放射性元素制取系統始發事件的選取研究

趙國志 曲鵬

摘 要：本文首先回顧歷史上主要的放射性元素制取系統事故，參考PSA技術對核電廠始發事件的研究，基于放射性元素制取系統的相關設計方案，分別參考其他系統相關經驗和采用主邏輯圖推導法，找出初步的始發事件，為下一步PSA和安全分析工作提供依據。

關鍵詞：概率安全評價 放射性元素制取系統 始發事件

中圖分類號：R146 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0072-02

Abstract：In this paper， first review the history of the major accidents of radioactive isotope production system， based on PSA technology for nuclear power plant andrelated design of radioactive isotope production system， considering other relating systems experience and applying master logic diagram method to findpreliminary initial events for pride the basis for the next PSA and nuclear safety assessment.

Key Words： Probabilistic Safety Assessment； Radioactive isotope production system； Initial event

概率安全評價（PSA）在核電廠中已經深入且廣泛地得到應用，我國秦山三期、大亞灣核電和實驗快堆都開展了PSA的相關工作[1]。其中，始發事件的選取是PSA的起點。在核電領域始發事件的選取通常應用的方法主要有工程評價法、主邏輯圖法、參考其他堆經驗、失效模式與效應分析法，通常前兩個方法的應用更為普遍[2]。

在國內，放射性同位素制取系統雖然經歷了較長的發展階段，但是相關的安全分析仍較少，本文分別采用工程評價法（參考國外放射性制取系統的事故和運行經驗），和根據放射性制取系統的設計方案，采用主邏輯圖方法推導分別初步得出始發事件清單，為放射性同位素制取系統的安全分析和應急預案的編寫提供依據。

1 放射性制取系統事故

在世界范圍內放射性元素制取廠的事故的影響遠小于諸如前蘇聯切爾諾貝利事故、美國三里島核事故和日本福島核事故等，但由于放射性制取系統的物料以氣體形式存在，因此發生事故時對人員和環境的危害仍是很大的。

1.1 日本Kamikita放射性元素制取廠事故

1994年日本Kamikita放射性元素制取廠中央操作室與外部控制室連接突然中斷，導致取料系統跳停，但未發生放射性物料泄漏。

1.2 英國Urenco放射性元素制取廠失效事件

英國Urenco放射性元素制取廠從1997年開始運行，在2008年底增加了新的生產模塊，每個模塊由一組級聯單元組成。2010年在對加入新模塊的工廠進行所有安全相關問題的審核時，發現三項安全系統均處于失效狀態，不能很好地配合新加入模塊功能。雖然失效問題未造成事故后果，但是安全協會主席等均對放射性制取廠的安全機制和相關結構重新進行了總結。

1.3 美國Paducah放射性元素制取廠短暫斷電事件

2012年12月，美國Paducah放射性元素制取廠操作人員和維護人員未能認識到在設備維護階段放射性氣體探測器會由于短暫斷電而失效，形成了嚴重的安全隱患，并持續到維護結束，事故后期進行了煙霧報警觀察，并未造成放射性氣體的泄漏。

始發事件主要分為外部事件和內部事件，通過以上幾點事故經驗可以初步判斷，把放射性氣體泄漏作為始發事件邏輯的頂事件是合理的，各種不同的設備故障、人員差錯等內部事件作為始發事件與核電廠內部事件的選取原理上是相似的，外部事件通常包括地震、大風、飛機等外部墜落等。

1.4 我國的放射性元素制取系統安全分析現狀

由歷史上幾次放射性元素制取系統事故，雖然不像切爾諾貝利、三里島和日本福島核電廠事故那樣嚴重，但是放射性元素制取事故時會有放射性氣體物料向環境釋放，會對周邊環境和人員造成極大危害。我國放射性元素制取已建立較為規范的事故應急計劃[3]，但僅是針對放射性氣體物料泄漏后的應急措施。由此可見，對放射性元素制取系統的概率安全分析基本處于空白階段，因此本文對放射性元素制取的始發事件進行了研究，為今后放射性元素制取詳細的概率安全分析奠定基礎。

2 主邏輯圖演化法

放射性同位素制取系統主要分為兩類，主要系統可歸納為：主工藝系統、電氣系統、供取料（收集）系統和輔助設備。這些系統的狀態可以分為：正常運行、失效、泄漏和表面沾污等，其中放射性物料在其中的形態如表1所示。

當頂事件確定以后，對于放射性同位素制取系統中的主工藝系統中的密封性問題，泄漏的主要可能原因有：容器、管道、閥門的密封失效；金屬軟管連接時發生扭曲破損，管路真空檢測未嚴格檢查；化工間與料瓶連接的管道和閥門經長期腐蝕導致在倒料過程中管道破裂、閥門泄漏等。需要考慮所有可能的放射性物質泄漏設備和方式，其中當發生大氣滲透、返氣以及氣體壓力超限，保護閥門的動作、卸料罐以及事故收料器的安全可靠性都可以作為底事件，見圖1。

此外，通過放射性元素系統自身的設計特點，總結出其他始發事件。

（1）冷卻系統故障：①管道破損；②金屬軟管損壞；③供取料系統等密封墊圈等失效；④級聯密封性失效；⑤容器破裂。

（2）物料位置/形態變化：①級聯系統失效；②泵失效；③主工藝系統失效；④壓縮機失效；⑤冷卻水系統失效。

（3）供給量變化：①吹洗、監測系統失效；②收集系統失效；③排空系統閥誤動作。

（4）輔助電氣設備異常：①壓力控制失效；②全廠斷電，備用電源不可用。

3 結語

本文通過總結歷史上放射性元素制取系統的主要事故，說明了對其進行系統概率安全分析的重要性，并通過主邏輯圖推導法，初步得出放射性元素制取系統的始發事件，為后續放射性元素制取系統的PSA和安全分析工作提供依據。

參考文獻

[1] 王強龍，楊志義，胡麗琴，等.加速器驅動次臨界系統始發事件的選取研究[J].核科學與工程，2013，33（3）274-279.

[2] 依巖，種毅敏.高溫氣冷堆概率安全分析報告評審的思考[J].核安全，2011（1）：31-35.

[3] 荊永宇，林華.蘭州鈾濃縮廠核事故應急準備與響應[J]. 原子能科學技術，2006，40（S1）：196-199.