重要作用，同时也希望为未来相关核安全法规的修订或制订提供良好的基础。•……概率安全分析方法提供了对核动力厂风险水平的深入了解，这些有关风险的深入了解应该在决策过程中得以适当的体现；PSA的历史（续）PSA是核电发展的必然产物，是核安全研究的必然产物。2011年7月，国家能源局发布行业标准：应用于核电厂的概率安全评价第1部分：功率运行内部事件一级PSA；2012年1月，国家能源局发布行业标准：应用于核电厂的概率安全评价第2部分：低功率和停堆工况内部事件一级PSA。PSA的用途确认核电厂有一个平衡的设计，没有某个设施或始发事件对电厂总的风险有过大的贡献；提供堆芯损伤频率和大放射性释放频率的评价（包括剂量），以确认与安全目标的一致性；提供外部灾害事件出现频率和后果的评价；确认系统或运行程序的改进能够降低严重事故的频率和缓减它们的后果；核电厂运行指导和风险管理，等等。目录一．PSA的一般概念二．安全当局与业主的要求三．核电厂两种安全分析方法的比较四．核电厂PSA的内容概述五．PSA分析软件六．PSA研究的工程应用实践七．AP1000PSA简介八．AP1000技术消化吸收再创新九．PSA和其他专业的关系安全当局与业主的要求美国核管会(NRC)在其安全目标的政策声明中提出：美国用户要求文件（URD)要求：由于核电厂运行导致其周围居民立即死亡的风险不超过所有可能导致其死亡的社会风险的千分之一；由于核电厂运行导致其周围居民患癌症的风险不超过所有可能导致其患癌症的社会风险的千分之一。堆芯损伤频率(CDF)不超过10-5/堆年大量放射性释放频率(LRF)低于10-6/堆年。研究表明，核电厂的LRF低于10-6/堆年即可满足NRC的两个风险指标。安全当局与业主的要求（续）美国NRC管理导则RG1.200，Rev2(2009.3)，风险导向型决策活动中确定PRA结果技术充分性的方法（AnApproachforDeterminingTheTechnicalAdequacyofProbabilisticRiskAssessmentResultsforRisk-InformedActivities）所有美国核电厂必须满足RG1.200的要求；PSA的范围：内部事件一级、二级PSA，内部水淹、内部火灾PSA，其它外部灾害的筛选和保守分析，地震、强风、外部水淹等等；覆盖所有始发事件和电厂运行模式安全当局与业主的要求（续）10CFR50.71(h)对新建核电厂的要求美国新建核电厂业主要求在首次装料前一年完成PSA,以便满足PSA标准要求,并完成与风险导向型决策应用相关的分析。每个COL业主必须在首次装料计划日之前完成一级和二级PSA。该PSA必须包括在首次