非能動核電廠風險指引管理中的風險接受準則研究

何建東，杜東曉，熊文彬，陳 妍

（1.上海核工程研究設計院有限公司，上海 200233；2.生態環境部核與輻射安全中心，北京 100082）

隨著概率安全評價（PSA）技術日趨發展成熟，以確定論為基礎，將確定論和概率論兩種方法優點相結合的風險指引（Risk-informed）決策方法逐漸形成。美國核管會（NRC）管理導則RG 1.174［1］指出了開展風險指引決策需要滿足的五個關鍵原則，其中關于風險變化的原則為：當擬議變更導致堆芯損傷頻率或風險增加時，這種增量應很小且與核管會的安全目標政策聲明相一致。因此，作為其他風險指引活動的基礎，RG 1.174等導則中提出了一系列關于風險增量很小的風險接受準則。

現有運行核電廠采用堆芯損傷頻率（CDF）和大量早期放射性釋放頻率（LERF）來度量潛在的和早期的嚴重風險。多數風險指引活動中需要考慮活動引起的風險變化，對于風險變化的度量可以分為兩類，一類為諸如CDF、LERF、△CDF、△LERF等風險絕對變化量；另一類為諸如下行法（FV）重要度和風險增加當量（RAW）等風險相對變化量，它們采用CDF和LERF風險重要度來表征。

RG 1.174中關于“風險增量很小”的風險接受準則是基于NRC的安全目標政策聲明制訂的，并未考慮特定電廠的風險特征。非能動核電廠總的CDF在5×10-7/堆年量級，△CDF（風險變化）為1×10-6/堆年，甚至為1×10-7/堆年相對于電廠基準CDF來說不能再算作風險增量很小。對于LERF的接受準則也存在同樣的問題。

本文對非能動核電廠風險指引管理中的風險接受準則開展研究，為以后核電廠運行時風險指引應用活動的開展提供基礎，從而為非能動核電廠的安全水平的提高提供支持，同時也為我國核安全政策法規導則標準以及PSA技術應用提供參考。

1 運行核電廠風險指引管理中的風險接受準則的適用性

1.1 風險指引核電廠許可證基準變更的風險接受準則

RG1.174適用于現有運行的所有特定核電廠許可證基準變更，描述了風險指引決策的五項基本原則：

（1）滿足現行管理規定，除非這些變更與豁免申請明確相關。

（2）與縱深防御原則一致。

（3）保持足夠的安全裕度。

（4）當變更導致堆芯損傷頻率或風險增加時，這種增量應很小，且與NRC的安全目標政策聲明的要求相一致。

（5）應采用性能管理策略監測變更造成的影響。

針對風險增加量應很小的原則，RG1.174用CDF和LERF作為PSA風險接受準則的衡量基礎，并給出了一般性的風險接受準則，如圖1和圖2所示。

圖2 LERF的接受準則Fig.2 Acceptancecriteria of LERF

CDF的風險接受準則的含義為：

（1）如果變更明確表明CDF將降低，則可認為該變更滿足有關CDF的風險指引管理原則。

（2）如果所計算的CDF增量很小，如小于1×10-6/堆年（區域Ⅲ），則無論總CDF為多大，都可考慮進行該變更。若分析表明CDF將遠大于1×10-4/堆年，則應把重點放在找出降低CDF而不是增加CDF的措施上。這種情形可根據下面這些信息來確定：a.一定范圍的分析計算，如逐個電廠檢查（IPE）或逐個電廠外部事件檢查（IPEEE）已表明CDF明顯超過1×10-4/堆年；b.裕度分析表明有潛在的薄弱環節存在；c.該電廠的歷史經驗表明有潛在的安全問題。

（3）如果計算的CDF增量為1×10-6～1×10-5/堆年，那么只有在能合理地證明執行變更后的總CDF小于1×10-4/堆年（區域Ⅱ）時，才會考慮該申請。

（4）如果計算結果表明CDF增量大于1×10-5/堆年（區域Ⅰ），那么該變更申請通常不予考慮。

LERF的風險接受準則的含義與CDF類似，只是相應的數值降低了一個量級。在進行風險決策時，原則上我們要同時考慮這兩個準則。

從圖1可以看出，對于基準CDF為1×10-5/堆年的情況，區域Ⅲ對應的最大△CDF為1×10-6/堆年，即增幅為基準CDF的10%；針對“風險增量很小”，制訂的接受準則為CDF和LERF的絕對變化值而不是相對變化值。△CDF為1×10-6/堆年，與非能動核電廠的1×10-7/堆年的基準CDF相比，已不能看作是“風險增量很小”。

圖1 CDF的接受準則Fig.1 Acceptancecriteria of CDF

1.2 風險指引技術規格書優化的風險接受準則

《電廠特定的風險指引型技術規格書決策方法》RG 1.177［2］中給出的風險接受準則為：對于單一完成時間（CT）變更，其引起的ICCDP（堆芯損傷條件概率增量）應小于1×10-6，ICLERP（大量放射性早期釋放條件概率增量）應小于1×10-7。

對于技術規格書（TS）中的CT單次變更，進入CT的頻率是可知的，并且電廠系統、構筑物、部件（SSC）的配置也是確定的。同時，該變更不會對電廠CDF或者LERF產生永久的影響，因此無法直接應用RG1.174的風險接受準則進行判定。針對單次CT變更相關的風險評價，1版RG 1.177［3］給出的接受準則為：ICCDP小于1×10-6并且ICLERP小于1×10-7，或ICCDP低于1×10-5并且ICLERP低于1×10-6，同時具有可以有效降低風險增量來源的補償措施。

與風險指引電廠許可證基準變更接受準則類似，非能動核電廠進行CT變更時，由于其風險水平較低，所以即使CT變得很大，可能依然不會超過上述ICCDP和ICLERP的接受準則。同時，對于風險管理型CT，同樣可能出現多數CT達到30 d這一后撤時間限值時，依然沒有超過風險接受準則，也就是此時的風險接受準則失去了限制風險的意義。

1.3 風險指引在役檢查風險接受準則

《電廠特定的風險指引型管道在役檢查決策方法》RG 1.178［4］指出：風險變化的評估應適當地檢查項目數量的變化以及檢查技術改進的影響。在役檢查大綱變化時，應確保風險水平達到以下兩種要求。

（1）應確保每個系統引起的CDF和LERF累積風險影響分別低于1×10-7/堆年和1×10-8/堆年。

（2）應確保整個電廠的CDF和LERF累積風險影響分別低于1×10-6/堆年和LERF小于1×10-7/堆年。

2 非能動核電廠風險指引管理中的風險接受準則

由不同的風險接受準則分析可知，采用風險絕對變化量（如Birnbaum重要度、CDF、LERF及其變化量等）描述風險變化的方法在應用于非能動核電廠時會因其較低的風險基準值而不適用；采用風險相對變化量（如FV和RAW等）描述風險變化的方法則可以應用于非能動核電廠。與現有運行核電廠相比，非能動核電廠的CDF要低1～3個量級，LRF（或LERF）低1～4個量級。因此，本報告根據現有的風險指引許可證基準變更風險接受準則，研究適用于非能動核電廠較低風險水平的風險接受準則。

在制訂非能動核電廠風險管理中的風險接受準則時，我們需要考慮以下幾方面的問題：

（1）與政策聲明的一致性；

（2）與現有管理導則的一致性；

（3）對監管資源的需求；

（4）防止電廠壽期內風險水平的顯著下降；

（5）保持較大的安全裕量及與現有相對基準風險較高的運行電廠相比有更多的變更彈性空間；

（6）考慮不確定性的影響，若制訂過低的風險接受準則會被較高的不確定性影響，從而需要PSA精度的保證；

（7）電廠特定的風險特征；

（8）LRF在新電廠管理導則中是否適用。

2.1 風險接受準則可選方案

NRC工作人員在2009年發布了“新電廠由于其較低的風險水平在風險指引應用過程中遇到的問題及可能的解決方案”的白皮書，給出了應用于新電廠時的風險接受準則方案。主要有以下幾種（以RG 1.174為例）。

2.1.1 方案1：采用現有風險接受準則

此方案將現有RG 1.174及相關管理導則中的風險接受準則應用于非能動核電廠。如圖3和圖4所示，電廠許可證基準變更引起的風險變化通過RG 1.174中的五項關鍵原則和其中的風險變化絕對值準則來評估。

圖3 CDF的接受準則（方案1）Fig.3 Acceptance criteria of CDF（scheme 1）

圖4 LERF的接受準則（方案1）Fig.4 Acceptancecriteria of LERF（scheme1）

該方案的優點為：

（1）該方案保持了現有運行電廠與非能動核電廠風險變化接受準則的一致性；

（2）給非能動核電廠帶來更大的變更彈性空間。

該方案的缺點為：

（1）該方案與NRC的政策聲明中對新電廠設計提出的要求不一致，政策聲明中期望新電廠能夠達到更高的嚴重事故安全性能標準；

（2）基于非能動核電廠較低的CDF和LERF風險水平，采用該方案將會產生相對較大的風險增量（△CDF和△LERF）。如果非能動核電廠根據RG 1.174進行變更，則可能開展一系列變更甚至偏離其基準風險水平后仍未超過RG 1.174的風險接受準則。這與新電廠在其壽期應該具有一個較高的安全水平的期望相違背。

2.1.2 方案2：采用風險相對變化量

該方案建議RG 1.174及其相關管理導則的風險接受準則采用相對風險變化量。RG 1.174的五項關鍵原則依然有效，但圖1和圖2中的橫縱坐標將變成相對值，如圖5和圖6所示。采用風險相對變化量（如FV和RAW）進行風險變化度量的管理導則不做修改。

圖5 CDF的接受準則（方案2）Fig.5 Acceptancecriteria of CDF（scheme 2）

圖6 LERF的接受準則（方案2）Fig.6 Acceptance criteria of LERF（scheme 2）

該方案的優點是：用相對值來確保“風險增量很小”，能防止非能動核電廠類型新電廠的相對風險增加過大。

該方案的缺點是：

（1）與RG 1.174現有的基于絕對值風險變化度量方式不一致；

（2）可能會帶來工業界與NRC工作人員之間對CDF和LERF變更基準的分歧；

（3）要對現有管理導則及其修改大綱進行大的修改；

（4）會對現有運行電廠帶來影響；

（5）會引起現有運行電廠與新電廠的不一致。某一風險變化為1×10-7量級的變更對于現有運行電廠滿足接受準則，而相同的變更對于新電廠可能就不能滿足；

（6）基于RG 1.174接受準則通過審批的變更在該方案下可能變得不能接受。

2.1.3 方案3：降低現有電廠的風險接受準則

該方案建議RG 1.174及其修改管理導則的風險接受準則針對非能動的新電廠類型降低1到幾個量級。例如，圖1和圖2中的Y軸針對新電廠降低1到幾個量級，如圖7和8所示。采用相對值（如FV和RAW）進行風險變化度量的管理導則不做修改。

圖7 CDF的接受準則（方案3）Fig.7 Acceptancecriteria of CDF（scheme3）

圖8 LERF的接受準則（方案3）Fig.8 Acceptancecriteria of LERF（scheme3）

該方案的優點是：

（1）考慮了新電廠CDF/LERF值遠低于現有電廠風險水平，并調整了風險接受準則；

（2）與NRC的政策聲明中對新電廠設計提出的要求相一致：要求新電廠能夠達到更高的嚴重事故安全性能標準。

該方案的缺點是：

（1）與現有電廠相比新電廠在風險變更上的裕度降低；

（2）在某一特定許可證基準變更導致對公眾健康影響相同的情況下（如△LERF為4×10-8/堆年），同樣的變更應用于新電廠和現有電廠時，由于接受準則的不同而結果不同。

2.1.4 方案4：現有電廠和新電廠風險接受準則綜合考慮

該方案綜合考慮方案1、方案2和方案3的建議，有不同的組合方式。其中一種組合方案是新電廠在滿足現有風險接受準則的情況下，附加滿足一個新的基于相對風險變化量的接受準則，該準則相對現有準則更為保守。另一種組合方式是對圖1和圖2基準CDF和LERF下限（X軸左側）進行擴充，在新電廠風險水平情況下，不再使用階梯式風險接受準則，而采用相對風險接受準則，如圖9和圖10所示。

圖9 CDF的接受準則（方案4）Fig.9 Acceptancecriteria of CDF（scheme4）

圖10 LERF的接受準則（方案4）Fig.10 Acceptance criteria of LERF（scheme 4）

該方案的優點是：

（1）采用風險相對變化量；

（2）與NRC的政策聲明中對新電廠設計提出的要求相一致：要求新電廠能夠達到更高的嚴重事故安全性能標準。

該方案的缺點是：

（1）與RG 1.174現有的基于風險絕對變化量的度量方式不一致；

（2）與現有電廠相比新電廠在風險變更上的裕度降低；

（3）在某一特定許可證基準變更導致對公眾健康影響相同的情況下（如△LERF為4×10-8/堆年），同樣的變更應用于新電廠和現有電廠時，由于接受準則的不同而結果不同；

（4）需要對現有接受準則和相關大綱進行較大修改。

2.1.5 方案5：采用現有接受準則，并為新電廠建立一個基于LRF的風險接受準則

該方案建議現有運行電廠和新電廠均采用現有的RG 1.174及其修改管理導則中的風險接受準則，并為新電廠建立一個△LRF接受準則，該準則采用圖2關于LERF的接受準則，并降低1個量級，如圖11所示。

圖11 LRF的接受準則（方案5）Fig.11 Acceptance criteria of LRF（scheme 5）

該方案的優點是：

（1）與NRC的政策聲明中對新電廠設計提出的要求相一致：要求新電廠能夠達到更高的嚴重事故安全性能標準；

（2）與RG 1.174現有的基于絕對值風險變化度量方式一致。

該方案的缺點是：

（1）盡管較為保守的△LRF對風險變更進行了限制，但是依然會帶來CDF、LERF和LRF變化量相對于基準值較大的問題。

（2）需要對管理導則進行較大修改。

2.2 關于LRF的接受準則

由于新電廠的概率安全目標中，有關于LRF的安全目標，而現有風險指引管理中沒有關于LRF的風險接受準則，所以非能動核電廠風險指引管理中關于LRF的處理有以下三種方案。

2.2.1 方案1：繼續使用LRF

該方案建議在運行階段繼續使用LRF，采用該方案的優點是能夠與設計建設階段的風險度量方法保持一致，但需要制訂新的LRF風險接受準則。

2.2.2 方案2：繼續使用LRF，并在首次裝料時或之前增加LERF

該方案建議在整個電廠運行期間使用CDF和LRF，并在首次裝料時或之前增加LERF。該方案的優點是能夠與設計建設階段所使用的風險度量保持一致，同時在進行風險指引活動時風險度量與RG 1.174保持一致。繼續使用LRF可以為計算RG1.174所述的安全殼長期性能提供支持。但同時使用LRF和LERF會帶來一些混淆，并給業主帶來不必要的負擔。

2.2.3 方案3：在首次裝料時或之前將LRF轉換成LERF，之后停止使用LRF

該方案中建議在首次裝料時或之前開始使用LERF，在進行風險指引管理應用時不再需要計算LRF。該方案的優點是統一了目前運行和新建電廠的風險度量方法。缺點是：停用LRF后，將無法跟蹤監測設計認證階段建立的部分原始設計目標，同時無法使用LRF來協助研究安全殼晚期失效帶來的影響。LERF比較適合用于描述早期健康影響，而不能準確評價、充分評估其他社會風險，如陸地和水源污染、廠區附近人員的安置、區域和國家的經濟影響等。因此需要對RG 1.174進行修改，以明確包括安全殼性能指標要求。

2.3 非能動核電廠風險接受準則可行性方案

對于風險相對變化量（如FV和RAW等），建議非能動核電廠風險指引管理中的風險接受準則與現有運行電廠保持一致。

對于風險絕對變化量，如△CDF、△LERF等，考慮到新電廠CDF/LRF值遠低于現有電廠風險水平，及政策聲明中對于新電廠嚴重事故安全性能標準有更高的期望，建議適當收緊非能動核電廠風險指引管理中的風險接受準則，參考新電廠安全目標與現有運行電廠安全目標之間的比例關系建議降低一個量級。對于新電廠安全目標中采用LRF作為安全目標的問題，建議在開展風險指引PSA應用時采用2.2節所述方案1的方法。

因此對于非能動核電廠，在風險指引管理中風險接受準則如圖12和圖13所示。對于CT變更對應的風險接受準則，建議ICCDP小于1.0E-7，并重新命名ICLRP，ICLRP小于1.0E-8，或ICCDP低于1.0E-6并且ICLRP低于1.0E-7，同時具有可以有效降低風險增量來源的補償措施。

圖12 非能動核電廠風險接受準則（CDF）Fig.12 Acceptance criteria of CDF for passive PWR

圖13 非能動核電廠風險接受準則（LRF）Fig.13 Acceptancecriteria of LRFfor passive PWR

3 總結

本文針對非能動核電廠由于具有較低的風險水平而在適用現有管理導則時可能存在的問題展開討論。首先對現有風險管理中的風險接受準則進行分析，然后針對新電廠可能的風險可接受準則方案和現有接受準則的充分性進行描述，并對新電廠風險準則中存在的LRF問題進行研究。本文在上述研究基礎上給出了非能動核電廠風險指引管理中風險接受準則的可行性方案。