李若鯤　蔡國杰　朱鋼梁　姚樹密　吳淑玉

【摘 要】安全分析是核電站發(fā)展的重中之重，本文首先對我國核電廠概率安全分析的研究情況大致內(nèi)容進行總結(jié)和整理，歸納了其分級情況和流程，結(jié)合具體研究實際闡述了其動態(tài)可靠性和分析研究方法。并對傳統(tǒng)安全分析即靜態(tài)概率安全分析進行了剖析，從而找出引起穩(wěn)定性變動的原因，得出冷卻水系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)失效概率的變動范圍，對這些變化因素給予重點關(guān)注，為我國核電站后續(xù)安全監(jiān)管提供一定的理論基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】動態(tài)穩(wěn)定性；概率安全分析方法；冷卻水系統(tǒng)

PRA安全分析是一項系統(tǒng)的龐大工程，我國現(xiàn)階段已經(jīng)有相對成熟與完善的商業(yè)故障分析應(yīng)用軟件。但是安全概率分析模型構(gòu)建等程序依然需要大量專業(yè)人員來操作與進行，因此開展PRA安全分析模型軟件開發(fā)項目刻不容緩。將新的分析方法引入PRA安全分析系統(tǒng)，使得模型分析結(jié)果與實際情況更為接近，為故障與事故處理方案提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為優(yōu)化安全分析系統(tǒng)提供信息數(shù)據(jù)支持，因此PSA安全分析研究是非常有前景與價值的。

1 核電廠概率安全評價方法概述

1.1 概率安全分析方法相關(guān)理論與概念

概率安全（PRA技術(shù)分析系統(tǒng)）分析的首次運用是在在美國核管20世界80年代出版發(fā)行的《反應(yīng)堆風(fēng)險分析評估美國商用核電站事故風(fēng)險》報告中，該報告對堆芯熔化的風(fēng)險和概率進行分析與評估的時候第一次運用了概率安全分析方法。根據(jù)國內(nèi)外學(xué)者的研究，可以將概率安全分析方法定義為：以概率論和穩(wěn)定性作為前提，按照事件已知概率，對某一錯綜復(fù)雜的系統(tǒng)或者事件進行分析研究，對估算客體的風(fēng)險與后果進行分析與評估的技術(shù)手段和方法。

概率安全分析系統(tǒng)將一個運行中的復(fù)雜系統(tǒng)進行全面考量，可能對核電站安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響的全部因素都要進行研究與排查，將各種可能的核電事故情形均納入研究范圍。因而，PRA技術(shù)分析系統(tǒng)不僅能夠及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷、共因概率和各種失效模式，以及核電廠內(nèi)諸多不利因素之間的作用程度和方式，而且還能夠被用于評估修改設(shè)計的成本與代價，因而對核電站周邊居民身體健康與生命、財產(chǎn)安全提供了保障。

PRA安全分析系統(tǒng)可以分為三級。第一級主要目的為評估堆芯損壞頻率和程度。第二級主要對于堆芯熔化的物理過程進行分析研究。第三級分析研究重點在于環(huán)境中放射性物質(zhì)的擴散對環(huán)境生態(tài)以及生命財產(chǎn)安全存在的威脅與損害后果。我國現(xiàn)階段PRA安全分析系統(tǒng)主要以靜態(tài)分析為主，動態(tài)概率安全系統(tǒng)的研究與運用尚處于初級階段。目前我國核電廠尚未運用動態(tài)理念對核電廠進行綜合分析評估，對安全性的評估偏向于保守。

1.2 主要任務(wù)

安全是核電站持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。保障核電站各種狀態(tài)下的安全穩(wěn)定運行是核電站安全分析的主要任務(wù)。核電站安全分析的主要任務(wù)包括：第一，在核電站正常穩(wěn)定運行的過程中，保障放射性在安全與被允許范圍之內(nèi)，安全性不能低于火電、風(fēng)電等傳統(tǒng)發(fā)電方式。第二，核電站事故規(guī)模和類型評價體系標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，與國家評價標(biāo)準(zhǔn)與級別一致。第三，對發(fā)生事故后縱深防御體系的有效性進行全面評估，冷卻水評價體系即屬于這個范疇。第四，全面評估核電站事故發(fā)生后放射性物質(zhì)的釋放情況，以及對周圍居民的生命、健康和財產(chǎn)安全與生對態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的消極影響進行全面評估。

2 概率安全評價方法研究目的與研究意義

2.1 掌握冷卻水系統(tǒng)PRA技術(shù)分析要點

根據(jù)對概率安全分析方法的研究，把握冷卻水系統(tǒng)概率安全分析方法系統(tǒng)中的核心方法和注意事項并構(gòu)建規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化的概率安全分析模型，為我國核電站建立后的安全監(jiān)管工作奠定基礎(chǔ)。

2.2 冷卻水PRA安全系統(tǒng)進行動態(tài)概率分析

核電廠PRA安全系統(tǒng)分析中運用的許多系統(tǒng)都有顯而易見變動性。過去的事件樹-故障樹概率分析方法只能實現(xiàn)對時間相應(yīng)特點進行微小的保守處理，這種情況會致使誤差出現(xiàn)過大情形，包含PRA安全分析系統(tǒng)工作情況本身以及對核電站事故發(fā)生概率的評估。所以，為更好地了解這一類系統(tǒng)的安全性特點，運用動態(tài)穩(wěn)定性性手段，用結(jié)合靜態(tài)與動態(tài)的方法分析與比較其偏差。

3 核電廠概率安全分析分級評價方法的應(yīng)用

3.1 一級概率安全分析

一級PRA安全分析的目標(biāo)是明確致使堆芯結(jié)構(gòu)完整性缺失和燃料損毀嚴(yán)重的事故類型與原因，并進行定量定性分析。依據(jù)一級概率安全分析可以很容易地排查核電廠規(guī)劃設(shè)計過程中存在風(fēng)險的環(huán)節(jié)，研究比較過程中可以對比各類不同的設(shè)計思路和方案，根據(jù)PRA安全分析報告改進和優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計和論證設(shè)計的安全性和穩(wěn)定性。

3.2 二級概率安全分析

在絕大多數(shù)情況下二級PRA安全分析客體絕大多數(shù)為安全殼和各個系統(tǒng)。除一級PSA安全分析的客體之外，還包括堆芯損毀故障分析研究、安全殼工作能力喪失時間和模式分析研究、放射性物質(zhì)釋放概率分析研究等。二級PRA安全分析關(guān)鍵結(jié)果之一是放射性核素在核電站運行前期大量釋放的概率。為了研究這種概率，必須評估不同堆芯損毀故障序列導(dǎo)致的放射性物質(zhì)彌散的后果嚴(yán)重性，在對結(jié)果進行細(xì)致分析的前提下找到導(dǎo)致嚴(yán)重故障發(fā)生環(huán)節(jié)，為重大故障和事故管理方式的改進提供依據(jù)。關(guān)于開展二級PRA安全分析工作最權(quán)威的文件就是NRC發(fā)布的NUREG-1150報告。

一級PRA安全分析的結(jié)果是致使堆芯損毀的故障序列以及電廠堆芯損毀概率大大降低。在進行二級PRA安全分析的時候，必須運用一級PRA安全分析的結(jié)論。一級與二級分析之間的連接點被定義與命名為核電廠損毀情況。一個核電廠損毀情況是由若干擁有在冷卻堆壓力與溫度等方面具有相似特征的故障系列形成的組合，這個組合會致使類似的故障進程和安全殼回饋一些有價值的信息。核電廠損毀情況決定了堆芯損毀故障序列的頻率、進程等重要參數(shù)。也就是說核電廠設(shè)備損毀情況給故障分析的初始與邊界條件提供了許多改進工作的參考依據(jù)。

3.3 三級概率安全分析

三級PRA安全分析主要是對二級PRA安全分析結(jié)果進行環(huán)境生態(tài)影響進行評估，評估多種應(yīng)急預(yù)警方案和措施對生態(tài)環(huán)境不利影響后果緩解的有效性。核電廠三級PRA安全分析運用MACCS程序，MACCS是美國Sandia聯(lián)邦實驗室專門為國家核管會設(shè)計開發(fā)的核故障與事故影響評估程序系統(tǒng)，主要的關(guān)注點為生態(tài)環(huán)境影響和各種不同的生態(tài)環(huán)境緩解策略有效性。

三級PRA安全分析是研究由二級PRA安全分析整合源項所生成的場外影響，模擬核電廠事故中彌散的放射性物質(zhì)在環(huán)境中的擴散及沉降在地表的過程，并評估放射性物質(zhì)的釋放對周圍居民和生態(tài)環(huán)境的影響。包括煙羽淹沒、吸入、地表沉降懸浮再吸入、食品與農(nóng)作物污染照射導(dǎo)致的健康和劑量效應(yīng)。

4 結(jié)束語

在我國目前生態(tài)環(huán)境和資源能源問題下，大力發(fā)展核電是的大勢所趨。我國的核電站建設(shè)已經(jīng)進入快車道，山東核電、海陽一期均已經(jīng)或者即將投產(chǎn)運行。對于核電安全概率分析研究以及怎樣進行高效監(jiān)管，我國大部分省區(qū)處于低水平甚至空白狀態(tài)。因此核電站相關(guān)工作人員必須要全面把握核電安全分析研究與監(jiān)測管理技術(shù)方法，同校核電站相關(guān)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)施設(shè)備操作運行方法。

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[責(zé)任編輯：王偉平]