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福島核事故后核安全改進行動及安全要求研究

2022-03-26 02:23:24柴國旱楊志義王岳巍種毅敏
原子能科學技術 2022年3期
關鍵詞:核電廠設計

柴國旱,楊志義,肖 軍,王岳巍,丁 超,種毅敏

(生態環境部 核與輻射安全中心,北京 100045)

2011年3月11日,日本福島第一核電廠發生嚴重核事故,東部海域9級地震引發巨大海嘯,浪高達14~15 m,超出了福島第一核電廠所有機組的設計基準。地震導致廠外交流電源的喪失,海嘯水淹造成廠內電源和海水冷卻系統功能的喪失,無法有效帶出堆芯和乏燃料池的熱量。最終,福島第一核電廠的多個機組發生了堆芯熔化,氫氣爆炸進一步加劇了放射性物質向環境的大量釋放,在國際核事件分級表(INES)中被分類為最嚴重的7級,給世界核能發展帶來了深遠的影響[1]。然而,核能對于一些國家仍是保證能源供應的必然選擇,放棄核能似乎是不可能的[2]。目前全球有440多個核電機組在運行。對核安全的重新審視和反思,再次成為人類和平利用核能所面臨的關鍵問題。

近年來,國際上一直在汲取福島核事故的經驗和教訓,國際原子能機構(IAEA)于2015年出版了《福島第一核電廠事故-總干事的報告》[1],被國際上認為是“權威性、符合事實和均衡的評定,并涉及事故的原因、后果以及所汲取的教訓”。福島核事故后,IAEA等國際組織,以及美國、法國、日本等主要核電國家,開展了一系列的行動,包括核安全的檢查和再評估、核電安全改進,以及核安全法規標準的修訂等,以進一步提高核安全水平[3-6]。

中國在福島核事故后開展了核設施綜合安全檢查,結合福島核事故的經驗教訓及IAEA最新標準,提出了改進要求,開始編制和實施5年1次的核安全規劃,開展新建核電廠的安全要求文件編寫,推進完成核安全法的立法工作,修訂完成《核動力廠設計安全規定》(HAF102—2016),并正在開展相關核安全導則的編制工作。

在國內外修訂的核安全法規標準中,引入了一些新的安全理念和安全要求,但相應的具體實施準則尚未完全建立,如實際消除早期或大量放射性釋放、事故工況劃分、縱深防御概念、移動設施配置、商用飛機惡意撞擊等。本文結合近年來的實踐,針對部分新的核安全理念和要求在中國的發展和應用進行闡述和探討,梳理和總結當前在中國乃至國際上仍未解決的一些問題,并對后續核安全的發展方向進行討論。針對福島核事故的研究至今尚未結束,從中汲取經驗和教訓是一個長期的過程,本文的一些論述和觀點也可能會隨之修正和完善。

1 福島核事故教訓總結

福島核事故發生后,除日本外,多個核電國家和組織也開展了對事故的調查和經驗教訓的總結工作,比如美國、法國、中國,以及IAEA、美國核電運營協會(INPO)、世界核電運營者協會(WANO)等??傮w來說,大部分報告將福島核事故總結為技術(如設計基準、系統配置等)和非技術(如人員行為、組織等)兩方面的經驗教訓。IAEA于2015年出版的《福島第一核電廠事故-總干事的報告》,認為從福島核事故中汲取的經驗教訓分為核安全考慮因素、應急準備和響應、放射性后果、事故后恢復等4個方面。其中核安全考慮的因素包括外部事件的應對、縱深防御概念的使用、基本安全功能的維持、超設計基準事故應對和事故管理,以及監管有效性和人為及組織因素。本文僅探討核安全考慮的前幾個技術因素。

一般認為,在核安全技術方面,福島核事故中反映的不足包括以下幾個方面:

1) 對廠址特定外部災害以及可能引起的多機組影響評估不足,針對極端外部災害的準備不夠充分;

2) 無法應對長時間的電源喪失(喪失所有交流電),以及堆芯冷卻喪失(喪失最終熱阱);

3) 電力系統的可靠性和可用性不足;

4) 現場和廠外應急控制中心不足以應對外部災害和事故輻射;

5) 為保障安全殼完整性和降低放射性釋放所采取的設計和運行措施不足;

6) 嚴重事故監測和緩解措施不足,包括相關的程序和導則。

針對以上不足,從福島核事故中汲取的具體教訓如下。

1) 對自然災害的評估應足夠保守。一般主要基于歷史數據建立核電廠設計基準,可能無法充分代表外部自然災害的風險。即便可以獲得全面的歷史數據,也將由于觀察期相對較短,在預測自然災害方面仍然存在較大不確定性。

2) 考慮到認知的進步,應定期對核電廠安全進行重新評價,以采取必要的糾正行動或補償措施。

3) 在對自然災害進行評估時,應考慮多種自然災害同時或前后發生,以及對核電廠造成的疊加影響。還應考慮自然災害對同一廠址多個機組的影響。

4) 應考慮來自國內及國際的運行經驗,反饋得到的安全改進應盡快落實,還應對運行經驗反饋機制進行定期和獨立評價。

5) 縱深防御概念依然有效,但應進一步通過恰當的獨立性、冗余性、多樣性,以及內外部災害的應對,加強縱深防御所有層次。注重事故預防的同時還應注重事故緩解。

6) 必要的儀表和控制系統應在超設計基準事故期間保持可用,以便監測核電廠關鍵安全參數,并為人員操作提供支持。

7) 應設計足夠可靠的余熱排出系統,既能在設計基準事故又可在超設計基準事故下實現安全功能。

8) 應維持超設計基準事故下的包容功能,以防止放射性物質向環境的大量釋放。

9) 應開展完整的概率論安全分析和確定論安全分析,以確認核電廠應對超設計基準事故的能力,并具有高置信度。

10) 應保證事故管理措施的全面性和合理性,并持續更新。應在完整始發事件和電廠工況分析的基礎上制定事故管理措施,并考慮到多機組事故。

11) 培訓、演習和演練應考慮假想的嚴重事故工況以及事故管理中實際使用的設備,以保證操縱員盡可能做好準備。

2 國際主要核電國家核安全改進行動概述

2.1 美國

福島核事故后,美國短期特別調查專家組(NTTF)向美國核管理委員會(NRC)提交了“21世紀提高反應堆安全的建議”[5],認為雖然目前核電廠的運行和NRC的監管活動不會對公眾健康和安全造成迫在眉睫的即時風險,然而更加均衡的縱深防御概念的應用將提升法規體系的合理性、系統性和邏輯性,體現針對概率低但后果嚴重的事故應對能力的適當要求,從而顯著提升安全性。

NRC于2012年3月發布EA-12-049號命令(MSO)[7]和EA-12-051號命令(SFPI)[8],要求所有美國核電廠許可證持有者進行改進,實施策略和導則來緩解超設計基準外部事件,以應對長期喪失廠內固定交流(AC)電源,維持或恢復反應堆、乏燃料和安全殼的冷卻,并要求有可靠的乏燃料池(SFP)水位指示手段。最終于2019年9月9日正式生效了法規10CFR§50.155 Mitigation of Beyond-Design-Basis Events (MBDBE)[9],該法規主要技術內容涉及超設計基準事件的緩解策略和大范圍損傷管理策略兩個部分,并包括設備、培訓要求、乏燃料池監測等相關內容。

美國核能研究所(NEI)頒布了相應的技術文件[10-14],得到NRC的認可并在監管導則(RG)中得以體現。這些導則和技術文件的對應關系如下:

1) RG 1.226“應對超設計基準事件的靈活緩解策略”響應EA-12-049,技術文件為多樣化靈活的應對策略實施指南(NEI 12-06);

2) RG 1.227“寬量程乏燃料池液位測量”響應EA-12-051,技術文件為乏燃料池監測能力指南(NEI 12-02);

3) RG 1.228(初稿)“應對超設計基準事件的規程能力整合”響應EA-12-049,技術文件包括評估超設計基準事故響應人員和通訊能力指南(NEI 12-01)、增強超設計基準事故和嚴重事故的應急響應能力(NEI 13-06)以及超設計基準事故和嚴重事故應急響應程序和導則(NEI 14-01)。

目前,美國在運核電廠已完成針對MBDBE法規要求適應性的改造,新建核電廠針對MBDBE的措施需要體現在安全分析報告中。

2.2 日本

福島核事故后,日本根據國家要求停運所有核電機組,成立了獨立的監管機構NRA(Nuclear Regulatory Authority),如圖1所示,制定了新的安全法規標準。任何機組需要經過與法規標準的要求符合性審查后方可重新啟動。截至2021年11月,有27個機組申請法規符合性審查,其中10個機組已經重啟發電。

2012年9月NRA成立后,對核安全導則和監管要求進行了全面審查,并制定一套新的法規,以保護人員和環境。2013年7月,新的商用動力反應堆監管要求正式生效[15]。新的監管要求汲取福島第一核電廠事故中的教訓,考慮了日本嚴苛的自然環境條件,并符合IAEA的安全標準和要求。

與原來核安全法規標準相比,新的法規要求主要體現在3個方面,包括加強設計基準、明確嚴重事故措施以及提升地震和海嘯安全標準。圖2為福島核事故前后日本核安全法規要求對比。

圖1 福島核事故前后日本核安全監管體系對比Fig.1 Post-Fukushima change in nuclear regulatory framework of Japan

圖2 福島核事故前后日本核安全法規要求對比Fig.2 Comparison between previous and new nuclear safety requirements of Japan

對于設計基準的加強,日本要求所有對核電廠安全重要的系統、構筑物和部件(SSC)必須滿足相關的技術要求和標準。新的設計基準考慮了福島核事故的教訓,以及包括IAEA的最新核安全標準和要求在內的國際上對核安全的認知和經驗。新法規要求全面考慮了包括火山、臺風、森林火災,以及地震海嘯在內的自然災害,并要求加固防火措施,提升安全重要SSC的可靠性,加固廠外電源連接,以及保護最終熱阱相關設備等。

在預防嚴重事故方面,主要有以下新的要求:

1) 考慮的超設計基準事故包括未能緊急停堆的預期瞬態(ATWS)、喪失反應堆冷卻功能、喪失反應堆降壓功能、喪失最終熱阱系統以及喪失電源/水源等支持系統;

2) 在嚴重事故后預防安全殼失效方面,考慮安全殼的冷卻和降壓措施、堆芯熔融物的冷卻措施、預防安全殼直接加熱的措施和安全殼內氫氣控制措施;

3) 考慮反應堆廠房內的氫氣燃爆、乏燃料池的冷卻、停堆工況下的嚴重事故預防、安全殼失效后放射性后果的減輕措施;

4) 建立專用的安全設施以應對飛機的惡意撞擊。

在地震和海嘯方面,主要有以下新的要求:

1) 采用更嚴格的標準,將超過歷史記錄中最大的海嘯定義為“設計基準海嘯”,并根據設計基準海嘯采取防波堤等防護措施。

2) 進一步擴展高抗震等級的應用范圍,比如要求海嘯防護措施具有與反應堆壓力容器(RPV)相當的抗震S等級。

3) 采用更嚴格的能動斷層標準:將在晚更新世(12~13萬年前)之后有過地震活動的能動斷層納入地震設計中,對于在中更新世(超過40萬年前)階段的地震活動,有必要時應進一步研究。

4) 采用更精確的設計基準地震動的確定方法,如廠址地下結構的三維觀測。

5) 澄清對地震地面運動之外的位移和變形的要求,抗震S級別的構筑物不應在能動斷層暴露處建造。

2.3 法國

歐洲理事會在福島核事故發生后兩周左右決定對核電廠開展壓力測試,以評估地震、洪水、喪失電源及熱阱以及這些事件的組合對核電廠的影響,并考慮反應堆堆芯熔化的情況。隨后,西歐核監管者協會(WENRA)起草了相應規范,以使得每個成員國根據相同的基準要求對核電廠進行審查。法國設立首席委員會(COPIL)評估福島事故經驗及反饋,開展了補充安全評估(CSA),考慮了歐盟壓力測試的內容,并將其擴展至所有涉核設施。2012年1月,法國核安全局(ASN)得出的總體結論認為,沒有必要立即關停核設施,但需要進行改進提高核設施的安全性,以使其可盡快應對超出設計基準的極端情況。

對于核電廠,實施的改進主要包括以下方面。

1) 包括補水、供電、監測儀表在內的系統改進,以提升整個廠址電源喪失或熱阱喪失的應對能力。

2) 確立“堅固安全堆芯”概念,包括硬件資源和人員及組織措施,以便在極端情況下,防止燃料熔化或緩解其后果,以及減輕大量放射性釋放?!皥怨贪踩研尽痹O備必須能夠承受超設計基準自然災害,包括地震、洪水(包括大雨)、強風、閃電、冰雹和龍卷風等。此外,這些設備還必須能夠在喪失電源和喪失熱阱的情景下實現安全功能。

3) 加固核電廠應急資源的管理,以提高可靠性。

4) 建立核快速響應部隊(稱FARN或FINA),以確保受影響核設施能夠快速獲得場外應急援助。

目前,主要核電廠的改進分為3個階段[16]。

在2015年前完成第1階段,建立一些臨時的硬件資源、人員及組織措施,以應對超出設計基準的喪失所有電源和喪失所有水源的情況,并考慮廠址所有機組及整個事故持續時間。主要措施之一是建立核快速響應部隊,旨在24 h內可以在事故電廠部署額外資源。

第2階段從2016年至2021年左右,旨在補充和加強第1階段的安全措施。這一階段將補充一些現場永久設施,這也是“堅固安全堆芯”概念實施的第1階段。

第3階段從2019年開始,將完全完成“堅固安全堆芯”概念的實施,以應對CSA中考慮的最極端的情況。這一階段將基于十年安全審查來實施,900 MW類型反應堆核電廠將在第4次十年安全審查期間完成這些改進。

3 福島核事故后中國核安全改進行動

3.1 民用核設施綜合安全檢查

福島核事故發生后,自2011年3月至11月,中國對民用核設施開展了綜合安全檢查。檢查依據包括中國有效核安全法規、IAEA最新標準以及福島核事故經驗教訓,檢查內容主要涉及廠址選址過程中所評估的外部事件的適當性、核設施防洪預案和防洪能力評估、嚴重事故預防和緩解措施及其可靠性評估等11個方面。

檢查結論認為,中國的運行和在建核電廠基本滿足我國現行核安全法規和IAEA最新標準的要求,具備完備的應對設計基準事故的能力,也具備一定的嚴重事故預防和緩解能力,安全風險處于受控狀態。同時,檢查中發現的主要問題包括嚴重事故的預防和緩解問題、秦山核電廠的設計基準洪水位問題,以及海嘯對中國核電廠的影響問題。為進一步提高核電廠安全水平,確定了改進要求,分為短期、中期和長期3個階段[17],如圖3所示。

3.2 福島核事故后核電廠改進通用技術要求(試行)

針對民用核設施綜合安全檢查發現的共性核安全問題,國家核安全局組織編制了《福島核事故后核電廠改進行動通用技術要求(試行)》[18],以規范各核電廠共性的改進行動,解決我國核電廠在實施福島后改進措施過程中所采用技術的統一性問題,盡可能統一和協調各核電廠所采取的安全改進策略深度和廣度,為我國核電廠在福島核事故后開展改進行動提供實際指導。

3.3 外部事件安全裕量評估

2012年2月,國家核安全局要求運行核電廠進一步評估核電廠應對超設計基準外部事件的安全裕量,優化和落實改進措施,提高改進措施的有效性。

評估的內容包括地震(始發事件)、洪水(始發事件)和全廠斷電(安全系統隨后失效)。初步結果表明,抗震安全裕量不低于設計基準地震動的1.5倍;具有應對超設計基準洪水的安全裕量,屬于濕廠址的秦山核電廠300 MW機組改進措施完成后具有應對超設計基準洪水的安全裕量。針對全廠失電事故,各核電廠已經采取了較完善的應對措施,失電后蓄電池具備8 h以上的供電能力。

3.4 核安全規劃

《核安全與放射性污染防治“十二五”規劃及2020年遠景目標》(簡稱核安全規劃)于2012年10月經國務院批復,規劃結合全國核設施綜合安全檢查和日常持續開展的安全評價結果,系統分析了核安全工作中存在的薄弱環節,統籌規劃了9項重點任務、5項重點工程、8項保障措施,以確保進一步提高核安全水平,實現核安全、環境安全、公眾健康的目標。

2017年3月,國務院批復了《核安全與放射性污染防治“十三五”規劃及2025年遠景目標》。國家核安全局對十三五期間的核安全進行了統籌安排,提出了進一步汲取福島核事故經驗反饋,修訂《核動力廠設計安全規定》等任務。

圖3 中國的改進行動和技術措施情況Fig.3 Improvement action and technical measure for China

3.5 新建核電廠安全要求與核動力廠設計安全規定

為落實核安全規劃和核電安全規劃的安全要求,國家核安全局制定了《“十二五”期間新建核電廠安全要求》(簡稱安全要求)的初稿,該安全要求的編制依據中國現行核安全相關法律法規的要求,結合國際上最先進核安全標準,汲取了初步總結的福島核事故的經驗教訓、我國綜合核安全檢查成果以及其他國家和國際組織提出的改進要求。

2016年,IAEA發布了No. SSR-2/1 (Rev. 1),Safety of Nuclear Power Plants: Design,在2012年的版本上增加了福島核事故經驗反饋的內容。國家核安全局參照IAEA No. SSR-2/1 (Rev. 1),結合已經完成的“安全要求”初稿,對《核動力廠設計安全規定》(HAF102—2004)進行修訂,并于2016年10月正式發布《核動力廠設計安全規定》(HAF102—2016)[19]。

3.6 核安全導則與技術見解

《核動力廠設計安全規定》(HAF102—2016)提出了很多新的安全要求和安全理念,IAEA已經或正在出版一些技術文件或導則對具體實施這些要求和理念給出指導,如IAEA TECDOC-1791、SSG-2等[20-21]。目前,國家核安全局已參考IAEA相關導則,修訂完成一部分核安全導則。除此之外,國家核安全局還頒布了一系列技術文件或技術政策對一些具體問題闡明了技術觀點。目前還有一些核安全導則與技術見解的編制工作仍在進行中。

4 后福島時代中國核安全理念及要求研究

福島核事故后,中國加快完成了核安全法的立法工作,2018年核安全法正式實施。中國逐步建立了一套完整的金字塔結構的核安全法規標準體系,一些核安全理念和要求也基本得以確立。本文對已經建立的核安全理念和要求進行了闡述,并對一些尚未完全解決的技術問題進行了研究和探討。

4.1 新的核安全目標

福島第一核電廠的嚴重核事故并未引起因輻射導致的人員死亡和患癌風險的明顯增加,但大量放射性物質的釋放,造成了嚴重的環境污染、巨大的經濟損失和社會影響,這也是不可接受的。因此,之前提出的一些安全目標(如兩個千分之一)可能并不足夠[22]。中國采納了歐洲提出并寫入IAEA安全要求的實際消除早期或大量放射性釋放的安全目標,在核安全規劃以及HAF102—2016中均明確提及,其內涵與IAEA保持一致[23]。

在核安全導則《核動力廠確定論安全分析》及《“華龍一號項目”融合方案核電項目核安全審評原則》中對實際消除的范圍、對象,以及輔助概率判斷值(10-7)進一步予以明確。 實際消除早期或大量放射性釋放是一個高層次和總體的安全目標,與縱深防御、設計基準事故及安全系統、設計擴展工況及對應的安全設施均相關,需要確定論和概率論兩方面的分析論證。

4.2 安全理念

4.2.1縱深防御加強 福島核事故后,核能界對核電廠縱深防御體系進行了梳理與反思,確認了縱深防御對于核電安全的重要性,提出了發展與完善縱深防御概念的一些考慮。中國借鑒IAEA的相關理念,縱深防御的加強主要包括兩個方面。

一是縱深防御體系的調整(表1)。在保持原來5個層次的基本框架不變的情況下,將第4個層次細分成兩部分,用于應對設計擴展工況,同時把第5個層次加強,用于針對剩余風險。設計基準事故需通過保守分析證明滿足安全要求;設計擴展工況可通過現實分析表明滿足安全要求;補充安全措施(如移動設備)用于極端工況下盡量減輕剩余風險的后果。

表1 縱深防御層次的加強Table 1 Enhanced defence in depth level structure

二是縱深防御各層次間獨立性的加強。與IAEA安全要求一致,HAF102—2016要求縱深防御的各層次之間必須盡實際可能地相互獨立,避免1個層次防御的失效降低其他層次的有效性。同時,用于設計擴展工況的安全設施(如用于減輕燃料熔化事故后果的設施)應盡實際可能地與安全系統獨立。中國在何為“盡實際可能”方面進行了大量的探討。一方面,認為加強縱深防御各層次間獨立性有利于提高核電廠安全水平,一些系統和設備應保持獨立,如嚴重事故下余熱導出系統、重要參數的監測儀表和電源等;另一方面,獨立性不可能無限制的加強,比如對于非能動的屏障,如壓力容器、安全殼等,不同層次之間保持獨立是不現實的。針對具體的堆型設計,縱深防御各層次間的獨立性要求不應是完全相同的,這取決于設計理念等因素,需要具體的分析與討論。

4.2.2風險指引的應用 中國一向重視概率安全分析(PSA)技術在核安全監管、設計及運行中的應用。一方面,概率安全分析技術可以作為確定論的重要補充,對總體安全進行評價,并識別薄弱環節指導改進;另一方面,基于性能、風險指引的核安全監管體系,有效利用了有限的監管資源,改善了核安全監管的效率和有效性,并兼顧了安全性和經濟性。在運行方面,中國還在嘗試在技術規格書、維修規則等方面加強風險指引型的應用。

4.2.3合理可達到的盡量高 安全是核能發展的前提和生命線,而經濟性是核電發展的基礎,安全與發展的平衡一直是核能行業爭論的問題。建議在核電廠安全設計中倡導合理可達到的盡量高(AHARA)的核安全理念,該理念是參考輻射防護合理可行盡量低(ALARA)和英國核安全風險合理可行盡量低(ALARP)提出的。該理念兼顧了安全和發展,倡導在達到法規要求水平的基礎上,應采取一切在工程上合理可達到的現實有效的措施,使核電廠達到更高的安全水平[24-25]。中國在實踐中一直在倡導這種理念,福島核事故發生之前,盡管沒有強制要求,已經有較多電廠主動采取專用措施以緩解嚴重事故,如陽江核電廠3、4號機組在設計上采用了堆內熔融物滯留(IVR)的策略?!昂侠砜蛇_到的盡量高”原則是未來核安全持續改進的動力和基礎,將有利于促進采用最新技術和研究成果持續提高核安全,并通過總結核安全改進實踐和經驗完善核安全要求。

4.3 安全要求

圖4 設計中考慮的核電廠狀態Fig.4 Plant state considered in design

4.3.1工況劃分 HAF102—2016調整了工況劃分,采用了設計擴展工況的概念,目的是將原來的一部分超設計基準事故(BDBA)納入設計考慮范圍,并對相應安全設施提出設計要求,提高電廠應對比設計基準事故(DBA)更嚴重的事故的能力。在設計中考慮的電廠狀態如圖4所示,習慣上,業界將DEC劃分為DEC-A(沒有造成燃料明顯損傷)和DEC-B(堆芯熔化)。然而,設計擴展工況不可能包含所有的BDBA,在DEC之外還應有一部分工況,一個可行的做法是將DEC之外的工況列為剩余風險,無需在設計中進行考慮,而是通過在電廠設計中加強縱深防御的各個層次的防御能力以及事故管理措施來應對??紤]剩余風險的電廠運行狀態劃分如圖5[26]所示。

圖5 考慮剩余風險的核電廠狀態Fig.5 Plant states incorporating residual risk

核安全導則《核電廠確定論安全分析》以及“審評原則”給出了選取DEC的原則性要求,并給出了典型的DEC清單。DEC分析可以采取現實的模型和最佳估算的方法。從技術驗收準則的角度,DEC-A和DEC-B分別應保證燃料不發生損傷和維持安全殼完整性。在放射性后果方面,DEC-A應滿足非居住區邊界30 d內有效劑量小于10 mSv。然而,仍有一些具體準則尚未確定,包括采用何種定量的發生頻率值作為截斷值來篩選DEC序列仍在討論之中,另外,DEC-B的放射性后果驗收準則與輻射防護行動等多種因素相關,也尚未確定。

4.3.2安全分級和設備可用性 根據HAF102—2016,用于設計擴展工況的安全設施屬于安全重要物項的一部分,需保證其可用性和可靠性。然而,目前仍存在一些爭論,從確定論的角度,如果不針對DEC安全設施提出更高的要求,很難保證應對DBA的安全系統失效而DEC發生時DEC安全設施仍可用。從概率論角度,DEC發生概率更低,對于DEC安全設施的要求也應相應降低。目前,在實踐過程中,國內傾向于后一種做法,DEC安全設施可以非安全級,但應論證相應環境條件下可用,此外,應滿足設計基準地震的可用要求。

4.3.3商用飛機惡意撞擊 2001年的“9·11事件”引起了對核電廠商用飛機惡意撞擊的關注。HAF102—2016中提出:如果核動力廠所處的地形條件使其有可能遭受商用飛機的惡意撞擊,則設計上應考慮這種撞擊的影響。評價結果應表明,設計可以維持反應堆堆芯的冷卻或安全殼的完整性,以及乏燃料的冷卻或乏燃料池的完整性。

在具體實施方面,國家核安全局制訂了相關的技術政策,分別給出了對于新建核電廠和運行核電廠的具體要求。對于新建核電廠應在設計上進行考慮,運行核電廠主要依靠事故管理手段對飛機撞擊的后果進行緩解。

4.3.4移動設備配置 福島核事故反映出靈活的移動設備的重要性。一些國家開始研究和編制對于移動設備的具體要求,如美國的多樣化靈活的應對策略(FLEX)等。在設計上,HAF102—2016要求“對多機組廠址,設計必須適當考慮特定危險同時影響廠址上若干或所有機組的可能性”。《福島核事故后核電廠改進通用技術要求(試行)》認為“核電廠目前可依據兩臺機組同時發生事故工況的情形,研究分析核電廠的應急響應能力”。在移動設施方面,要求“多堆廠址需考慮配備至少兩套設備”,對于移動電源,“多堆廠址應配備至少兩套設備,其中至少1套考慮1臺低壓安注泵或1臺輔助給水泵的負荷”。

目前國內有多個廠址涉及多機組問題,通常1個廠址建造4~6臺機組。在WANO評估中,有專家對國內一些基地提出了相關的問題。事實上,這也是業界一直在討論的問題[24]。中國核電廠址環境比較好,發生極端超設計基準外部災害的概率很低;此外,中國核電廠的設計普遍較新,具有較強的應對全廠斷電工況能力;最后,福島核事故后,核電廠嚴重事故預防和緩解能力進一步加強,除本電廠移動設備外,還可以通過核電集團救援中心、不同集團間互相支援、非核應急設備支持等措施,提高多機組核電廠址的事故應對能力。因此,針對中國核電廠的特點,如何恰當地配置移動設備,是一個需要深入研究的課題。

5 總結與展望

IAEA前總干事天野之彌指出,任何國家都沒有理由對核安全感到自滿。導致福島第一核電廠事故的一些因素并非日本獨有。持續的提問和從經驗中學習的開放性是安全文化的關鍵,對參與核電的每個人都至關重要。安全永遠是第一位的。福島核事故經驗和教訓的總結將是一個長期的過程,十年來,中國在核安全方面采取了一系列的行動,提出了更高的核安全要求和標準,核安全水平得到大幅度的提升,這一點得到了國際的認可[27]。

本文對福島核事故后主要核電國家,包括美國、日本,法國、中國采取的行動和修訂的法規要求進行了總結和回顧,對一些新的核安全理念和要求在中國的發展和應用進行了闡述和探討,并對后續核安全發展方向提出了建議??偨Y來看,美國認為福島核事故前的法規要求已較為完善,為進一步提升安全性,發布了新的針對超設計基準事件的法規要求MBDBE,在運核電廠已完成針對MBDBE法規要求適應性的改造,新建核電廠針對MBDBE的措施需要體現在安全分析報告中。日本成立了獨立的監管機構NRA,制定了新的安全法規標準,在嚴重事故、商用飛機惡意撞擊等方面有所加強。法國已經完成了安全檢查要求中的中期階段改進,未來還將持續改進。IAEA和WENRA均制定了新的要求文件,在核安全目標、理念方面有新的認識,并被多個國家所采納和使用。

在中國,新的核安全目標和高層次安全要求已經確立,對一些具體的安全要求和準則仍在探討過程中。后續應結合國際新的要求或實踐以及國內核電的實際情況,編制具體安全要求的指導性文件,建立完整、自洽、可行的核安全法規體系,如促進概率論與確定論理念的有機結合,建立實際消除的具體內涵與評價準則、縱深防御層次獨立性的評價準則、堆芯熔化的設計擴展工況放射性后果準則、超設計基準外部事件的設計準則和要求,明確各堆型及廠址移動設備的數量及配置等。

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