单位文秘网 2021-07-18 08:14:18 点击: 次
摘要:反应堆物项安全目标是我国原子能法、核安全法规明确提出的,适用于中国所有堆型。文章从分级原则、分级方法和安全分级等方面对中美两国反应堆物项安全分级进行了研究,分析了中美两国物项分级存在的差异及其产生的原因。
关键词:反应堆;物项安全;安全分级
中图分类号:TM623 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)34-0029-02
1 概述
我国反应堆物项安全的目标是:必须保障工作人员、群众和环境不致遭到超过国家规定限值的辐射照射和污染,并将辐射照射和污染减少至可合理达到的尽量低的水平。反应堆物项安全目标是我国原子能法、核安全法规明确提出的,适用于中国所有堆型。
美国或IAEA所给出安全目标是:可凭借适当的分析工具,建立并确认与安全重要物项的设计基准,保证机组的设计符合每种机组条件所规定的辐射剂量和释放量的限值。设计、制造、建造和调试等均应同安全分析相结合,保证设计意图在竣的工机组中得以体现。
2 基本原则
为保证反应堆安全(包括研究堆和动力堆),我国各种堆型的反应堆物项安全分级的基本原则都是相同的,概括起来有三条,即:
(1)必须提供安全停堆手段,使反应堆无论在运行状态还是事故工况及事故工况后都能实现安全停堆,并使其保持安全停堆状态。
(2)必须提供余热排出手段,使反应堆在停堆后(包括事故工况停堆后),余热可以从堆芯排出。
(3)必须提供必要的手段以减少放射性物质释放的可能性,并确保其释放满足规定要求。
基本原则从安全停堆、余热导出和包容三个方面入手对反应堆的安全进行了论述,这三条原则是反应堆安全的基本出发点,是确定反应堆物项安全分级的基本依据。
在美国,安全评价是一个系统过程,贯穿于整个设计过程,以实现确保机组在设计时满足所有相关安全要求的目的,即:监管者和营运单位的安全要求。安全评价至少包括正式发布的安全分析。
3 分级方法
我国反应堆物项安全分级的依据是物项所承担的安全功能。从三条基本原则出发,将安全功能划分为很多类。在反应堆物项安全分级中,从安全功能失效后的后果和要求执行安全功能的概率将安全功能排序,排列到前面的安全功能所涉及的物项具有较高的安全等级。根据具体物项所承担的安全功能以及其所承担的安全功能的重要程度,将反应堆物项进行分级。
我国反应堆物项安全分级的基本方法是相同的,都是从安全功能出发,从设备失效的角度进行分级。也就是说,主要采用的是确定论方法,从假设的一系列基准事故的角度,确定设备的重要程度,根据设备的重要程度进行安全分级。
反应堆物项安全分级中设备的安全功能基本一致,只有中国实验快(CEFR)堆略有不同。CEFR是钠冷堆,由于一回路冷却剂纳的化学性质非常活泼,遇到氧气或者水等物质会发生强烈的放热化学反应,因此对一回路系统的完整性的要求更高。CEFR与普通的压水堆的安全功能的不同主要是增加了一回路完整性和氩气系统密封性的相关要求。
美国或IAEA的分级方法,主要通过比较成熟的确定论方法证明是否已达到了较高的安全水平。此外,在安全分析中,同时也采用了概率论两种方法。实践证明,这两种分析方法是相辅相成的,在实际设计中得到了广泛的应用。概率论方法可以得到对反应堆性能、纵深防御和风险的结果。确定论方法在判断设计的适当性时,运用了一组特定的规则,其目标是处理反应堆在各种工况下的行为,即预定运行状态和事故工况。通常,确定论分析比概率论方法更为保守、更为安全。概率论安全分析(PSA)应该着手确定与反应堆相关的风险的所有重要的影响因素、是否存在风险异常值及其机组设计是否满足了基本的概率目标。从确定论分析和PSA所得出的结论,都应该在反应堆设计中得到应用。总的说来,这些结论通常具有一
致性。
4 安全分级
在我国,不同类型的反应堆物项安全分级分基本一致,分为安全级和非安全级两大类,凡承担或支持所提及的三条基本安全功能的物项、其损坏可直接或间接造成事故的物项以及其他具有防止或缓解事故功能的物项为安全级物项,其他物项为非安全级物项。
(1)物项安全分级。对不同领域内的物项(如机械设备、电气设备、构筑物等),其安全等级的划分要求各有不同。鉴于承压机械设备直接包容反应堆冷却剂或其他含有放射性物质的流体,此类物项安全等级划分要比其他领域更为严格。
安全级SC (电气设备也用1E)
安全1级 SC-1
安全2级 SC-2
安全3级 SC-3
非安全级NC (电气设备也用非1E)
非安全级中有特殊要求的NC(S)(电气设备也用SR)
(2)抗震分类。我国反应堆物项抗震分类根据物项所执行的安全功能和发生地震时对物项的特殊要求确定物项的抗震类别。具体分类为:
抗震Ⅰ类
抗震Ⅱ类
非核抗震类(或抗震Ⅲ类)
(3)质量保证等级。我国反应堆物项质量保证等级划分的主要依据是物项的安全等级,原则上安全等级高则质量保证等级高。但由于多种因素的影响(如制造工艺的复杂程度和经验等),质保等级与安全等级并不一一对应。具体分级以及各等级的质量保证要求可参考相应标准。具体分级为:
质量保证1级 QA1
质量保证2级 QA2
质量保证3级 QA3
非核质量保证级 QAN
在美国,针对反应堆物项安全分级,其基本方法一般从实现一些重要功能物项(部件)的承压外壳的损坏对安全的影响入手,对安全功能进行分级,最后对每一个安全等级给出相应的安全设计要求。对安全影响最大的为安全1级,以此类推,安全等级根据安全影响的大小次序进行排列。定义一个物项(设备、部件)的安全等级,主要考虑如下五个方面:(1)PSA考虑其失效后的后果和燃料元件破损的程度;(2)安全部件失效的后果;(3)放射性物质向环境中释放的概率及其释放量;(4)放射性监测的部件;(5)部件对安全的影响情况。
对物项(包括系统和部件)安全影响评估,并划分其安全等级时,要关注如下问题:(1)物项的安全功能和它们失效(包括其他系统和部件的继发故障)的后果;(2)正常运行工况,物项故障时保持安全功能的概率;(3)预期运行事件和设计基准事故,物项故障时保持安全功能的概率;(4)物项执行安全功能的可利用率和分级;(5)潜在故障探测的可能性;(6)在故障导致丧失部分或全部安全功能前的可维修时间;(7)物项的维修、维护等;(8)当某复杂部件同时具备不同等级属性时,则等级就高,把不同等级部件隔开的部件(设备之间的分界)也就高,但是毗邻部件的保持不变。
5 结语
从以上分析可见,中美两国在反应堆物项安全分级的目的总体上是统一的,即都必须确保反应堆安全,实现反应堆从设计、建造、调试、运行一直到退役,保证工作人员和公众所受照射满足标准要求以及不污染环境的目的。美国在安全目标中明确要求了在设计、制造、建造和调试与安全分析结合起来,通过过程控制确保竣工反应堆安全。中美两国在反应堆物项安全分级的原则和方法上也存在一定的差异,中国主要采用确定论方法,而美国主要采用了确定论和概率论方法。这些差异主要与我国历史发展的特殊性、自身的科技发展水平以及文化背景等有一定关系。从整个反应堆物项安全分级的发展历史来看,美国的分级更具有指导意义,我们应加强借鉴,立足我国现有条件,消化吸收国外先进的分析方法,使我国反应堆物项分级更为合理、科学。
参考文献
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[5] 适用于构筑物、系统和设备的自然现象危险性能分类
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作者简介:段黎明(1977—),男,四川遂宁人,山东核电有限公司工程师,研究方向:核电厂调试;马小强(1979—),男,甘肃甘谷人,中电投远达环保工程有限公司助理研究员。研究方向:放射性废物管理研究与
设计。
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