第二章 核電廠安全設(shè)計(jì)

1、核反應(yīng)堆安全學(xué)核反應(yīng)堆安全學(xué)第二章 核電廠安全設(shè)計(jì)楊燕華上海交通大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院2009年8月第二章 核電廠安全設(shè)計(jì)v2.1 核電廠基本設(shè)計(jì)原則v2.2 核電廠安全設(shè)計(jì)要求的改進(jìn)v2.3 核電廠安全系統(tǒng)2.1 核電廠安全設(shè)計(jì)原則核電廠安全設(shè)計(jì)原則v安全設(shè)計(jì)總原則v輻射安全準(zhǔn)則v基本設(shè)計(jì)原則v基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v質(zhì)量保證核電廠安全設(shè)計(jì)總原則v縱深防御基本安全原則 多級(jí)防御 多道屏障v單一故障準(zhǔn)則v設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故準(zhǔn)則v第一道防線第一道防線預(yù)防事故（預(yù)防） 設(shè)計(jì)偏安全 質(zhì)量保證系統(tǒng) 安全標(biāo)準(zhǔn)v第二道防線第二道防線監(jiān)測(cè)事故（監(jiān)測(cè)） 檢測(cè)和糾正偏離正常運(yùn)行狀態(tài) 保護(hù)裝置、系統(tǒng) 安全裕量（多重、設(shè)備分級(jí)）v第

2、三道防線第三道防線防止事故擴(kuò)大（保護(hù)） 多道屏障 專設(shè)安全措施 停堆系統(tǒng)v第四道防線第四道防線緩解事故（緩解） 嚴(yán)重事故管理v第五道防線第五道防線應(yīng)急計(jì)劃（應(yīng)急） 居民屏蔽、撤退、供給藥物安全設(shè)計(jì)中的多級(jí)防御第一道防線第一道防線預(yù)防事故(預(yù)防)v目的 對(duì)事故的預(yù)防v設(shè)計(jì)要求 精心設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行核電廠，防止發(fā)生故障 使放射性物質(zhì)始終處于設(shè)計(jì)許可的位置并受到監(jiān)控 核電廠的設(shè)計(jì)必須是穩(wěn)妥的和偏于安全的 電廠各系統(tǒng)、各設(shè)備不能出現(xiàn)不允許的差錯(cuò)或故障v管理要求 建立周密的程序，嚴(yán)格的制度和必要的監(jiān)督 建立一整套質(zhì)量保證和安全標(biāo)準(zhǔn) 按嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及質(zhì)量保證程序進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試

3、、運(yùn)行和維修v工作人員的要求 加強(qiáng)對(duì)核電站工作人員的教育和培養(yǎng)保守的設(shè)計(jì)可靠的設(shè)備第二道防線第二道防線監(jiān)測(cè)事故(監(jiān)測(cè))v目的 防止運(yùn)行中出現(xiàn)的偏差發(fā)展成為事故 這是考慮到即使在核電廠的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行中采取了各種措施，電廠仍然可能會(huì)發(fā)生故障。 提供工程系統(tǒng)，防止事件演變成事故v設(shè)計(jì)要求 設(shè)置可靠保護(hù)裝置和工程系統(tǒng) 它們的功能是探測(cè)妨礙安全的瞬變，完成適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)動(dòng)作 這些系統(tǒng)必須按保守的設(shè)計(jì)實(shí)踐設(shè)計(jì) 必須留有足夠的安全裕量并應(yīng)配有重復(fù)探測(cè)、檢查和控制手段 各種測(cè)試儀表必須具備較高的可靠性。v運(yùn)行管理要求 必要時(shí)啟用由設(shè)計(jì)提供的安全系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng) 防止設(shè)備故障和人為差錯(cuò)釀成事故第三道防線第三道防線

4、防止事故擴(kuò)大（保護(hù)）v目的 限制事故引起的放射性后果 通過提供工程系統(tǒng)緩解事故，是對(duì)于前兩道防御的補(bǔ)充 它專門用于對(duì)付那些幾乎不可能發(fā)生但從安全角度又必須加以考慮的各種事故。 限制和盡量減少放射性釋放量v設(shè)計(jì)要求 配置必需的專設(shè)安全設(shè)施，以便對(duì)付預(yù)期假想事故 保證多道屏障的完整性 確保停堆系統(tǒng)的可靠性v運(yùn)行管理要求 啟用核電站安全系統(tǒng) 加強(qiáng)事故中的電站管理 防止事故擴(kuò)大，保護(hù)安全殼廠房第四道防線第四道防線緩解事故（緩解）v目的 針對(duì)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)可能已被超過的嚴(yán)重事故 保證放射性釋放在盡可能低的程度 保護(hù)包容功能v設(shè)計(jì)要求 制定事故管理規(guī)程(SAM) 制定防止事故進(jìn)展的補(bǔ)充措施和規(guī)程 制定減輕嚴(yán)重事

5、故后果的措施v運(yùn)行管理要求第五道防線第五道防線應(yīng)急計(jì)劃（應(yīng)急）v目的 萬一發(fā)生極不可能發(fā)生的事故，并且有放射性外泄，啟用廠內(nèi)外應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃 在嚴(yán)重事故工況下保護(hù)廠外公眾免受過量的輻射 努力減輕事故對(duì)居民的影響v運(yùn)行管理要求 每個(gè)核電廠均應(yīng)制訂應(yīng)急計(jì)劃 能對(duì)附近居民實(shí)行屏蔽、疏散、供給藥物 并對(duì)食物進(jìn)行封鎖，使損害降到最小限度多道屏障v燃料芯塊v元件包殼v一回路壓力邊界v安全殼v放射性保護(hù)區(qū)防止放射性物質(zhì)外泄的四道屏障 1km安全殼單一故障準(zhǔn)則v定義某部件出現(xiàn)故障時(shí)，它的功能能保證v安全系統(tǒng)的冗余原則v多樣性原則v失效安全原則v獨(dú)立性原則單一故障準(zhǔn)則v滿足單一故障準(zhǔn)則的設(shè)備組合 在其任何部位發(fā)生

6、單一隨機(jī)故障時(shí)，仍能保持所賦于的功能。 由單一隨機(jī)事件引起的各種繼發(fā)故障，均視作單一隨機(jī)故障的組成部分v采用多樣性原則能減少某些共因故障或共模故障，從而提高某些系統(tǒng)的可靠性v共因故障共因故障 由特定的單一事件或起因?qū)е氯舾裳b置或部件功能失效的故障設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故準(zhǔn)則v最大可信事故v以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故為基礎(chǔ)的安全評(píng)價(jià)確定論評(píng)價(jià)法v以概率風(fēng)險(xiǎn)理論為核電站安全評(píng)價(jià)概率安全評(píng)價(jià)基于縱深防御的思想基于風(fēng)險(xiǎn)的思想設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故v阻止事故的發(fā)展 設(shè)置專設(shè)安全設(shè)施v專設(shè)安全設(shè)施的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 最大假想事故（最大可信事故） 具有最大可信的，在特定范圍內(nèi)可能發(fā)生嚴(yán)重后果的事故 認(rèn)為若能防范最大假想事故，其他事故必能防范v設(shè)計(jì)基

7、準(zhǔn)事故（Design Based Accident） 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以內(nèi)的事故v事故的發(fā)生可能性 根據(jù)社會(huì)可接受的程度 將事故分成了可信與不可信Engineering Safety Feature, ESF主冷卻劑管道雙端斷裂事故預(yù)防事故的基本措施 設(shè)計(jì)上對(duì)放射性泄出物的縱深防御原則設(shè)計(jì)上對(duì)放射性泄出物的縱深防御原則 固有安全性和故障安全原則固有安全性和故障安全原則 安全組合的單一故障準(zhǔn)則安全組合的單一故障準(zhǔn)則 安全系統(tǒng)的多重性和多樣性原則安全系統(tǒng)的多重性和多樣性原則 保守的設(shè)計(jì)保守的設(shè)計(jì) 嚴(yán)格的廠址要求嚴(yán)格的廠址要求 嚴(yán)格的質(zhì)量保證嚴(yán)格的質(zhì)量保證 保守的設(shè)計(jì)可靠的設(shè)備輻射安全準(zhǔn)則v劑量表述準(zhǔn)則 v

8、風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)準(zhǔn)則v源項(xiàng)相關(guān)準(zhǔn)則 核電廠基本設(shè)計(jì)原則大部分體現(xiàn)在v單一故障準(zhǔn)則 冗余性原則（多樣性原則） 多樣性原則 獨(dú)立性原則 故障安全原則（失效安全原則）v定期試驗(yàn)、維護(hù)、檢查的措施v固有安全性的設(shè)計(jì)原則v運(yùn)行人員操作優(yōu)化的設(shè)計(jì)v運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)反饋冗余性原則v又稱多重性原則v適用于安全系統(tǒng)v內(nèi)容 設(shè)計(jì)中留有冗余度，即系統(tǒng)是雙重或多重配置的，單一部件的失效不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)失去功能v作用 一套設(shè)備出現(xiàn)故障或失效是可承受的，不致于導(dǎo)致功能的喪失v例 在某一特定功能可由任意兩臺(tái)泵完成之處，設(shè)置三臺(tái)或四臺(tái)泵。為滿足多重性要求，可采用相同的或不同的部件。 多樣性原則v多樣性多樣性 為執(zhí)行某一確定功能 設(shè)置多重

9、部件或系統(tǒng) 這些部件或系統(tǒng)具有不同屬性v獲得不同屬性的方式 采用不同的工作原理 不同的物理變量 不同的運(yùn)行條件 使用不同制造廠的產(chǎn)品獨(dú)立性原則v獨(dú)立性 為了提高系統(tǒng)的可靠性，防止發(fā)生共因故障或共模故障，系統(tǒng)安全系統(tǒng)各個(gè)冗余支之間，通過功能隔離或?qū)嶓w分隔，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)布置和設(shè)計(jì)的獨(dú)立性。（1）保持多重系統(tǒng)部件之間的獨(dú)立性； （2）保持系統(tǒng)中各部件與假設(shè)始發(fā)事件效應(yīng)之間的獨(dú)立性例如，假設(shè)始發(fā)事件不得引起安全系統(tǒng)或安全功能的失效或喪失（3）保持不同安全等級(jí)的系統(tǒng)或部件之間適當(dāng)?shù)莫?dú)立性； （4）保持安全重要物項(xiàng)與非安全重要物項(xiàng)之間的獨(dú)立性。 v功能隔離功能隔離 為防止線路或系統(tǒng)的功能受到相鄰線路或系統(tǒng)的運(yùn)

10、行方式或故障的影響所采取的措施。獨(dú)立性可在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過功能隔離或?qū)嶓w分隔實(shí)現(xiàn)。故障安全原則v又稱失效安全原則v內(nèi)容 核電廠安全極為重要的系統(tǒng)和部件的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡可能貫徹故障安全原則 易于損壞的安全相關(guān)電氣或機(jī)械部件，設(shè)計(jì)必須遵循失效安全的原則 壽命短的設(shè)備，設(shè)計(jì)必須是失效安全原則 控制系統(tǒng)失效應(yīng)能引起停堆 核系統(tǒng)或部件發(fā)生故障時(shí)，電廠應(yīng)能在毋需任何觸發(fā)動(dòng)作的情況下進(jìn)入安全狀態(tài)v作用 任何失效或故障應(yīng)使電廠的狀態(tài)趨于安全v例 控制系統(tǒng)的故障應(yīng)自動(dòng)地引起停堆 重要的閥門在斷電時(shí)自動(dòng)關(guān)/開，處于安全狀態(tài)定期試驗(yàn)、維護(hù)、檢查的措施v為使核電廠安全有關(guān)的重要構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件保持其執(zhí)行功能的能力，應(yīng)在核

11、電廠的壽期內(nèi)對(duì)它們進(jìn)行標(biāo)定、試驗(yàn)、維護(hù)、修理、檢查或監(jiān)測(cè)。固有安全性設(shè)計(jì)原則v設(shè)計(jì)上要充分采用固有安全性v固有安全性能在異常工況下使堆內(nèi)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自動(dòng)趨于中止或有效地帶走堆芯熱量v比如，在壓水堆設(shè)計(jì)中 負(fù)反應(yīng)性溫度系數(shù)和多普勒系數(shù)的自然安全性 靠重力、蓄壓勢(shì)和承壓構(gòu)件等非能動(dòng)安全性運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)反饋v人因的影響 在異常工況下，操縱員若能采用正確的行動(dòng)，對(duì)未明情況下反應(yīng)堆安全可作出重要的貢獻(xiàn) 操縱員若未能作出正確的判斷即動(dòng)用安全設(shè)施或采用了錯(cuò)誤的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)核安全是很大的威脅。v人為差錯(cuò)導(dǎo)致的后果 核電運(yùn)行史上發(fā)生的異常事件(從較小事件直至嚴(yán)重事故) 的最重要教訓(xùn)之一，它們經(jīng)常是人的錯(cuò)誤操作或干預(yù)

12、的結(jié)果。 統(tǒng)計(jì)表明，人為差錯(cuò)是系統(tǒng)失效的主導(dǎo)因素。v運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)反饋 吸取教訓(xùn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)反饋有利于改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行規(guī)程運(yùn)行人員操作優(yōu)化的設(shè)計(jì)v從安全觀點(diǎn)出發(fā)，廠區(qū)人員的工作場(chǎng)所和工作環(huán)境必須按人機(jī)工效學(xué)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)劑量表述準(zhǔn)則v根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)10CFRl00的定義，核電站分為三個(gè)區(qū)域 隔離區(qū) (EAB) ：廠區(qū)周圍的管轄區(qū)域 低人口密度區(qū) (LPZ) ：隔離區(qū)的外圍 到居民中心的距離(DPC)：至少應(yīng)等于從反應(yīng)堆到低人口密度區(qū)外邊界距離的1.3 倍，若涉及大城市，這個(gè)距離必須更大一些v我國(guó) 隔離區(qū):半徑在500m左右 低人口密度區(qū):半徑為510公里 事故后兩小時(shí)內(nèi)，位于隔離

13、區(qū)邊界處的個(gè)人所受全身劑量不應(yīng)超過0.25 SV，且甲狀腺經(jīng)受的碘照射劑量不超過3 Sv； 事故后無限長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，位于低人口密度區(qū)外邊界處的個(gè)人所受全身劑量不應(yīng)超過0.25Sv，且甲狀腺經(jīng)受的碘照射劑量不超過3Sv風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)準(zhǔn)則v提出：美國(guó)的安全目標(biāo) 核電廠周圍由核事故造成急性死亡的人均風(fēng)險(xiǎn)，不應(yīng)超過美國(guó)人值?？赡茉馐艿母鞣N其他事故下急性死亡總風(fēng)險(xiǎn)的0.1 核電廠附近居民因核電廠運(yùn)行而遭受癌癥死亡的風(fēng)險(xiǎn)不應(yīng)超過由其他原岡造成的 癌癥死亡總風(fēng)險(xiǎn)的0.1v應(yīng)用局限 風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)準(zhǔn)則涉及社會(huì)其他風(fēng)險(xiǎn)，需要有可靠而充分的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 計(jì)算方法本身的不定性也很大 因而目前還未用作正式的管理準(zhǔn)則 源項(xiàng)相關(guān)準(zhǔn)則v提出：

14、意大利、瑞典的安全目標(biāo) 對(duì)核電廠事故設(shè)定一個(gè)放射性物質(zhì)釋放總量的限值，而不管這些事故的發(fā)生概率大小。 在95置信度下嚴(yán)重事故工況下核電廠向環(huán)境釋放的放射性物質(zhì)總量，除惰性氣體外，不應(yīng)超過堆芯放射性總裝量的0.1。 滿足這一準(zhǔn)則的核電廠的嚴(yán)重事故不會(huì)造成早期死亡，也不會(huì)有不能承受的土地污染后果 v應(yīng)用局限 相當(dāng)于假定釋放量大于限值的那些事故，實(shí)際上是不可能發(fā)生的，或者說是不允許發(fā)生的基本設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v通用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 v核設(shè)備安全分級(jí)通用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則v與核電廠有關(guān)的設(shè)計(jì)建造還有專門的準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則。 v美國(guó)60年代按縱深防御原則提出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，是各國(guó)準(zhǔn)則的基礎(chǔ)。 v美國(guó)相關(guān)核電的法規(guī)中包括有“通用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

15、(GDC)”，定性地描述了基本安全要求。GDC共五十余條，按內(nèi)容可以分成六大組。 通用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 組 別準(zhǔn)則數(shù)內(nèi) 容I5質(zhì)量保證和防御外部事件的總要求II10多道裂變產(chǎn)物屏障保護(hù)及固有安全、安全裕量、儀表與控制要求III10保護(hù)系統(tǒng)和反應(yīng)性控制系統(tǒng)，其功能與容量要求，冗余、多樣、可靠性及可試驗(yàn)性要求IV17流體系統(tǒng)。反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的質(zhì)量、斷裂預(yù)防和檢查的要求。堆補(bǔ)水、余熱排出、應(yīng)急堆芯冷卻、安全殼噴淋與冷卻劑最終熱阱系統(tǒng)的要求V8反應(yīng)堆安全殼。密封性、貫穿、隔離與試驗(yàn)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與要求VI5燃料與放射性控制。換料與廢物處置過程中輻射防護(hù)與放射性控制的要求，以及放射性釋放檢測(cè)的要求美國(guó)相關(guān)核電

16、的法規(guī)中包括有“通用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(GDC)” 核設(shè)備安全分級(jí)v不同的具備因其對(duì)安全的重要程度和功能不同，質(zhì)量要求也有所區(qū)別，所以核電廠的構(gòu)筑物、設(shè)備、系統(tǒng)要作安全分級(jí)v分四個(gè)不同的安全級(jí)列v安全l，2，3級(jí)的系統(tǒng)和設(shè)備必須考慮防火和抗震 核設(shè)備安全分級(jí)表 安全級(jí)安全級(jí)說明與用途說明與用途1安全殼內(nèi)反應(yīng)堆，直接承壓的系統(tǒng)和系統(tǒng)部件2安全停堆、應(yīng)急堆芯冷卻、余熱排出、安全殼功能和乏燃料貯存所要求的系統(tǒng)和系統(tǒng)部件3安全2級(jí)的支持系統(tǒng)，以及放射性廢物處理及乏燃料冷卻系統(tǒng)4不直接具備安全功能與安全l3級(jí)設(shè)備相連或受其印象的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備質(zhì)量保證 質(zhì)量保證的任務(wù)是 確保設(shè)計(jì)工作執(zhí)行了指定的質(zhì)量要求 確保加

17、工和和組裝按設(shè)計(jì)規(guī)格進(jìn)行 確認(rèn)進(jìn)行了試驗(yàn)，驗(yàn)證有關(guān)的部分滿足技術(shù)規(guī)格要求 確認(rèn)電廠是按預(yù)定規(guī)則運(yùn)行和維護(hù)的2.2 核電廠安全設(shè)計(jì)原則的改進(jìn)l 新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002l 核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定HAF102,2004核電廠安全設(shè)計(jì)原則的改進(jìn)v嚴(yán)重事故管理v概率安全分析方法的應(yīng)用v核電廠設(shè)計(jì)管理v經(jīng)驗(yàn)證的工程實(shí)踐 v主控室人機(jī)接口 v采用計(jì)算機(jī)的控制和保護(hù)系統(tǒng) 新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002嚴(yán)重事故管理v國(guó)內(nèi)現(xiàn)有法規(guī) 2004年前對(duì)嚴(yán)重事故的對(duì)策沒有提出很具體的要求 2004年頒發(fā)的“核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定”提出了法規(guī)要求v政策的改進(jìn) 隨著國(guó)際上對(duì)核安

18、全，尤其是嚴(yán)重事故對(duì)策要求的提高，我國(guó)在2003年國(guó)家核安全局頒發(fā)的新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策中首次特別強(qiáng)調(diào)了對(duì)嚴(yán)重事故的管理要求 2004年頒發(fā)的“核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定”以法規(guī)的形式作出了要求 目前要求針對(duì)新建電廠新建核電廠嚴(yán)重事故管理要求v使用概率論方法、確定論方法并結(jié)合合理的工程判斷來確定可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故的重要事故序列v對(duì)照一套準(zhǔn)則審查這些事件序列，以確定哪些嚴(yán)重事故應(yīng)該給予考慮v對(duì)于所選定的事件序列，應(yīng)該評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)和規(guī)程能否修改來減少其發(fā)生的可能性和減輕其后果。如果這些修改合理可行，就應(yīng)該付諸實(shí)施v應(yīng)考慮核電廠的全部設(shè)計(jì)能力，包括可能在超出規(guī)定的功能和預(yù)期的運(yùn)行工況下使用

19、某些系統(tǒng)（安全系統(tǒng)和非安全系統(tǒng)），和使用附加的臨時(shí)系統(tǒng)，使嚴(yán)重事故返回到受控狀態(tài)或減輕它們的后果。應(yīng)證明這些系統(tǒng)在預(yù)期環(huán)境條件下可以起到這些作用v對(duì)于多堆廠址，可以考慮使用其它機(jī)組可用的手段和可能的支持，前提是不會(huì)危害其他機(jī)組的安全運(yùn)行v對(duì)有代表性的和主導(dǎo)性的嚴(yán)重事故，應(yīng)該制定相應(yīng)的事故管理規(guī)程新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002概率安全分析方法的應(yīng)用v定位 概率安全分析方法是確定論方法的輔助和補(bǔ)充，應(yīng)該在核電廠設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。v概率安全分析是目的 確認(rèn)核電廠有一個(gè)平衡的設(shè)計(jì)，以保證某個(gè)設(shè)施或始發(fā)事件對(duì)核電廠總的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)不會(huì)過大，或有顯著的不確定性； 確認(rèn)核電廠參數(shù)小的偏離不會(huì)

20、導(dǎo)致核電廠性能嚴(yán)重異常 提供嚴(yán)重堆芯損壞概率的評(píng)價(jià)和需要場(chǎng)外早期響應(yīng)的大量放射性釋放的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以確認(rèn)與概率安全目標(biāo)的一致性 提供外部災(zāi)害事件發(fā)生概率及其后果的評(píng)價(jià) 確認(rèn)通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)的改進(jìn)或運(yùn)行規(guī)程的修改能夠降低嚴(yán)重事故發(fā)生頻度和減輕其后果 評(píng)價(jià)核電廠應(yīng)急規(guī)程的充分性v要求 在不同的設(shè)計(jì)階段，和為了不同的目的，可以分步完成概率安全分析工作，如 概念設(shè)計(jì)階段可以完成簡(jiǎn)化的概率安全分析 工程設(shè)計(jì)階段則完成完整的概率安全分析新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002核電廠設(shè)計(jì)管理v核電廠設(shè)計(jì)管理的目的保證安全重要構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件具有適當(dāng)?shù)男阅?、技術(shù)規(guī)格和材料成分，以保證它們的安全功能和核

21、電廠安全運(yùn)行保證能夠滿足營(yíng)運(yùn)單位的要求，并切實(shí)考慮了運(yùn)行核電廠人員的能力和限制v對(duì)設(shè)計(jì)單位內(nèi)部管理的要求設(shè)計(jì)單位應(yīng)保證各級(jí)人員受過適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，具有合格的技術(shù)水平在設(shè)計(jì)的各個(gè)部門之間，及與用戶、供貨商、建造者和合同商之間，都建立了良好的接口制定并嚴(yán)格執(zhí)行了有效的程序，來審查、校核和批準(zhǔn)所有的安全相關(guān)設(shè)計(jì)建立了良好的安全文化v設(shè)計(jì)單位與核電廠之間的關(guān)系設(shè)計(jì)單位應(yīng)提供足夠的設(shè)計(jì)信息，以保證核電廠的安全運(yùn)行、維護(hù)，并允許以后可能的設(shè)計(jì)修改設(shè)計(jì)單位也應(yīng)推薦將納入核電廠管理和運(yùn)行規(guī)程(如運(yùn)行限值和條件等)的實(shí)踐v對(duì)設(shè)計(jì)方法的要求設(shè)計(jì)管理應(yīng)在確定論方法的基礎(chǔ)上考慮概率安全分析的結(jié)果保證設(shè)計(jì)是經(jīng)過反復(fù)迭代、不

22、斷完善的過程切實(shí)考慮了事故的預(yù)防和緩解v對(duì)設(shè)計(jì)可靠性的要求設(shè)計(jì)管理應(yīng)該保證充分采用了合理的設(shè)計(jì)措施，充分吸取了運(yùn)行、退役的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所產(chǎn)生的放射性物質(zhì)的活度和體積都盡可能小v對(duì)設(shè)計(jì)審查的要求營(yíng)運(yùn)單位在將設(shè)計(jì)提交核安全當(dāng)局審查前，應(yīng)保證安全評(píng)價(jià)已經(jīng)過獨(dú)立于設(shè)計(jì)的人員或單位的驗(yàn)證 新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002經(jīng)驗(yàn)證的工程實(shí)踐v設(shè)計(jì)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的要求 安全重要構(gòu)筑物、系統(tǒng)和設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵照經(jīng)批準(zhǔn)的最新的或當(dāng)前應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 要評(píng)價(jià)和確定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是否適用、恰當(dāng)和充分，并進(jìn)行必要的補(bǔ)充和修改，以保證它們的最終質(zhì)量與所需的安全功能相適應(yīng)v對(duì)使用未被批準(zhǔn)過的設(shè)計(jì)或設(shè)施的要求

23、或者與現(xiàn)有工程實(shí)踐有差別 需要用適當(dāng)?shù)难芯拷Y(jié)果來證明其足夠安全 在投入使用前應(yīng)完成足夠的試驗(yàn) 在運(yùn)行中還要適當(dāng)監(jiān)測(cè)，以證明達(dá)到預(yù)期的性能 v運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用 設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分考慮已有核電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的研究成果 新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002主控室人機(jī)接口 v人因問題 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮人因問題 包括運(yùn)行、試驗(yàn)和維修等人員v人機(jī)接口 在可能發(fā)生人機(jī)關(guān)系的各個(gè)方面都應(yīng)提供改進(jìn)的人機(jī)接口，以減少人員發(fā)生差錯(cuò)可能性 應(yīng)充分重視運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋v人機(jī)工效學(xué) 應(yīng)充分應(yīng)用人機(jī)工效學(xué)原理，合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)及其自動(dòng)控制功能，減少運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān) 應(yīng)為運(yùn)行人員提供足夠的和易于管理的信息，使運(yùn)

24、行人員能夠清楚地了解核電廠所處狀態(tài)，包括嚴(yán)重事故狀態(tài) 在需要運(yùn)行人員干預(yù)前，應(yīng)為運(yùn)行人員留有足夠的寬容時(shí)間 新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002采用計(jì)算機(jī)的控制和保護(hù)系統(tǒng)v硬件和軟件可靠性要求 若安全重要系統(tǒng)的功能與所采用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性有關(guān)， 應(yīng)制定開發(fā)和試驗(yàn)計(jì)算機(jī)硬件和軟件的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 在系統(tǒng)的整個(gè)壽期，特別是軟件開發(fā)的全過程中加以實(shí)施 整個(gè)開發(fā)過程應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量保證大綱 采用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)的可靠性應(yīng)與安全重要系統(tǒng)的可靠性要求相適應(yīng) 應(yīng)使用相互補(bǔ)充的開發(fā)手段(包括分析和試驗(yàn))和驗(yàn)證手段來確認(rèn)達(dá)到了所要求的可靠性v硬件和軟件的質(zhì)量和審查要求 當(dāng)采用計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)應(yīng)用于保護(hù)系統(tǒng)

25、中時(shí)，應(yīng)使用最高質(zhì)量和實(shí)踐效果最好的硬件和軟件。 應(yīng)使整個(gè)開發(fā)過程(包括設(shè)計(jì)修改、試驗(yàn)和調(diào)試)系統(tǒng)地形成文件和便于審查。 為了確認(rèn)采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)由獨(dú)立于設(shè)計(jì)者和供貨商的專家進(jìn)行審查 新建核電廠設(shè)計(jì)中幾個(gè)重要安全問題的技術(shù)政策,2002核電站安全設(shè)計(jì)的改進(jìn)和發(fā)展核電站安全設(shè)計(jì)的改進(jìn)和發(fā)展v對(duì)第二代核電機(jī)組的改進(jìn)對(duì)第二代核電機(jī)組的改進(jìn)v第三代核電機(jī)組的技術(shù)要求第三代核電機(jī)組的技術(shù)要求 v第四代核能系統(tǒng)的開發(fā)第四代核能系統(tǒng)的開發(fā) 對(duì)第二代核電機(jī)組的改進(jìn)對(duì)第二代核電機(jī)組的改進(jìn)v改進(jìn)機(jī)組運(yùn)行性能改進(jìn)機(jī)組運(yùn)行性能優(yōu)化堆芯核燃料換料方案等，以降低運(yùn)行成本改進(jìn)安全系統(tǒng)，加強(qiáng)運(yùn)行管理，提高安全文化，

26、減少停堆次數(shù)和異常事件出現(xiàn)次數(shù)采用“風(fēng)險(xiǎn)引導(dǎo)的在役檢查”（Risk informed inservece inspection RIISI），完善核電維修技術(shù)通過這些改進(jìn)使核電機(jī)組的可利用率從70年代初的60左右提高到了現(xiàn)在的約90v發(fā)揮機(jī)組設(shè)計(jì)裕量，提高額定功率發(fā)揮機(jī)組設(shè)計(jì)裕量，提高額定功率運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，相對(duì)確定設(shè)計(jì)時(shí)的不確定性，發(fā)揮裕量設(shè)計(jì)采用更高精度的檢測(cè)儀表，發(fā)揮由于考慮儀表誤差而留的安全裕量在保證安全指標(biāo)的前提下提高機(jī)組額定功率美國(guó)己有五十多座機(jī)組都通過這些改進(jìn)使額定功率得到不同程度的提高v延長(zhǎng)機(jī)組壽期延長(zhǎng)機(jī)組壽期現(xiàn)有核電機(jī)組一般設(shè)計(jì)壽命是40年NRC制定了管理導(dǎo)則，已審批通

27、過了六個(gè)核電站的機(jī)組壽命延至60年, 美國(guó)80的機(jī)組都要申請(qǐng)延壽延壽后的發(fā)電成本可降低到1.88美分/kWh第三代核電機(jī)組的技術(shù)要求第三代核電機(jī)組的技術(shù)要求v第三代核電機(jī)組的基本要求第三代核電機(jī)組的基本要求 滿足用戶要求文件（URD）或者EUR文件為設(shè)計(jì)要求 具有預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故措施 經(jīng)濟(jì)上能與天然氣機(jī)組相競(jìng)爭(zhēng)的核電機(jī)組及其反應(yīng)堆 如AP-1000、EPR、SBWR等v第三代核電機(jī)組的設(shè)計(jì)原則第三代核電機(jī)組的設(shè)計(jì)原則 在第二代核電機(jī)組已積累的技術(shù)儲(chǔ)備和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)其不足之處，進(jìn)一步采用經(jīng)過開發(fā)驗(yàn)證可行的新技術(shù) 顯著改善其安全性和經(jīng)濟(jì)性，滿足URD文件或 EUR文件和 NUSS建議法

28、規(guī)的要求 同時(shí)，應(yīng)能在 2010年前后進(jìn)行商用核電站的建造第三代核電機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn) v安全性滿足安全性滿足URD文件要求文件要求 堆芯熔化事故概率1.010-5堆年大量放射性釋放到環(huán)境的事故概率1.010-6堆年因此，應(yīng)有預(yù)防和緩解嚴(yán)事故的設(shè)施。核燃料熱工安全余量15v經(jīng)濟(jì)性能與聯(lián)合循環(huán)的天然氣電廠相競(jìng)爭(zhēng)經(jīng)濟(jì)性能與聯(lián)合循環(huán)的天然氣電廠相競(jìng)爭(zhēng)機(jī)組可利用率 87%設(shè)計(jì)壽命為60年建設(shè)周期不大于54個(gè)月 v采用非能動(dòng)安全系統(tǒng)采用非能動(dòng)安全系統(tǒng)利用物質(zhì)的重力，流體的對(duì)流，擴(kuò)散等天然原理，設(shè)計(jì)不需要專設(shè)動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的安全系統(tǒng)，以適應(yīng)在應(yīng)急情況下冷卻和帶走堆芯余熱的需要系統(tǒng)簡(jiǎn)化，設(shè)備減少，又提高了安全度和經(jīng)

29、濟(jì)性v單機(jī)容量大型化單機(jī)容量大型化美國(guó)西屋公司AP-1000型機(jī)組為100萬千瓦電功率法國(guó)EPR機(jī)組為150萬170萬千瓦電功率日本三菱正在設(shè)計(jì)170萬千瓦NP-21型壓水堆核電機(jī)組俄羅斯正在設(shè)計(jì)150萬千瓦的WWER型第三代核電機(jī)組日本東芝和日立正在設(shè)計(jì)170萬千瓦沸水堆 ABWR-第三代核電機(jī)組的技術(shù)特點(diǎn)v壓水堆一回路采用偶數(shù)環(huán)路壓水堆一回路采用偶數(shù)環(huán)路使安全系統(tǒng)的布置合理，容易實(shí)現(xiàn)冗余系統(tǒng)的相互隔離和獨(dú)立性美國(guó)AP-1000兩環(huán)路，韓國(guó) CP-1300兩環(huán)路每環(huán)一臺(tái)蒸汽發(fā)生器和兩臺(tái)主泵日本三菱的NP-21，歐洲的ERP和俄羅斯的WWER-1500四環(huán)路每環(huán)一臺(tái)蒸汽發(fā)生器和一臺(tái)主泵v采用全

30、范圍數(shù)字化控制系統(tǒng)采用全范圍數(shù)字化控制系統(tǒng)顯著提高可靠性改善人因工程避免誤操作v施工建設(shè)模塊化以縮短工期施工建設(shè)模塊化以縮短工期縮短工期有效辦法之一改變傳統(tǒng)的把單項(xiàng)設(shè)備逐一運(yùn)往工地安裝方式，向模塊化方問發(fā)展以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備制造模塊化的方式盡可能在制造廠內(nèi)（條件較工地好）組裝好，減少現(xiàn)場(chǎng)施工量以縮短工期ABWR機(jī)組已成功地采用了這種技術(shù)AP-1000采用模塊化設(shè)計(jì)、建造技術(shù)，工期可縮短為48個(gè)月德國(guó)、美國(guó)、南非正在研究設(shè)計(jì)的高溫氣冷堆，也往模塊化方向發(fā)展第四代核能系統(tǒng)的開發(fā) v“第四代國(guó)際核能論壇第四代國(guó)際核能論壇” Generation IV Nuclear Energy Intertion

31、al Forum，簡(jiǎn)稱GIF 美國(guó)、英國(guó)、瑞士、南非、日本、法國(guó)、加拿大、巴西和阿根廷，歐盟v先進(jìn)性和競(jìng)爭(zhēng)能力先進(jìn)性和競(jìng)爭(zhēng)能力 安全性 經(jīng)濟(jì)性 可持續(xù)發(fā)展性 防核擴(kuò)散 防恐怖襲擊超臨界水冷堆（超臨界水冷堆（ SCWR）非常高溫氣冷堆（非常高溫氣冷堆（VHTR）熔鹽堆（熔鹽堆（MSR）納冷快堆（納冷快堆（SFR）鉛冷快堆（鉛冷快堆（LFR）氣冷快堆（氣冷快堆（GFR）第四代核能系統(tǒng)技術(shù)目標(biāo)v經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性比投資不大于1000美元kW，發(fā)電成本不大于3美分kWh，建設(shè)周期不超過三年v安全性安全性非常低的堆芯熔化概率和燃料破損率，人為錯(cuò)誤不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故，不需要廠外應(yīng)急措施v可持續(xù)發(fā)展性可持續(xù)發(fā)展性盡

32、可能減少核從業(yè)人員的職業(yè)劑量，盡可能減少核廢物產(chǎn)生量，對(duì)核廢物要有一個(gè)完整的處理和處置方案，其安全性要能為公眾所接受v防核擴(kuò)散防核擴(kuò)散核電站本身要有很強(qiáng)的防核擴(kuò)散能力，核電和核燃料技術(shù)難于被恐怖主義組織所利用，這些措施要能用科學(xué)方法進(jìn)行評(píng)估v其他其他要有全壽期和全環(huán)節(jié)的管理系統(tǒng) 要有國(guó)際合作的開發(fā)機(jī)制2.3 核電廠安全系統(tǒng)核電廠安全系統(tǒng)v先進(jìn)核電站安全系統(tǒng)v反應(yīng)堆控制與保護(hù)功能v核電廠主要安全系統(tǒng)核電廠安全系統(tǒng)AP1000安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念EPR核島布置特點(diǎn)：4個(gè)安全子系統(tǒng)，每個(gè)安全系統(tǒng)都可以獨(dú)立完成安全功能每個(gè)安全系統(tǒng)有相互獨(dú)立的廠房采用堆芯熔融物擴(kuò)展區(qū)，防止安全殼底部融穿雙層安全殼- 內(nèi)層：

33、預(yù)應(yīng)力混凝土- 外層：鋼筋混凝土堆芯熔融物擴(kuò)展區(qū)安全廠房反應(yīng)堆廠房EPR廠房布置瀏覽特點(diǎn)：防飛機(jī)撞擊 主控室在兩廠房之間 安全廠房的兩個(gè)分開布置，兩個(gè)有足夠厚的墻 兩個(gè)應(yīng)急柴油機(jī)分開布置 防震 底部混凝土6m厚主控室乏燃料廠房應(yīng)急柴油機(jī)EPR電廠布置核電廠主要安全系統(tǒng)v反應(yīng)堆正常運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)v反應(yīng)堆安全保護(hù)系統(tǒng)v專設(shè)安全保護(hù)設(shè)施v化學(xué)與容積控制系統(tǒng)正常運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)安全保護(hù)系統(tǒng)反應(yīng)堆控制與保護(hù)功能反應(yīng)堆正常運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)作作 用用：縱深防御第一層 預(yù)防運(yùn)行條件運(yùn)行條件：所有正常和異常工況 控制裂變過程 功率調(diào)節(jié)系統(tǒng) 有效冷卻壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)壓器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)給水調(diào)節(jié)系統(tǒng) 放

34、射性包容防止事故發(fā)生反應(yīng)堆安全保護(hù)系統(tǒng)v反應(yīng)堆停堆 停堆保護(hù)系統(tǒng)v燃料的繼續(xù)冷卻 應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng) 余熱排出系統(tǒng)v裂變產(chǎn)物的包容 安全殼系統(tǒng)作作 用用：縱深防御第二四層 保護(hù)緩解運(yùn)行條件運(yùn)行條件：當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)無法維持時(shí)提供事故的緩解和安全設(shè)施v 重力、彈簧力使安全棒自動(dòng)掉入堆芯 依靠設(shè)備的固有安全性防止失電 設(shè)置多套停堆系統(tǒng)v停堆安全棒v強(qiáng)中子吸收溶液（硼、濃硝酸釓）控制棒控制棒 停堆保護(hù)信號(hào)v20多個(gè)v每個(gè)信號(hào)四個(gè)通道v2/4邏輯主控室平面圖停堆保護(hù)信號(hào)專設(shè)安全設(shè)施v專設(shè)安全設(shè)施的功能v安全注入系統(tǒng)（ECCS應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)）v輔助給水系統(tǒng)v余熱排出系統(tǒng)v安全殼v安全殼噴淋v應(yīng)急電源v消氫系統(tǒng)

35、FEEDWATERRWSTA1A2B1B2ABSump BSump AABBAFPTL秦山一期 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和安全殼專設(shè)安全設(shè)施的功能 v發(fā)生失水事故時(shí)，向堆芯注人含硼水v阻止放射性物質(zhì)向大氣排放v阻止安全殼中氫氣濃集v向蒸汽發(fā)生器事故供水 大亞灣核電站安注系統(tǒng)ACC-AV03BV03ASump ASump BV01AV01BBV24CV24IV24LV24FV24JV24GV24DV24ASRH-V11ASRH-V11BSRH-V02BSRH-V02ASRH-V04ASRH-V04BSRH-V05BSRH-V05ARHEx-BV50BRHEx-AV50ARHR-P-ARHR-P-BV28AV28CV28EV28GV28BV28FV28DV28HV35CV35DV35AV35BA1A2B1B2V40AV40BV41AV41BSRH-V28BSRH-V28ARWSTMISSILEBARIERAV02BV02AV34AV34BV34CV34D安全殼外安全殼外安全殼內(nèi)安全殼內(nèi)安全殼安全