核電廠事故分析

1、第一章緒論1.1世界核電的發(fā)展概況能源是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，是人類生活和生產(chǎn)的要素。隨著社會(huì)的發(fā)展，能源的需 求也在不斷擴(kuò)大。從能源的供應(yīng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，目前世界上消耗的能源主要來(lái)自煤、石油、天然氣三大資源， 這三種能源不僅利用率低，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為了緩解能源矛盾，除了應(yīng)積極開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能以及生物質(zhì)能等再生資源外， 核能是被公認(rèn)的唯一實(shí)現(xiàn)的可大規(guī)模替代常規(guī)能源的即清潔又經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代能源。核能不僅單位能量大，而且資源豐富。地球蘊(yùn)藏的鈾礦和釷礦資源相當(dāng)于有機(jī)燃料的幾 十倍。如果進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)控核聚變，并在海水中提取氤加以利用，就會(huì)從根本上解決能源供應(yīng) 矛盾。核能在人類生產(chǎn)和生活中應(yīng)用

2、形式主要是核電。核燃料資源豐富，運(yùn)輸和存儲(chǔ)方便，核 電廠具有污染小、發(fā)電成本低等優(yōu)點(diǎn)。從1951年前蘇聯(lián)建成第一座核電廠以來(lái)，核能發(fā)電 在全世界得到很大發(fā)展。世界核電至今已有60多年的發(fā)展歷史。截止到2005年年底，全世界核電運(yùn)行機(jī)組共有 440多臺(tái)，其發(fā)電量約占世界發(fā)電總量的16%。A在發(fā)達(dá)國(guó)家，核電已有幾十年的發(fā)展歷史， 核電已成為一種成熟的能源。中國(guó)的核工業(yè)已也已有40多年發(fā)展歷史，建立了從地質(zhì)勘察、 采礦到元件加工、后處理等相當(dāng)完整的核燃料循環(huán)體系，已建成多種類型的核反應(yīng)堆并有 多年的安全管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，擁有一支專業(yè)齊全、技術(shù)過(guò)硬的隊(duì)伍。核電站的建設(shè)和運(yùn)行 是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)。中國(guó)目前已

3、經(jīng)能夠設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行自己的核電站。秦山核電站就是由 中國(guó)自己研究設(shè)計(jì)建造的。A第一代核電站A 核電站的開(kāi)發(fā)與建設(shè)開(kāi)始于上世紀(jì)50年代。1954年，前蘇聯(lián)建成 電功率為5兆瓦的實(shí)驗(yàn)性核電站：1957年，美國(guó)建成電功率為9萬(wàn)千瓦的shipping port原 型核電站，這些成就證明了利用核能發(fā)電的技術(shù)可行性。國(guó)際上把上述實(shí)驗(yàn)性和原型核電機(jī) 組稱為第一代核電機(jī)組。A第二代核電站A 上世界60年代后期，在實(shí)驗(yàn)性和原型核電機(jī)組基礎(chǔ)上，陸續(xù)建成 電功率在30萬(wàn)千瓦的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機(jī)組，它們?cè)谶M(jìn)一步證 明核能發(fā)電技術(shù)可行性的同時(shí)，使核電的經(jīng)濟(jì)性也得以證明。上世紀(jì)70年代，因石油漲

4、價(jià) 引發(fā)的能源危機(jī)促進(jìn)了核電的大發(fā)展。目前世界上商業(yè)運(yùn)行的四百多座核電機(jī)組絕大部分是 在這段時(shí)期建成的，習(xí)慣上稱之為第二代核電機(jī)組。A第三代核電站A上世紀(jì)90年代，為了解決三里島和切爾諾貝利核電站的嚴(yán)重事故的負(fù)面影響，世界核電業(yè)界集中力量對(duì)嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解進(jìn)行了研究和攻關(guān)，美國(guó)和歐 洲先后出臺(tái)了“先進(jìn)輕水堆用戶要求”文件，即URD文件(utility requirements document)和“歐 洲用戶對(duì)輕水堆核電站的要求，即(EUR)文(European utility requirements document)， 進(jìn)一步明確了預(yù)防與緩解嚴(yán)重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方

5、面的要求。國(guó)際上 通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機(jī)組稱為第三代核電機(jī)組。對(duì)第三代核電機(jī)組要 求能在2010年前進(jìn)行商用建造。A第四代核電站A 2000年1月，在美國(guó)能源部的倡議下，美國(guó)、英國(guó)、瑞士、南非、 日本、法國(guó)、加拿大、巴西、韓國(guó)和阿根廷等十個(gè)有意發(fā)展核能的國(guó)家，聯(lián)合組成了“第四 代國(guó)際核能論壇”(GIF)，于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研究開(kāi)發(fā)第四代核能 技術(shù)。根據(jù)設(shè)想，第四代核能方案的安全性和經(jīng)濟(jì)性將更加優(yōu)越，廢物量極少，無(wú)需廠外應(yīng) 急，并具備固有的防止核擴(kuò)散的能力。高溫氣冷堆，熔鹽堆，鈉冷快堆就是具有第四代特點(diǎn) 的反應(yīng)堆。 A第一代核電站為原型堆，其目的在于驗(yàn)證核

6、電設(shè)計(jì)技術(shù)和商業(yè)開(kāi)發(fā)前景；第二代核電站 為技術(shù)成熟的商業(yè)堆，目前在運(yùn)的核電站絕大部分屬于第二代核電站；第三代核電站為符合 URD或EUR要求的核電站，其安全性和經(jīng)濟(jì)性均較第二代有所提高，屬于未來(lái)發(fā)展的主要 方向之一；第四代核電站強(qiáng)化了防止核擴(kuò)散等方面的要求，目前處在原型堆技術(shù)研發(fā)階段。1.2核電廠安全設(shè)計(jì)的基本原則1.2.1安全目標(biāo)核能與任何一種對(duì)于人類和環(huán)境具有一定風(fēng)險(xiǎn)的工業(yè)活動(dòng)一樣，均須盡力降低風(fēng)險(xiǎn)。核 能的風(fēng)險(xiǎn)與電離輻射（以下簡(jiǎn)稱輻射）有關(guān)。因此核安全的最終安全目標(biāo)為：建立并保持對(duì) 輻射危害的有效防御，保護(hù)廠區(qū)人員、公眾和環(huán)境。具體而言，輻射防護(hù)的目標(biāo)為： 保證廠區(qū)人員和公眾在運(yùn)行狀態(tài)下

7、所受到的輻射照射低于規(guī)定限值并保持合理可行盡量低; 保證減輕事故引起的照射。與事故狀態(tài)有關(guān)的目標(biāo)為：保證從總體上防止事故的發(fā)生，保證在出現(xiàn)核電廠設(shè)計(jì)中在考慮 到的所有事故序列（即使是概率很低的序列）時(shí)，其放射性后果不大；通過(guò)預(yù)防和緩解措施 保證發(fā)生嚴(yán)重后果的事故的可能性極低。1.2.2縱深防御縱深防御概念是安全原理的重要組成部分。此概念必須貫徹于安全有關(guān)的全部活動(dòng)，包 括與組織、設(shè)計(jì)或人員行為有關(guān)的方面，以保證這些活動(dòng)均置于重疊措施的防御之下，即使 有一種防御失效，亦將得到補(bǔ)償或糾正。設(shè)計(jì)過(guò)程中必須貫徹縱深防御概念，從而提供多層次的保護(hù)。這方面的實(shí)例為：（1）設(shè)置多種手段以保證每個(gè)基本安全功能

8、（反應(yīng)性控制、余熱排出和放射性包容）的執(zhí) 行；（2）除固有安全特性外，采用可靠的保護(hù)裝置；（3）通過(guò)安全系統(tǒng)的自動(dòng)觸發(fā)和運(yùn)行人員的行動(dòng)，加強(qiáng)對(duì)核電廠的控制；（4）提供設(shè)備和規(guī)程以支援事故預(yù)防措施、控制事故發(fā)展過(guò)程和限制事故后果。作為一條基本要求，任何時(shí)候各防御層次都必須按照不同運(yùn)行方式的規(guī)定一一備齊。 在缺少一個(gè)防御層次而其他防御層次雖在的條件下，繼續(xù)運(yùn)行就沒(méi)有足夠的基礎(chǔ)?？v深防御概念在設(shè)計(jì)過(guò)程中的第一種應(yīng)用如下：提供多層次的設(shè)備和規(guī)程，用以防止 事故，或在未能防止事故時(shí)保證適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。（1）第一層次防御的目的是防止偏離正常運(yùn)行。這一層次要求按照恰當(dāng)?shù)馁|(zhì)量水平和工程 實(shí)踐正確并保守地設(shè)計(jì)、建造

9、和運(yùn)行核電廠。為達(dá)到此目的，對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)范和材料的恰當(dāng)選擇 以及部件制造和核電廣施工的控制，均應(yīng)十分注意。對(duì)于核電廠的檢查、維護(hù)和試驗(yàn)規(guī)程， 以及進(jìn)行這些活動(dòng)時(shí)良好的可達(dá)性、核電廠的運(yùn)行條件和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的利用等項(xiàng)，亦應(yīng)予以關(guān) 注。（2）第二層防御的目的是檢測(cè)和糾正偏離正常運(yùn)行的情況，以防止預(yù)計(jì)運(yùn)行事件升級(jí)為事 故工況。這是由于盡管注意預(yù)防，核電廠在其壽期內(nèi)仍然會(huì)發(fā)生假設(shè)始發(fā)事件。這一層次要 求設(shè)置專用系統(tǒng)并制定運(yùn)行規(guī)程以防止或盡量減小這些假設(shè)始發(fā)事件所造成的損壞。（3）第三層次防御是基于以下假定：盡管極少可能，某些預(yù)計(jì)運(yùn)行事件的升級(jí)仍有可能未 被前一層次防御所制止，因此必須提供附加的設(shè)備和規(guī)程以控制

10、由此引起的事故工況的后 果。設(shè)置這一層次防御的另一主要目的是使核電廠在事故工況后達(dá)到穩(wěn)定的、可接受的狀態(tài)。 在第三層之后可借以進(jìn)-步保護(hù)公眾和廠區(qū)人員的措施為：核電廠用于減輕超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故 后果的特定的補(bǔ)充設(shè)施、應(yīng)急計(jì)劃和準(zhǔn)備?？v深防御概念的第二種應(yīng)用是核電廠設(shè)置多道實(shí)體屏障，防止放射性物質(zhì)外逸。這些屏 障通常包括燃料本身、燃料包殼、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界和安全殼。設(shè)計(jì)必須保證每一 屏障的有效性，并為之提供保護(hù)。1.3電廠安全特性核電廠設(shè)計(jì)的一個(gè)總體要求是電廠對(duì)假設(shè)始發(fā)事件的敏感性必須合理地低。電廠對(duì)任何 假設(shè)始發(fā)事件的預(yù)計(jì)響應(yīng)可用下列（1）-（3）中的一項(xiàng)特征表示。核電廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行應(yīng) 能

11、促使任何假設(shè)始發(fā)事件的后果按下述順序排列，并在合理可行的條件下盡可能接近于（1）。（1）依靠核電廠的固有特性，假設(shè)始發(fā)事件不產(chǎn)生與安全有關(guān)的重大影響或核電廠只產(chǎn)生 趨向安全狀態(tài)的變化。（2）在發(fā)生假設(shè)始發(fā)事件后，依靠在此狀態(tài)中連續(xù)運(yùn)行的系統(tǒng)動(dòng)作，以控制該假設(shè)始發(fā)事 件，使核電廠趨于安全。（3）在發(fā)生假設(shè)始發(fā)事件后，依靠對(duì)該事件作出響應(yīng)而投入工作的系統(tǒng)動(dòng)作使電廠趨于安 全。1.3.1單一故障準(zhǔn)則滿足單一故障準(zhǔn)則的設(shè)備組合，在其任何部位發(fā)生單一隨機(jī)故障時(shí)，仍能保持所賦予的 功能。源自單一故障的各種繼發(fā)故障，均視作單一故障不可分割的組成部分。對(duì)于構(gòu)成核電廠設(shè)計(jì)的每個(gè)安全組，都必須運(yùn)用單一故障準(zhǔn)則。安

12、全組是用以完成各項(xiàng) 為抑制特定假設(shè)始發(fā)事件的后果使之不超過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)所規(guī)定限值所需要的動(dòng)作的設(shè)備組合。 為檢驗(yàn)核電廠是否符合單一故障準(zhǔn)則的要求，必須對(duì)各有關(guān)安全設(shè)備組進(jìn)行下述分析：假設(shè) 單一故障及其全部繼發(fā)故障依次出現(xiàn)在設(shè)備組合的各個(gè)單元上，并逐一進(jìn)行分析，直至完成 此組合內(nèi)的全部故障分析為止，對(duì)各有關(guān)組合依次一一進(jìn)行分析，直至完成所有組合和全部 故障的分析為止。有關(guān)特定安全系統(tǒng)需要符合單一故障準(zhǔn)則的敘述見(jiàn)后。單一故障準(zhǔn)則在上 述系統(tǒng)中的假設(shè)是此前已作了描述的過(guò)程中的一部分。單一故障分析中，不考慮同時(shí)發(fā)生一 個(gè)以上的隨機(jī)故障。如上述分析的結(jié)果表明，每個(gè)安全組在計(jì)及假設(shè)始發(fā)事件的影響后均能完成各有

13、的功 能，則認(rèn)為，設(shè)計(jì)達(dá)到了單一故障準(zhǔn)則的要求。單一故障分析中，對(duì)于設(shè)計(jì)、制造、在役檢查和保養(yǎng)的質(zhì)量達(dá)到極高水平的非能動(dòng)部件 的故障，可不予考慮。但在排除非能動(dòng)部件發(fā)生故障的可能時(shí)，必須計(jì)及始發(fā)事件后需要部 件發(fā)揮作用的全時(shí)程，并對(duì)基于此種假設(shè)的分析方法的正確性作出論證。亂真動(dòng)作必須視為故障的一種模式。對(duì)于下列各種情況，毋需遵守單一故障準(zhǔn)則：（1）極為罕見(jiàn)的假設(shè)始發(fā)事件；（2）假設(shè)始發(fā)事件極不可能的后果；（3）某些設(shè)備因進(jìn)行維護(hù)、修理或定期試驗(yàn)，在有限的時(shí)間內(nèi)停止使用。對(duì)某些安全系統(tǒng)可能需要提出多重性或多樣性的附加要求。例如在相同部件用于幾種安 全功能或同時(shí)用于安全和非安全目的之處、有共因故障

14、的可能之處以及定期試驗(yàn)的有效性受 到限制之處，均可據(jù)以提出附加要求。1.3.2多樣性采用多樣性原則能減少某些共因故障的可能，從而提高某些系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)考查這類 潛在故障的原因，以確定在何種場(chǎng)合能有效地應(yīng)用多樣性原則。多樣性應(yīng)用于執(zhí)行同一功能的多重系統(tǒng)或部件，系通過(guò)多重系統(tǒng)或部件中引入不同屬性 而實(shí)現(xiàn)。獲得不同屬性的方式有：采用不同的工作原理、不同的物理變量或不同的運(yùn)行條件 以及使用不同制造廠的產(chǎn)品等。為保證所采用的多樣性確能提高所完成設(shè)計(jì)的可靠性，在運(yùn)用多樣性原則時(shí)必須審慎。 例如，為降低共因故障的可能性，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)材料、部件和制造工藝中有無(wú)任何相似之 處，運(yùn)行原理或公用的輔助設(shè)施中有無(wú)

15、細(xì)微的類似之處給以關(guān)注。采用多樣化系統(tǒng)或部件時(shí)， 應(yīng)計(jì)及諸如運(yùn)行、維護(hù)和試驗(yàn)程序中額外的復(fù)雜性，或使用可靠性較低設(shè)備所帶來(lái)的缺點(diǎn)， 并取得此種追加措施有利于總體效益的合理保證。1.3.3獨(dú)立性為提高系統(tǒng)的可靠性可在設(shè)計(jì)中采用下列獨(dú)立性原則：（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 為減輕該事件后果而設(shè)置的安全系統(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。獨(dú)立性可在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過(guò)功能隔離或?qū)嶓w分隔實(shí)現(xiàn)。（1）功能隔離必須使用功能隔離，以

16、減少多重系統(tǒng)或相連接系統(tǒng)中由正常運(yùn)行或異常運(yùn)行，或這些系統(tǒng)中 任一部件的故障所引起的設(shè)備和部件間不良相互作用的可能性。（2）部件的實(shí)體分隔和布置在系統(tǒng)布置和設(shè)計(jì)中，必須盡實(shí)際可能采用實(shí)體分隔原則以增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立性的保證，對(duì) 于某些共因故障尤其如此。這些原則包括：空間分隔（距離、方位等）；屏障分隔；上述兩種方法的組合。分隔方法的選擇取決于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)中所考慮的假設(shè)始發(fā)事件，例如火災(zāi)、化學(xué)爆炸、飛機(jī) 墜毀、飛射物、淹沒(méi)、溫度、濕度等效應(yīng)。核電廠內(nèi)的某些場(chǎng)所，有可能成為不同安全重要性的各種設(shè)備或線路的自然匯合點(diǎn)，例 如安全殼貫穿區(qū)、電動(dòng)機(jī)控制中心、電纜走廊、設(shè)備間、控制室和核電廠的工藝控制電腦等。 在這些

17、場(chǎng)所，必須盡實(shí)際可能采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐构惨蚬收?。第二章事故分析的基本知識(shí)2.1輻射基本知識(shí)通常我們所講的輻射一般指的是電離輻射與電磁輻射，電離輻射（通常稱為放射線）包 括放射源和射線裝置。主要用于醫(yī)療和工業(yè)。醫(yī)療方面：腫瘤放射治療、X射線診斷、加速 器治療等，工業(yè)方面：產(chǎn)品探傷、食品消毒、安全檢查等；電磁輻射（通常稱為電磁波）如 通信移動(dòng)基站、輸變電站、家用電器等所發(fā)出的電磁波。2.1.1生活中的輻射輻射離我們有多遠(yuǎn)呢？其實(shí)在生活當(dāng)中，輻射是無(wú)處不在！日常生活常接觸到的輻射， 包括家庭生活（微波爐、電吹風(fēng)、電視、手機(jī)、電冰箱、空調(diào)、吸塵器等）、辦公場(chǎng)所（電 腦、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、掃描儀、傳真機(jī)

18、等）、醫(yī)療診斷（X光拍片、X光透視、CT掃描、放 療等）、裝修裝飾（大理石、涂料、復(fù)合地板、墻壁紙等、電力通信（輸變電站、移動(dòng)通信 基站、廣播電視信號(hào)發(fā)射塔、高壓線等）。2.1.2輻射的危害危害一：它極可能是造成兒童患白血病的原因之一。醫(yī)學(xué)研究證明，長(zhǎng)期處于高輻射的 環(huán)境中，會(huì)使血液、淋巴液和細(xì)胞原生質(zhì)發(fā)生改變；危害二：能夠誘發(fā)癌癥并加速人體的癌細(xì)胞增殖。輻射污染會(huì)影響人體的循環(huán)系統(tǒng)、免 疫、生殖和代謝功能，嚴(yán)重的還會(huì)誘發(fā)癌癥，并會(huì)加速人體的癌細(xì)胞增殖；危害三：影響人的生殖系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為男子精子質(zhì)量降低，孕婦發(fā)生自然流產(chǎn)和胎兒 畸形等；危害四：可導(dǎo)致兒童智力殘缺。有專家認(rèn)為輻射也是影響因素之

19、一。世界衛(wèi)生組織認(rèn)為， 計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、移動(dòng)電話的電磁輻射對(duì)胎兒有不良影響；危害五：影響人們的心血管系統(tǒng)，表現(xiàn)為心悸，失眠，部分女性經(jīng)期紊亂，心動(dòng)過(guò)緩， 心搏血量減少，竇性心率不齊，白細(xì)胞減少，免疫功能下降等。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體損傷，甚 至死亡；危害六：對(duì)人們的視覺(jué)系統(tǒng)有不良影響。由于眼睛屬于人體對(duì)輻射的敏感器官，過(guò)高的 輻射污染會(huì)引起視力下降，白內(nèi)障等。2.1.3輻射防護(hù)措施1、時(shí)間防護(hù)盡可能減少人體與射線的接觸時(shí)間（縮短人體受照射的時(shí)間）。2、距離防護(hù)盡量遠(yuǎn)離射線源，接觸射線越少，受到傷害就越少。3、屏蔽防護(hù)選取適當(dāng)?shù)钠帘尾牧希ㄈ缁炷痢㈣F或鉛等）做成屏蔽體遮擋射線源發(fā)出的射線。2.2事故安

20、全后果2.2.1正常事件的極限安全后果任何正常事件的極限安全后果必須是：所有過(guò)程變量保持在它們的運(yùn)行限值之內(nèi)；放射性物質(zhì)向環(huán)境的實(shí)際排放在GB 6249規(guī)定的正常限值內(nèi)；正常事件的直接后果不會(huì)造成燃料元件破損；但是，偶然的元件缺陷可能使裂 變產(chǎn)物泄漏到反應(yīng)堆冷卻劑中；反應(yīng)堆冷卻劑邊界和安全殼屏障內(nèi)的應(yīng)力在工業(yè)規(guī)范規(guī)定的正常運(yùn)行允許限值 之內(nèi)。2.2.2預(yù)計(jì)事件的極限安全后果任何預(yù)計(jì)事件的極限安全后果必須是：所有設(shè)備均處于它的極限運(yùn)行條件范圍內(nèi)，所有過(guò)程變量都在過(guò)程安全限值以 內(nèi)，所有設(shè)計(jì)變量都在4.3條中規(guī)定的設(shè)計(jì)安全限值內(nèi)；放射性物質(zhì)向環(huán)境的實(shí)際排放在GB 6249規(guī)定的限值以內(nèi)；事件引起的

21、預(yù)期瞬變的直接后果不會(huì)造成燃料元件破損；事件引起的負(fù)載集合在反應(yīng)堆冷卻劑邊界和安全殼屏障內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，要在工業(yè)規(guī)范對(duì)該頻度事件規(guī)定的允許限值內(nèi)。2.2.3事故的極限安全后果任何事故的極限安全后果必須是：放射性物質(zhì)向環(huán)境排放的計(jì)算值，必須在GB 6249規(guī)定的限值之內(nèi)，以便放射 性物質(zhì)的實(shí)際排放不妨礙或不限制公眾利用核電廠非居住區(qū)以外的區(qū)域；堆芯的幾何形狀要允許堆芯得到足夠冷卻，以維持相應(yīng)的設(shè)計(jì)變量在其設(shè)計(jì)安 全限值以內(nèi)（見(jiàn)4.3條）；可運(yùn)行的安全系統(tǒng)足以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，把熱量從堆芯傳到最終熱阱，維持相 應(yīng)的設(shè)計(jì)變量在其設(shè)計(jì)安全限值以內(nèi)；事件引起的負(fù)載集合在反應(yīng)堆冷卻劑和安全殼屏障內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，

22、要在工業(yè)規(guī) 范對(duì)該頻度事件規(guī)定的允許限值內(nèi)。2.2.4嚴(yán)重事故的極限安全后果嚴(yán)重事故的極限安全后果必須是：放射性物質(zhì)向環(huán)境的實(shí)際排放在GB 6249規(guī)定的限值內(nèi)；堆芯幾何形狀允許堆芯得到足夠冷卻，維持相應(yīng)的設(shè)計(jì)變量在其設(shè)計(jì)安全限值 以內(nèi)（見(jiàn)4.3條）；可運(yùn)行的安全系統(tǒng)足以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，把熱量從堆芯傳到最終熱阱，維持相 應(yīng)的設(shè)計(jì)變量在其設(shè)計(jì)安全限值以內(nèi)；事件引起的負(fù)載集合在反應(yīng)堆冷卻劑邊界和安全殼屏障內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力，要在工 業(yè)規(guī)范對(duì)這種頻度事件規(guī)定的允許限值內(nèi)。2.3安全限值核電廠的安全限值是對(duì)保護(hù)實(shí)體屏障完整性所必需的重要過(guò)程變量的限值，這些實(shí)體屏 障用以防止不可控的放射性釋放。如果超過(guò)任何安

23、全限值，就必須停堆。這時(shí)，許可證持有 者必須報(bào)告國(guó)家核安全部門，對(duì)事件進(jìn)行檢查并記錄檢查的結(jié)果，包括事件的起因以及為預(yù) 防事件再次發(fā)生而采取的糾正措施的依據(jù)。在國(guó)家核安全部門批準(zhǔn)以前，不得恢復(fù)運(yùn)行。為了說(shuō)明確定需要安全功能的依據(jù)和便于敘述對(duì)各類事件的性能目標(biāo)，本標(biāo)準(zhǔn)采用了設(shè) 計(jì)安全限值和過(guò)程安全限值兩個(gè)概念，但在大多數(shù)情況下，設(shè)計(jì)或過(guò)程安全限值與技術(shù)規(guī)格 書中使用的安全限值是同義的。2.3.1設(shè)計(jì)安全限值對(duì)預(yù)計(jì)事件、事故和嚴(yán)重事故，必須確定一些設(shè)計(jì)變量（如最小臨界熱流密度比、偏離 泡核沸騰比、包殼溫度和反應(yīng)堆冷卻劑壓力），不論它們是否可測(cè)量，但能夠預(yù)示沒(méi)有超過(guò) 極限安全后果。對(duì)每類事件，必須對(duì)

24、每一設(shè)計(jì)變量規(guī)定一限值，只要這個(gè)設(shè)計(jì)變量處于此限 值內(nèi)，就保證不會(huì)超過(guò)相應(yīng)的極限安全后果。這一設(shè)計(jì)變量限值稱為設(shè)計(jì)安全限值。2.3.2過(guò)程安全限值對(duì)于預(yù)計(jì)事件，必須確定一些可測(cè)量的并可指示的過(guò)程變量或相關(guān)過(guò)程變量（如流量、 中子注量率、壓力）的組合，它們?cè)谝?guī)定設(shè)計(jì)安全限值時(shí)是與設(shè)計(jì)變量等效的。必須對(duì)每一 過(guò)程變量或它們的組合規(guī)定一個(gè)確定的限值，只要這個(gè)可測(cè)的過(guò)程變量或變量組合在此限值 以內(nèi)，就保證不會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)安全限值。這一過(guò)程變量的限值稱作過(guò)程安全限值。某些設(shè)計(jì)安全限值或過(guò)程安全限值并不嚴(yán)格地適用于短期瞬變（例如，在瞬變期間釋放的能量小于承受這些能量的系統(tǒng)能力時(shí)），因此必須單獨(dú)地考慮每種短期瞬

25、變。2.4安全功能研究了電廠對(duì)事件的響應(yīng)后表明需要某一安全功能時(shí)，必須考慮下述兩種可供選擇的 方法：修改電廠設(shè)計(jì)，使其不再需要該安全功能；增加設(shè)計(jì)特征，提供該安全功能。正常事件（例如，按規(guī)定程序進(jìn)行的審慎操作：裝料和換料、提升功率、功率運(yùn)行、 熱備用、降功率、停堆和維修）不需要安全功能來(lái)防止超過(guò)過(guò)程安全限值。對(duì)預(yù)計(jì)事件、事故或嚴(yán)重事故選定的安全功能必須在預(yù)計(jì)事件期間或以后足以防止 超過(guò)過(guò)程安全限值，在事故或嚴(yán)重事故期間或之后足以防止超過(guò)相應(yīng)的設(shè)計(jì)安全限值。當(dāng)過(guò)程安全限值與設(shè)計(jì)安全限值不同時(shí)，必須根據(jù)設(shè)計(jì)安全限值判斷事件的后果。2.4.1安全動(dòng)作必須規(guī)定完成每一安全功能所需的安全動(dòng)作，并規(guī)定動(dòng)作

26、和進(jìn)程的時(shí)間順序和空間關(guān)系 及必須執(zhí)行動(dòng)作的環(huán)境條件。2.4.2安全系統(tǒng)通道安全系統(tǒng)通道，必須足以監(jiān)測(cè)與安全限值有關(guān)的變量，向相應(yīng)的安全驅(qū)動(dòng)設(shè)施發(fā)出信號(hào)， 并完成實(shí)現(xiàn)安全功能所必需的動(dòng)作。任一安全系統(tǒng)通道都可用來(lái)完成一類或幾類事件或后果 所要求的一個(gè)安全動(dòng)作。2.4.3安全系統(tǒng)的極限整定值必須對(duì)安全系統(tǒng)中與安全限值有關(guān)的每一被測(cè)變量或相關(guān)的幾個(gè)被測(cè)變量的組合規(guī)定 一極限整定值。此整定值必須使系統(tǒng)能在足夠時(shí)間內(nèi)觸發(fā)對(duì)預(yù)計(jì)事件合適的安全動(dòng)作，防止 超過(guò)有關(guān)的過(guò)程或設(shè)計(jì)安全限值。另外，此整定值必須使系統(tǒng)能在足夠的時(shí)間內(nèi)觸發(fā)對(duì)事故 或嚴(yán)重事故合適的安全動(dòng)作，防止超過(guò)相應(yīng)的設(shè)計(jì)安全限值。規(guī)定此整定值必須

27、考慮安全系 統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、儀表誤差、校準(zhǔn)的不確定性和漂移的極限偏差。第三章冷卻劑喪失事故3.1概述及定義冷卻劑喪失事故是指反應(yīng)堆主回路壓力邊界產(chǎn)生破口或發(fā)生破裂，一部分或大部分冷卻 劑泄露的事故。對(duì)壓水堆來(lái)說(shuō)，便是失水事故，簡(jiǎn)稱LOCA（Lose of coolant Accident） 0 由于冷卻劑喪失事故現(xiàn)象復(fù)雜，后果特別嚴(yán)重，因此在反應(yīng)堆安全分析中處于非常重要的低 位。壓水堆一回路系統(tǒng)破裂引起的冷卻劑喪失事故有很多種，它們的類型及其可能的后果主 要取決與斷裂特性，即破口的位置和破口尺寸。3.2大破口失水事故作為極限設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的大破口失水事故是指反應(yīng)堆主冷卻劑系統(tǒng)冷管段或熱管道出現(xiàn) 大

28、孔直至雙端剪切斷裂并同時(shí)失去廠外電源的事故大破口失水事故中發(fā)生的事故序列可以分成4個(gè)連續(xù)的階段：噴放、再灌水、再淹沒(méi)和長(zhǎng)期冷卻。3.2.1噴放階段噴放分兩階段進(jìn)行，即欠熱噴放與飽和噴放。在開(kāi)始的欠熱噴放階段中，一回路壓力迅 速下降到當(dāng)前水溫相應(yīng)的蒸汽（飽和）壓力。在此階段，失壓同時(shí)伴隨著壓力波的傳播；因 此，安全分析必須證明由這些壓力波引起的機(jī)械負(fù)荷不致使系統(tǒng)損壞到構(gòu)成對(duì)公眾危險(xiǎn)的程 度。在此后較長(zhǎng)的飽和噴放階段，冷卻劑內(nèi)生成蒸汽氣泡，同時(shí)水與蒸汽的混合物由破口噴 出；這一階段大體將持續(xù)1520秒，直到系統(tǒng)壓力大體等于安全殼內(nèi)的壓力。這種兩相流相 當(dāng)于蒸汽與水混合物在管內(nèi)的流動(dòng)，稱為“壅塞”流

29、。它將持續(xù)一段時(shí)間，其中汽水混合物以 最大音速噴出，蒸汽-水混合物流動(dòng)時(shí)使燃料棒得到一定程度的冷卻，故包殼溫度段時(shí)間下 降。然后由于液體的熱焓增加，臨界熱流密度下降到最大熱流密度以下；傳熱系數(shù)顯著減少， 同時(shí)包殼溫度相應(yīng)地升高。當(dāng)飽和噴放進(jìn)行時(shí)，冷卻劑內(nèi)液相份額不斷減少直到剩余的部分變?yōu)樗c蒸汽的泡沫狀 混合物為止。泡沫的液位下降，使堆芯的上部裸露燒干。這時(shí)堆芯只能通過(guò)向四周結(jié)構(gòu)輻射 散熱。于是包殼溫度可能上升到使某些較熱燃料棒因包殼過(guò)熱失去強(qiáng)度而導(dǎo)致破損的程度。 此時(shí)由鋯水反應(yīng)而產(chǎn)生的熱能也助長(zhǎng)了溫度的進(jìn)一步升高。3.2.2再灌水階段在噴放過(guò)程中壓水堆一回路壓力降低信號(hào)將觸發(fā)ECCS動(dòng)作。安

30、注箱將通過(guò)未破裂的冷 端或直接經(jīng)由下降段向堆壓力容器內(nèi)注入含硼水；這將為燃料提供部分冷卻手段，但在初期 仍有大量的水變?yōu)檎羝?水混合物由破口噴出。在冷段斷裂事故中，希望注入的水沿下降段 下降在通過(guò)堆芯上升，但這一運(yùn)動(dòng)受到沿相反方向進(jìn)行噴放的液流阻擋。由于阻力很大，很 可能發(fā)生“ECC水旁路流失”現(xiàn)象，即注入的水沿下降段環(huán)形空間流動(dòng)并從管道上的破口噴 出，當(dāng)噴放結(jié)束后，一部分硼水開(kāi)始聚焦在反應(yīng)堆壓力容器底部并進(jìn)行再充水。如果外電源 沒(méi)有喪失，ECCS的低壓安注子系統(tǒng)將開(kāi)始向反應(yīng)堆壓力容器注入含硼水。但若外電源也已 喪失，而起動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)總滯后一段時(shí)間，故低壓安注系統(tǒng)只能在再充水階段的末期才開(kāi)始 動(dòng)作，無(wú)論屬于哪一種情況，燃料在再充水期間得不到充分冷卻；只有汽水混合物的對(duì)流可 以帶出一些熱量。3.2.3再淹沒(méi)階段當(dāng)水位上升到燃料棒下端后，就開(kāi)始了再淹沒(méi)過(guò)程。當(dāng)冷卻水再上升時(shí)，它就與赤熱的 燃料包殼相接觸；結(jié)果在后者表面上形成一層蒸汽膜，冷卻水不易穿透。于是發(fā)生了池式膜 態(tài)沸騰的工況。然而，堆芯底部的溫度很快下降到冷水能夠穿透汽膜的程度，從而發(fā)生了泡 核沸騰。然后這部分包殼的溫度迅速下降。在壓水堆發(fā)生管道斷裂事故后，其安注箱大約在 一分鐘后就全部排空，但從ECCS的其他水源取