第四代反应堆技术中立管理框架下的风险指引和业绩基准.doc

New Insights on Risk-Informed Performance-Based Approaches to Technology-Neutral Regulatory Framework for Generation IV Reactors目前核电厂的管理大都关注的是轻水反应堆，对于那些非轻水反应堆(比如第四代反应堆)来讲，这些管理的方法、经验之类是不可以直接照搬的。因此，现在世界范围内对于先进反应堆运营执照申请体系的研究十分关注。鉴于近年来综合的安全评价和管理技术有明显的进步，新的执照申请体系是在吸收了风险指引和业绩基准管理方法优点的基础上发展起来的。1 背景介绍现在核电厂管理依据的规程，大都参照USNRC发布的一些文献和标准，比如10CFR50和General Design Criteria(GDC)。这些标准大都是为了指导美国商用轻水反应堆运行而制定的，不适用于许多第四代反应堆，包括极高温反应堆(Very High Temperature Reactor, VHTR)，钠冷快堆(Sodium-Cooled Fast Reactor, SFR)。举个例子，对于球床反应堆(pebble bed reactor)来讲就没有可以和堆芯损伤(Core Damage, CD)相比拟的状态。新的执照申请体系研究中出现的代表成果有： USNRC提出的技术中立框架(Technology Neutral Framework, TNF)； 南非PBMR, Pty. LTD公司给模块式球床反应堆(Pebble Bed Modular Reactor, PBMR)提出的风险指引、业绩基准执照申请方法； IAEA制定的技术中立安全需求(Technology-neutral safety requirements)； 韩国核安全研究所(Korea Institute of Nuclear Safety, KINS)为韩国设计的第四代反应堆提出的新执照申请方案。这一领域的上述研究大都围绕两个主题：1) 怎样确定风险可接受准则，2) 怎样为新反应堆执照申请选择执照基准事件(Licensing Basis Events, LBEs)。此处Licensing Basis Events (LBEs)用来代替Design Basis Events (DBEs) 或者 Design Basis Accidents (DBAs)。文章主要介绍了：USNRC提出的TNF和南非PBMR, Pty. LTD公司提出的风险指引、业绩基准执照申请方法。并对于上述两个主题，可接受风险准则和执照基准事件发表了著者的观点。2.1 TNF中风险可接受准则TNF中风险可接受准则的代表形式是一条风险后果曲线(Frequency-Consequence Curve)。这条曲线用频率值的大小以及他们相关的后果(剂量值的大小)描绘出预计运行事件或者非正常事件的可接受限度。图片如下：F-C曲线可以用在第四代核电站的设计阶段，基于完整的PRA，对比每一个发生频率较明显的事故序列(比如，大于1E-7/堆年)，看他们的后果剂量是否在图中可接受范围之内。另外，这个F-C曲线也用在确定执照申请基准事件中。2.2 TNF中执照申请基准事件NRC的TNF中执照申请基准事件的选取步骤如下：1) 修正PRA，只相信那些被认为有明显安全功能的缓解系统；(Modify the PRA to only credit those mitigating functions that are to be considered safety significant)2) 根据修正的PRA确定每一条后果序列发生频率的点估计值；(Determine the point estimate frequency for each resulting event sequence from the quantification of the modified PRA)3) 对于那些发生频率点估计值大于或等于1E-8的序列，计算他们的平均值和95%区间估计上限值；(For sequences with point estimate frequencies equal to or greater than 1E-8, determine the mean and 95th percentile frequency)4) 找出所有事故序列中95%区间估计上限频率值大于1E-7的；(Identify all PRA event sequences with a 95th percentile frequency 1E-7 per year)5) 对第 4) 中找出的那些事故序列分组，分为各事件类型；(Group the PRA event sequences with a 95th percentile frequency 1E-7 per year into event classes)- (similar initiating events and similar accident behavior in terms of system failures and/or phenomena; similar source terms)6) 从每个类型的事件中选择一个能代表边界后果的序列；(Select an event sequence from the event class that represents the bounding consequence)7) 对每一个给出的事件类型确定一个LBE频率；(Establish the LBEs frequency for a given event class)8) 验证每一个LBE符合可接受准则；(Verify that each LBE meets the acceptance criteria)9) 对所有类型的事件重复上述过程。(Repeat these steps for all event classes)所有的LBE确定之后，不仅要验证他们是否符合F-C曲线中的可接受准则，而且还需要验证他们是否符合“附加的确定论准则”以及“附加的剂量准则”。3.1 PBMR方法中的风险可接受准则为PBMR执照申请提出的风险指引方法中，风险可接受准则用一个风险后果图(Frequency-Consequence Chart，F-C Chart)表示。3.2 PBMR方法中的LBE选择PBMR方法中考虑有3种不同类型的LBE：预期运行事件(Anticipated Operational Occurrences，AOOs)，设计基准事件(Design Basis Events，DBEs)，超设计基准事件(Beyond Design Basis Events，DBEs)。这3种类型的LBE是按照序列发生频率的均值来区分的：在上面的F-C图中也可以看出三种LBE各自的频率范围。4 对NRC和PBMR方法的观点著者从上面提到的两个关键问题的角度来发表看法，对风险可接受准则和LBEs分别做了剖析。4.1 关于风险可接受准则NRC方法中的F-C曲线和PBMR方法中的F-C图都基于一个基本的理念：“the higher the expected dose consequences, the lower should be the allowed event frequency”。NRC方法和PBMR方法在解释现有的规程上存在明显的不同，因为NRC的方法中虽然定义了明确的后果剂量，但是却不像PBMR方法一样明确说明相关的频率。NRC方法的F-C曲线和PBMR方法的F-C图都主要在于辅助确定每一单个事件序列或者事件序列组满足风险后果的定量化标准。换言之，在反应堆设计中需要考虑的事件序列总的累积风险限值在他们上面没有直接的表示。正如NRC在一份关于这种框架方法(TNF)的声明中说到的一样，基于CCDF(Complementary cumulative distribution function)的设计可接受准则需要继续研发。4.2 关于LBEsNRC的TNF方法和PBMR的执照申请方法，两者的LBEs确定过程过于复杂：需要详细的考虑不确定性分析的结果，还需要对事件序列分组，等等。更糟糕的是，这个过程中好多工作需要不断迭代的进行。除了方法的复杂和需要迭代工作的特点之外，LBE的确定过于依赖设计阶段的全局PRA。然而设