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核安全基本理论 哈尔滨工程大学核科学与技术学院 CH 01 INT 01 赵强 2020 2 12 核安全基本理论 2 3 核安全基本理论 3 1核电站的潜在危险3 2核安全目标3 3核电站的安全设计3 4核安全文化 2020 2 12 核安全基本理论 3 3 1核电站的潜在危险 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 2020 2 12 核安全基本理论 4 放射性 核电站的根本威胁 核电站的根本威胁是放射性放射性的根本来源是被辐照过的燃料元件 2020 2 12 核安全基本理论 5 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 2020 2 12 核安全基本理论 6 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 2020 2 12 核安全基本理论 7 剩余反应性 初始装载量用于整个堆芯燃料寿期内的燃耗 裂变产物的积累通过反应性补偿抑制初始剩余反应性中子吸收体 2020 2 12 核安全基本理论 8 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 600MW10h P P0 1 0 6MW1w P P0 0 1 0 6MW30y P P0 0 01 0 06MW 60kw 需确保堆芯有效冷却 2020 2 12 核安全基本理论 9 核电厂的风险来源 同任何工业一样 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 2020 2 12 核安全基本理论 10 核电厂安全总目标建立并维持一套有效的防护措施 以保证工作人员 公众和环境免遭放射性危害 辐射防护目标确保在正常时放射性物质引起的辐射照射低于国家规定的限值 并保持在可合理达到的尽量低的水平 AsLowAsReasonablyAchievable ALARA 技术安全目标防止发生事故 减少严重事故发生概率及其后果 3 2核安全目标 2020 2 12 核安全基本理论 11 风险的定义 通常用风险来表示人们在从事某项活动 在一定时间内给人类带来的危害 这种风险不仅取决于事件发生的频率 而且还与事件发生后所引起后果的大小有关 定义风险 发生频率 后果 2020 2 12 核安全基本理论 12 IAEA INSAG的安全目标 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 大量放射性释放频率 现有堆10 5 堆年 新堆10 6 堆年 2020 2 12 核安全基本理论 13 核电厂的安全保障 核安全管理制度核安全审查核安全监督核安全设计核安全文化 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 安全设计准则 安全意识和安全行为 2020 2 12 核安全基本理论 14 3 3核电站的安全设计 安全设计指导思想 纵深防御原则 defense in depth 多道屏障多级防御 2020 2 12 核安全基本理论 15 燃料芯块核裂变产生的放射性物质98 以上滞留在二氧化铀陶瓷芯块中 不会释放出来 多道安全屏障 2020 2 12 核安全基本理论 16 燃料元件包壳燃料芯块密封在锆合金包壳内 防止放射性物质进入一回路水中 多道安全屏障 燃料包壳 2020 2 12 核安全基本理论 17 反应堆冷却剂系统承压边界由核燃料构成的堆芯封闭在壁厚20厘米的钢质压力容器内 压力容器和整个一回路都是耐高压的 放射性物质不会漏到反应堆厂房中 多道安全屏障 2020 2 12 核安全基本理论 18 安全壳反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土构筑物 壁厚近1米 内表面加有6毫米厚的钢衬 防止放射性进入环境 多道安全屏障 2020 2 12 核安全基本理论 19 预防 预防出现异常工况和系统故障 保守设计 高质量建造和运行保护 异常工况的控制和故障检测 控制 保护系统和定期检查限制 控制事故在设计基准事故内 工程安全设施和事故处置程序缓解 防止事故的扩展 减轻严重事故的后果 备用措施和事故管理应急 减轻大量放射性物质释放所造成的环境影响 厂外应急响应计划 多级防御体系 2020 2 12 核安全基本理论 20 要求某设备组合在其任何部位发生可信的单一故障时仍能执行其正常功能的准则 由该单一故障引起的所有续发性故障均视为单一故障不可分割的组成部分 冗余性原则多样性原则独立性原则失效安全原则 为了提高系统的可靠性 增设一个或几个功能完全相同的冗余通道 每个通道彼此独立 其中任一通道故障 并不损害系统应有的保护功能 针对每一种事故工况 设置几个保护功能相同的保护参数 即使在某一保护参数的全部保护通道同时失效的最坏请况下 仍能确保反应堆安全 各通道由独立线路供给可靠仪表电源 并考虑实体隔离 当设备故障时 应使设备处在有利于反应堆安全的状态下 单一故障准则 2020 2 12 核安全基本理论 21 三哩岛事故 2020 2 12 核安全基本理论 22 AP1000的设计思路 理念 1简化系统 减少事故发生概率 2020 2 12 核安全基本理论 23 AP1000的设计思路 理念 1简化系统 减少事故发生概率 2020 2 12 核安全基本理论 24 AP1000的设计思路 理念 2非能动安全 缓解 限制事故 2020 2 12 核安全基本理论 25 AP1000的设计思路 理念 2非能动安全 缓解 限制事故 2020 2 12 核安全基本理论 26 AP1000的设计思路 理念 2020 2 12 核安全基本理论 27 EPR的设计思路 理念 2020 2 12 核安全基本理论 28 EPR的设计思路 理念 2020 2 12 核安全基本理论 29 EPR的设计思路 理念 2020 2 12 核安全基本理论 30 第四代反应堆 可持续发展燃料利用 减少废物 防止扩散安全性和可靠性安全可靠运行堆芯熔毁概率低取消厂外应急经济性寿命周期成本资金风险水平 2020 2 12 核安全基本理论 31 3 4核安全文化 切尔诺贝利核电厂事故催生了核安全文化IAEA INSAG在1986年提交的 关于切尔诺贝利核电厂事故后的审评总结报告 中首次使用了 安全文化 SafetyCulture 一词1991年安全文化 INSAG 4 中 首次定义了安全文化的概念 完整阐述了安全文化的理念 以及如何评价安全文化的标准 并建立了一套核安全文化建设的思路和策略 2020 2 12 核安全基本理论 32 核安全文化的定义 安全文化是存在于单位和个人中的种种素质和态度的总和 它建立了一种超出一切之上的观念 那就是核电厂的安全问题由于它的重要性必须保证得到应有的重视 人员和单位在保证防护和安全这个头等重要问题得到与其重要性相符的重视方面的素质与态度的总和 2020 2 12 核安全基本理论 33 核安全文化的本质 核安全文化就其表现而言 具有两个主要部分 一是单位的工作体制 另一个是个人的态度和响应 核安全文化的实质是建立一套科学而严密的规章制度和组织体系 培养全体员工遵章守纪的自觉性和良好的工作习惯 在整个核电厂内营造人人自觉关注安全的氛围 2020 2 12 核安全基本理论 34 核安全文化的特征 个人认识 每个人对安全重要性的认识 知识和能力 通过对工作人员的培训 教育以及自学而获得 承诺 要求高级管理阶层用行动体现出把安全置于绝对优先的地位 并要求安全的共同目标被每个人所接受 积极性 通过引导 建立目标 奖惩制度以及人们自发的态度而产生 监督 对工作的监察和审查 并对人们的探索态度及时响应 责任制 通过正式的委派 明确的分工 使每个人对各自的责任清楚了解 2020 2 12 核安全基本理论 35 核安全文化职责划分 政策层 个人 管理者 自我约束机制 沟通 严谨的方法 质疑的态度 职责界定 监查 评估与比较 奖励与惩罚 资格与培训 安全工作安排管理 资源 管理机构 安全政策声明 2020 2 12 核安全基本理论 36 个人 质疑的工作态度 我了解这项工作吗 我的责任是什么 它们和安全的关系如何 我具备完成任务的技能吗 其他人的责任是什么 有什么异常情况 我是否需要帮助 会出什么错 出现失误会造成什么后果 应该怎样防止失误 万一出现故障 我该怎么办 2020 2 12 核安全基本理论 37 按程序办事 对意外情况保持警惕 出现问题停下来思考 必要时请求帮助 追求纪律性 时间性 条理性 谨慎小心地工作 切忌贪图省事 个人 严谨的工作方法 2020 2