采用概率方法確定嚴重事故下安全殼內環境條件的初步分析

王 喆

摘要 本文采用概率方法確定嚴重事故下安全殼內的環境條件。從而降低了對嚴重事故下所需設備的要求，使得設備的設計和采購更靈活，并具有一定的經濟性。

關鍵詞 概率；嚴重事故；環境條件

中圖分類號X928 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0080-02

1 概述

核電自誕生之日起，其安全性、可靠性與可用性就倍受矚目。由于核電廠規模較大，工藝系統十分復雜，同時由于運行疲勞、人因失誤、多重事件等原因，核電廠存在發生事故的可能性，甚至可能發生嚴重事故。盡管核電廠發生嚴重事故的概率極低，但是一旦發生，就有可能導致堆芯熔化，并造成放射性裂變產物的大量釋放。這不僅威脅到安全殼的完整性，甚至對環境產生放射性污染。例如，美國三哩島核電廠事故和前蘇聯切爾諾貝利核電廠事故。自20世紀80年代以來，嚴重事故研究一直是核安全領域的重點課題。

嚴重事故發生后，安全殼內的環境條件直接影響到各種緩解設備的運行情況，而緩解設備的可運行狀況將影響事故后果。因此確定嚴重事故下安全殼內的環境極為重要。傳統的方法根據工程經驗和定性分析，確定將導致最嚴重的安全殼環境的序列進行分析。然后取某一特定時間（如，1天、3天）下，安全殼最惡劣的環境參數作為嚴重事故下所需設備的環境條件。但是并不是所有的緩解設備在不同的嚴重事故的各個階段都需要使用。比如快速卸壓系統在LLOCA的情況下就不需要，并且在其他序列下封頭失效后也不再需要，因此如果采用LLOCA下的環境參數作為快速卸壓閥系統的環境條件，就并不合適。因此依此確定的環境參數雖然有可能包絡所有的情況，但是經濟性太差。

為了能合理且保守的確定嚴重事故下安全殼內的環境條件，可以通過以下兩步完成，首先分階段確定不同設備的使用情況，然而采用概率的方法確定不同階段下安全殼內的環境條件。本文僅分析第二步的工作。

按照概率方法確定安全殼的環境條件，需要對核電廠所有的嚴重事故序列進行分析。但核電廠有可能導致嚴重事故的序列眾多，因此要對每一個序列逐個進行分析計算是不太可能。所以本文采取工程判斷、國際經驗和概率安全評價相結合的方法，來確定所需分析的嚴重事故序列。從而得到嚴重事故發生后，各時間段安全殼環境的概率分布情況。但本文僅分析事故發生后1天時的安全殼環境的概率分布情況。

2 分析序列的確定

核電廠1級PSA（內部事件，功率運行）總共分析了多類始發事件，其中導致堆芯損傷（CD）的序列共有約400個。為了盡可能涵蓋核電廠有可能發生的嚴重事故，因此選取總CDF貢獻超過95％的50個序列。

基于國際經驗和工程判斷再增加以下6個嚴重事故典型性序列：

1）SBO：輔助給水失效；

2）SGTR：輔助給水和安注失效；

3）SLOCA：安注失效；

4）SLOCA：安注有效，安注再循環失效；

5）LLOCA：安注失效；

6）LLOCA：安注有效，安注再循環失效。

但即使對的總CDF貢獻超過95％的序列逐個進行分析，其分析工程量依然過大。為此，將這些序列根據進程的相似性歸并為12個。

3 嚴重事故序列分析及結果

本節對由上節方法所確定的12個序列采用計算機進行計算分析，得到不同時間的安全殼各房間的溫度和壓力。雖然分析沒有涵蓋全部范圍，但是考慮到范圍已經很廣，因此假設沒有分析的區間，其各種分布與所分析的部分相同。

分析表明，在堆芯注水和安全殼噴淋無效的情況下，發生嚴重事故后1天時安全殼壓力低于0.202MPa的可能性為50%，低于0.211MPa的可能性為90%，低于0.236MPa的可能性為95%。在堆芯注水和安全殼噴淋無效的情況下，發生嚴重事故后1天時設備室溫度低于132℃的可能性為50%，低于140.8℃的可能性為90%，低于141.9℃的可能性為95%。在堆芯注水和安全殼噴淋無效的情況下，發生嚴重事故后1天時環廊溫度低于118.5℃的可能性為50%，低于124.1℃的可能性為90%，低于126.2℃的可能性為95%。其在堆芯注水和安全殼噴淋無效的情況下，發生嚴重事故后1天時大廳溫度低于125.2℃的可能性為50%，低于132.6℃的可能性為90%，低于134.7℃的可能性為95%。在堆芯注水和安全殼噴淋無效的情況下，發生嚴重事故后1天時中子測量室溫度低于96.7℃的可能性為50%，低于112.9℃的可能性為90%，低于114.4℃的可能性為95%。

4 結論與討論

本文僅考慮1級PSA（內部事件，功率運行），在堆腔注水和安全殼噴淋無效的情況下，安全殼壓力和各主要房間的溫度。若只考慮包絡50％的嚴重事故序列后果，則安全殼壓力、設備室溫度、環廊溫度、大廳溫度和中子測量室溫度比各極限條件分別低0.38bar、14.7℃、11.5℃、13.8℃和21.3℃。若考慮包絡90％的嚴重事故序列后果，則安全殼壓力、設備室溫度、環廊溫度、大廳溫度和中子測量室溫度比各極限條件分別低0.29bar、6.2℃、5.9℃、6.4℃和5.1℃。若考慮包絡95％的嚴重事故序列后果，則安全殼壓力、設備室溫度、環廊溫度、大廳溫度和中子測量室溫度比各極限條件分別低0.04bar、5.1℃、3.8℃、4.3℃和3.6℃。

雖然采用本分析方法比傳統分析方法所需的工作量增加很多，但是對設備要求有所降低。因此，這種分析方法還是具有一定的經濟性，可以作進一步的分析研究。

參考文獻

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