第一章-核安全的基本概念

高等反应堆安全学第一章核安全的基本概念上海交通大学核科学与工程学院2010年3月核安全法规核安全文化核安全监督管理核事故应急事故分析事故研究事故对策确定论分析概率论分析未来堆改进辐射防护和放射性废物管理核安全范围安全设计核安全第一章核安全的基本概念•1.1核电站的危险来源•1.2核电厂的安全保障•1.3核安全标准1.1核电站的危险来源核电危险性的本质核电站风险的来源核电站的基本安全功能核电危险性的本质核裂变－－功率徒升的可能强放射性－－辐射损伤高温高压水－－融化和喷放剩余反应性－－潜在的能量来源衰变热－－停堆后继续过热的可能Nuclearchainreaction裂变碎片与放射性物质衰变衰变衰变寿期末：1W热功率所对应的裂变产物（FP）约3.7x1010BqFP中：气体Kr，Xe,I98%保留在UO2芯块中2在间隙中高温高压水几百立方米水153bar破口喷放汽化放射性融化压力容器破损剩余反应性初始装载量用于整个堆芯燃料寿期内的燃耗、裂变产物的积累衰变热裂变产物、射线与物资作用产生热能（衰变热）裂变产物的半衰期很长例，900MW10h：P/P01.0%，9MW1w：P/P00.1%，0.9MW30y：P/P00.01%，0.09MW(90kw)需确保堆芯有效冷却核电厂的风险来源同任何其它工业一样，核电站也可能存在以下问题设计上的错误制造上的缺陷建造和安装上的错误运行和维护上的错误设备故障核电站的安全性必须有一定的标准来衡量，一定的安全保障措施来实现安全目标管理制度安全设计安全文化核电厂的基本安全功能(GoldenRule)反应性控制(Control)反应堆功率可控余热排出(Cool)燃料有效冷却放射性包容(Contain)放射性无泄漏GoldenRuleofReactorSafety1.2核电厂的安全保障核安全管理制度许可证制度核安全审查核安全监督核安全设计纵深防御单一故障准则核安全文化安全目标安全标准核安全政策：法规、导则、指导文件独立的核安全监管部门核电站安全监督管理程序安全设计原则安全意识和安全行为1.3核安全标准核安全标准•安全目标•纵深防御•安全文化国内标准国际标准IAEA美国标准NRCINSAG提出了三个统领全局的核安全总原则INSAG的基础安全原则安全文化人员的安全素养、营运单位的责任和管理控制与独立审核纵深防御纵深防御、事故预防和事故缓解一般技术原则行之有效的工程实践、质量保证、人因、安全评价与审核、辐射防护和运行经验及安全研究安全目标为了对核安全的行为有个衡量标准，国家首先要对核安全要求达到的目标提出一个标准。这称为安全目标。SafetyGoalSafetyObjective安全目标--SafetyGoalIAEA的安全目标美国的核安全目标我国现行核安全目标SafetyGoalIAEA—INSAG的安全目标国际原子能机构的国际原子能安全咨询委员会的安全目标是：堆芯损伤事故的发生频率为：现有堆10-4/堆年、新堆10-5/堆年发生大量早期放射性向环境释放事故的概率，现有堆10-5/堆年，新建堆10-6/堆年概率安全目标核安全总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Thegeneralnuclearsafetyobjectiveistoprotectindividuals,societyandtheenvironmentfromharmbyestablishingandmaintaininginnuclearinstallationseffectivedefencesagainstradiologicalhazards.核安全总目标Generalsafetyobjectivesafetyobjective预防保护缓解辐射安全目标技术安全目标总安全目标概率安全目标safetyobjectivesafetygoal美国的安全目标1986年美国颁布“安全目标政策声明”定性目标公众中的每个人都应当获得一定程度的保护，使他不承受因核电厂运行后果而明显增加的生命和健康风险核电厂运行造成生命与健康的社会风险应当与其他替代发电手段的风险相当或更低，而且，核电厂风险不应明显增加社会总风险定量目标核电厂周围由核事故造成急性死亡的人均风险，不应超过美国人值常可能遭受的各种其他事故下急性死亡总风险的0.1％核电厂附近居民因核电厂运行而遭受癌症死亡的风险不应超过由其他原冈造成的癌症死亡总风险的0.1％发生堆芯损伤事故的概率，现有堆10-4/堆年，新建堆10-5/堆年发生大量早期放射性向环境释放事故的概率，现有堆10-5/堆年，新建堆10-6/堆年两个千分之一准则我国的安全目标1991年，国家核安全局颁发的《核电厂设计安全规定》HAF102，其中对安全目标的定义了三种表达形式2002年8月，国家核安全局颁发了《新建核电厂设计中几个重要安全问题的技术政策》，其中对安全目标的定义进行了修正,有四种表达形式2004年4月，国家核安全局颁发了新版《核动力厂设计安全规定》HAF102，对安全目标的定义了三种表达形式中国核安全目标:SafetyGoal总目标（最终安全目标）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辐射防护目标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，合理可行尽量低；保证减轻任何事故的放射性后果。技术安全目标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概率论安全目标(检验标准)每堆年发生严重堆芯损伤事件的频率低于10-5每堆年需要场外早期响应的大量放射性释放事件的频率低于10-6ALARA指导性指标《核动力厂设计安全规定》，2004年4月国家核安全局批准发布ALARA所有的危害必须降低到一个水平:AsLowAsReasonablyAchievable合理可行尽量低纵深防御DefenceinDepth国际原子能机构核安全标准中安全原则的主要原则此概念必须贯彻于安全有关的全部活动，包括与组织、设计或人员行为有关的方面，以保证这些活动均置于重叠措施的防御之下，即使有一种防御失效，亦将得到补偿或纠正。纵深防御的出发点核电厂的设计总是有瑕疵的设备有时会有故障操作员偶尔也会出错关键是要保证有足够深度防御瑕疵、故障和错误的能力，使得它们不增加事故危害的风险纵深防御的应用第一层次的应用提供多层次的设备和规程，或称多道防御第二层次的应用核电厂设置多道放射性的实体屏障纵深防御的五个层次预防：防止偏离正常运行工况与防止发生系统故障按照适当的质量水平和工程实践争取并保守的设计、建造和运行核电厂监测：及时监测到和纠正偏离运行工况。以防止预计运行事件升级为事故工况设置专用的系统制定运行规程保护：制止预期运行事故和始发事件升级发展成严重事故，控制其后果固有安全特性故障安全设计附加的设备和规程缓解：应付已超出设计基准的严重事故，并保证放射性后果保持在合理可行尽量低的水平保证包容功能通过附加的措施和规程防止事故发展通过减轻所选定的严重事故后果，加上事故处置规程可以完成该目标应急：减轻事故工况下可能的放射性物质释放后果。适当装备的应急控制中心场区内和场区外应急响应计划应用于核电厂的全部活动事故预防AccidentPrevention事故预防的措施可靠的结构、设备、系统和运行过程具有很强的安全文化素质的工作人员要求核电站的选置、设计、运行和管理在严格的技术和管理控制下，能够保持所有放射性释放事故预防是设计和运行的最高安全要求事故缓解AccidentMitigation纵深防御措施的延伸缓解措施范围场内事故管理场外干预措施缓解措施的种类事故管理工程安全设施场外干预一旦事故发生，必须采取措施保证能抑制任何的放射性后果事故管理AccidentManagement事故管理确保组织的安全目标和安全原则的应用工程安全设施EngineeringSafetyFeatures当发生事故时，工程安全设施将限制堆芯放射性物质的泄漏，使得向环境的释放的放射性达到最小工程安全设施特征放射性屏障包容放射性防止事故恶化纵深防御目标和基本措施（IAEA）防御等级防御目标基本措施第一级预防非正常运行和失效保守设计和高质量的建造和运行第二级非正常运行的控制和失效探测控制，限制和保护系统以及其它监督机制第三级将事故控制在设计基准以内工程安全措施（ESFs）和应急规程第四级控制严重的反应堆状态，包括预防事故发展和缓解严重事故后果补充措施和事故管理第五级缓解放射性材料大量释放的放射性后果厂外应急响应多道实体屏障-多重屏障燃料芯块元件包壳一回路压力边界安全壳放射性保护区防止放射性物质外泄的四道屏障1km安全壳纵深防御的执行要求应用于核电厂的全部活动设计建造安装运行维修应用于核电厂的全部时间任何时候各防御层次都必须按照不同运行方式的规定一一备齐必须同时具备所有防御层次在缺少一个防御层次而其他防御层次虽在的条件下，继续运行就没有足够的基础