核动力厂设计安全规定

1、核平安法规体系讲座环保部核与辐射平安中心汤搏2021年6月.版本的变化(HAF0200)，1986年由国家核平安局发布。HAF102，1991年由国家核平安局发布，有15个平安导那么支持： HAD102/01，1989年发布； HAD102/02，1996年修订； HAD102/03，1986年发布； HAD102/04，1986年发布； HAD102/05，1989年发布； HAD102/06，1990年发布；.续 HAD102/07，1989年发布； HAD102/08，1989年发布； HAD102/09，1987年发布； HAD102/10，1988年发布； HAD102/11，199

2、6年修订； HAD102/12，1990年发布； HAD102/13，1996年修订； HAD102/14，1988年发布； HAD102/15，1990年发布。.HAF102，2004年由国家核平安局发布，目前已公布了三个平安导那么： HAD102/16； HAD102/17； HAD102/15 。 下面的引见主要基于最新版.范围 适用于发电、供热或海水淡化等采用水冷反响堆的陆上固定式热中子核动力厂； 论述实现核动力厂平安运转和防止或减轻能够危及平安的事件后果所必需满足的设计要求； 用确定论和概率论的方法对核动力厂进展全面的平安评价，以确定满足了这些平安要求。.平安目的 总的核平安目的：在

3、核动力厂中建立并坚持对放射性危害的有效防御，以维护人员、社会和环境免受危害。 总的核平安目的由两个详细的目的所支持： 1辐射防护目的：保证在一切运转形状下核动力厂内的辐射照射或由于该核动力厂任何方案排放放射性物质引起的辐射照射坚持低于规定限值并且合理可行尽量低，保证减轻任何事故的放射性后果。 2技术平安目的：采取一切合理可行的措施防止核动力厂事故，并且一旦发惹事故时减轻其后果；对于在设计核动力厂时思索过的一切能够事故，包括概率很低的事故，要以高可信度保证任何放射性后果尽能够小且低于规定限值；并保证有严重放射性后果的事故发生的概率极低。.对平安目的的了解 不排除人员遭到有限照射，也不排除放射性物

4、质向环境的有限释放，但必需符合限值； 在符合限值的条件下，还必需贯彻合理可行尽量低的原那么； 核动力厂不保证绝对的平安，而是控制风险： 风险=事件发生的概率事件的后果 一切的辐射源都必需处于严厉的控制之下。.案例:核动力厂的风险程度美国核管会在其平安目的的政策声明中提出: 由于核电厂运转导致其周围居民立刻死亡的风险不超越一切能够导致其死亡的社会风险的千分之一； 由于核电厂运转导致其周围居民患癌症的风险不超越一切能够导致其患癌症的社会风险的千分之一。 研讨阐明，核电厂的大规模放射性释放频率低于10-6/堆年即可满足这两个风险目的。.纵深防御概念 纵深防御概念要求将平安有关的全部活动均置于多重防御

5、措施之下，在核动力厂的设计上，总体存在下述五层防御层次： 1防止偏离正常运转和防止系统失效； 2检测和纠正偏离正常运转形状； 3经过固有平安特性、缺点平安设计、工程平安设备和规程控制设计基准事故的后果，并将核动力厂带到平安停堆形状； 4利用一切可行的手段减轻超设计基准事故的后果，保证放射性释放尽实践能够的低； 5由应急措施来减轻放射性释放所导致的放射性后果。.续 纵深防御概念在设计中的另一个典型运用是多道屏障： 燃料基体 燃料包壳 反响堆冷却剂系统压力边境 平安壳.平安管理要求 设计的平安管理是保证核动力厂平安的一个重要方面，平安管理要求将平安确定为一切从事平安活动的单位的最优先责任。平安管理

6、要求对如下方面提出了原那么： 管理责任 设计单位必需遵照： 1明确划分职责、权限范围、联络渠道； 2一切层次拥有足够的受过适当培训并技术合格的人员； 3明确不同设计部门之间的接口，并明确设计单位、用户、设备供货商、建造单位和其他承包商之间的接口； 4制定并严厉遵守完备的程序； 5定期审查、监视和监查与平安有关的设计事项； 6坚持良好的平安文化。.续设计管理 设计管理要保证：1平安重要的构筑物、系统和部件在核动力厂整个设计寿期内具有适宜的性能；2满足了营运单位的要求，提供了充分的平安设计资料和运转支持性信息；3思索了确定论和概率论平安分析的结果；4采用了合理的设计措施和实际，使放射性废物的产生最

7、小化。阅历证的工程实际 在核动力厂的设计中，应特别留意：1采用经同意的最新或适用的规范；.续2采用未阅历证的设计或设备时，必需有适当的支持性研讨方案，或借助其他相关的运用证明其平安性是适宜的；3选择设备时要思索到其误动作和缺点方式，要优先选择具有可预见和了解机理缺点方式的设备。运转阅历和平安研讨 设计中要充分思索运转阅历和平安研讨的成果。平安评价 平安评价必需成为设计过程的一部分，经过平安评价证明设计满足了平安要求。.续平安评价的独立验证 在平安评价结果提交核平安当局前，营运单位组织未参与相关设计的个人或团体对平安评价进展独立验证。质量保证1对核动力厂的设计管理、执行和评价必需制定质保大纲；2

8、设计、变卦或改良必需遵照适宜的工程规范和规范所确定的程序；3必需由独立于原设计的人员或团体进展验证或核实。.主要技术要求 纵深防御要求 纵深防御概念在设计中的详细表达可以包括如下方面： 1提供多重的实体屏障，防止放射性不受控制地向环境释放； 2保守和高质量地设计和建造，将核动力厂的缺点和偏离正常运转减致最小； 3利用固有平安特性例如失电后控制棒自动掉落和自然循环和专设平安设备控制假设始发事件后核动力厂的行为； 4经过平安系统的自动触发和支配员的动作提供核动力厂的附加控制，应使假设始发事件早期内支配员的动作尽量减少； .续 5尽实践能够提供控制事故过程和限制其后果 的设备和规程； 6提供多种保证

9、控制反响性、排出余热和包容放射性的手段，以保证各道屏障的有效性并减轻假设始发事件的后果。 设计要保证纵深防御的第一，至多第二层次可以阻止假设始发事件晋级为事故工况。要保证要挟屏障完好性和屏障失效的情况尽量减少，防止一道屏障的失效导致另一道屏障的失效。.续平安功能核动力厂的根本平安功能可以划分为如下三项：1控制反响性；2排出堆芯热量；3包容放射性物质和控制运转排放，以及限制事故释放。 通常还要根据核动力厂的特点将三项根本平安功能划分为更多详细的平安功能。 近些年来，在核动力厂的根本平安功能方面出现了一些新的观念，如提出将核动力厂的形状监测也作为根本平安功能之一。. 事故预防和核动力厂平安特性核动

10、力厂的平安特性可分为如下几类：1利用固有平安特性使核动力厂在假设始发事件后不会产生艰苦影响，或只产生趋向于平安形状的变化；2在假设始发事件后，核动力厂借助于非能动平安设备或延续运转的平安系统即可控制事件，使核动力厂趋向于平安；3借助于对假设始发事件呼应的平安系统使核动力厂趋向于平安；4借助于专门规程使核动力厂在假设始发事件后趋向于平安。.续 从这些平安特性可以看出，其重要性无疑是从上往下陈列的。 核动力厂在设计时应尽量选择高重要性的平安特性，但这个选择需求在合理可行的条件下到达。案例：不同核电厂的平安特性 目前国内的核电厂：主要的平安特性是3和4； 美国AP600和AP1000核电厂：平安特性

11、2； 未来的高温气冷堆：有能够实现平安特性1。.辐射防护和验收准那么 必需为核动力厂确定放射性验收准那么，这些准那么应遵守下述原那么： 1高概率事件，放射性后果应该很低；而放射性后果较高的事件，那么其发生概率应该很低； 2为操作方便，通常仅列出有限数目的几组准那么，并与核动力厂的运转形状相对应：正常运转、估计运转事件、设计基准事故和严重事故。 案例： 1CANDU堆型的验收准那么是与放射性直接关联的； 2为了分析方便并留有裕度，压水堆通常还确定了许多次级准那么，如DNBR、大破口失水事故的四条验收准那么等。.核动力厂设计要求这部分内容给出了核动力厂设计的主要技术要求。 平安分级 平安分级是核设

12、备为提高构筑物、系统和部件的可靠性程度所采取的一个重要措施有别于普通工业设备。 目前平安分级通常采用确定论方法。本规定还提出适当思索概率论和工程判别，同时思索以下要素： 1该物项要执行的平安功能； 2未能执行其功能的后果； 3需求该物项执行某一平安功能的能够性； 4假设始发事件后需求该物项投入运转的时辰或继续运转时间； .续案例：确定平安分级的一些法规和规范 美国国家规范ANSI51.1； 法国RCC-P； 中国HAD102/03； 美国联邦法规10CFR50.69思索了概率论的平安分级要求。 普通来说，对构筑物通常进展抗震分类抗震I类、抗震II类和非抗震类，而对机械和仪表、电器部件进展平安分

13、级机械部件的平安1、2、3级和非平安级，仪表和电器部件的IE级和非IE级，美国和法国的平安级机械和仪表、电器部件都是抗震I类和质量分组。.总的设计基准 为了保证核动力厂的平安，在设计上要确定核动力厂需求思索的各种情况，即设计基准。对列入设计基准的情况，通常要采用保守的方法来设计。为进一步改良平安程度，现代核动力厂通常还要思索严重事故，严重事故可用现实方法思索： 1核动力厂形状分类： 通常分为正常运转、估计运转事件、设计基准事故和超设计基准事故。 2假设始发事件： 包括内部事件和外部事件。内部事件的例子有设备缺点如管道破裂及所导致的压力、湿度、温度、水淹、放射流、飞射物和管道甩击等、火灾和爆炸等

14、。外部事件的例子有地震、洪水、风暴、海潮和飞机坠毁等。假设始发事件的后继效应应视为事件的一部分。.续3厂址特征： 厂址特征包括人口、气候、水文、地质和地震等，也包括核动力厂可依赖的外部效力，如电力供应和消防等。厂址特征的许多方面也可作为外部事件的输入。4设计规范： 设计规范应该是最新的或当前适用的，并经过国家核平安监管部门认可。5设计限值： 要确定在各种核动力厂形状下与构筑物、系统和部件的物理参数相顺应的设计限值。6运转形状：.续 毫无疑问，虽然核动力厂设置了诸多的平安系统，但运转过程中恣意超出答应范围或平安系统随意处于不可用形状并不能保证平安，所以必需为核动力厂的运转确定一套要求，如平安系统

15、整定值、系统的运转限制条件等，这些要求集中表达在运转限值和条件即技术规格书中。7设计基准事故： 设计基准事故从假设始发事件清单得出，目的是为核动力厂的构筑物、系统和部件确定一套设计条件。 设计基准事故=假设始发事件+单一缺点，通常可将假设始发事件分类，取包络，并不需求对每一个假设始发事件进展分析。 .续 8严重事故： 为了进一步提高平安程度，现代核动力厂在设计中通常还需思索严重事故。严重事故的思索方式通常是采用概率论、确定论和工程判别结合的方式对超设计基准事故进展研讨，确定能够导致堆芯严重损坏的事故序列，采取合理可行的措施加以对付。 对付严重事故的措施包括必要的设计修正、增设专门系统、尽能够利

16、用现有系统包括平安级和非平安级、运用暂时系统或其他机组的支持，以及专门的规程如SAMG等。.构筑物、系统和部件的可靠性设计 除采用平安分级等方式提高部件可靠性外，还需在设计中采取其他措施来提高构筑物、系统和部件的可靠性： 1共因缺点： 采取多样性、多重性和独立性原那么防止共因缺点。 2单一缺点准那么： 在设计基准事故的分析中，应保守地假设在对付某一假设始发事件的平安系统或设备中发生了一个随机鼓障。随机缺点的后继效应应视为缺点的一部分。 通常在24小时内思索一个能动部件的随机缺点，在24小时以后可以思索一个能动部件或非能动部件的缺点。. 3缺点平安设计： 部件的设计应该在部件发生缺点时处于对平安

17、有利的形状。4辅助设备： 辅助设备应具备与其所支持的平安系统相当的可靠性。5设备停役： 必需思索设备的维护、实验、检查和修缮对平安的影响，为其确定合理的时间。在役实验、维护、修缮、检查和监测的措施 为了坚持和确认构筑物、系统和部件具有所要求的功能和可靠性，设计上要使其具有整个寿期内进展标定、实验、维护、修缮或改换、检查和检测的才干。.设备鉴定 要经过设备鉴定确认设备和部件可以在整个寿期内在估计环境条件下执行其功能。设备鉴定普通包括环境鉴定和抗震鉴定，思索的要素有振动、温度、压力、辐照、湿度、放射流冲击和电磁干扰等。 老化 虽然设备鉴定中包含了老化要素，但设计上还应思索为老化留出裕量如构筑物、系

18、统和部件等和监视、评价措施。 优化运转人员操作的设计 为减少人为过失，应为支配员提供“友好的人机界面；提供全面的，但易了解的信息。应把短时间内需求支配员干涉的要求降致最低。实践上，在核动力厂一切能够产生人机关系的位置都应按人机工程学设计。.案例1某核电厂开关柜设计不合理，做清洁任务时不测触发停堆；2控制台面的操作搬手设计，足够的间距以防止误碰其他搬手；3日本核电厂的“指差称谓制度。.其他设计思索1核动力厂设计要保证含有易裂变或放射性物质的系统在一切运转形状和设计基准事故下应具有足够的平安性；2设计中必需思索核燃料和放射性物质运输和包装的需求；3核动力厂需设置足够的，具有醒目的志的平安撤离道路，

19、以及照明、通风等设备，要设置事故报警、通讯等手段；4必需严密控制出入口；5要思索系统的相互作用；6要思索电网和核动力厂的相互作用；7要思索退役需求，将放射性物质的产生最小化。.平安分析 平安分析的目的是确认核动力厂在各种形状下满足了对应的验收准那么。平安分析包括确定论和概率论方法。 1确定论方法：所谓确定论的平安分析方法，就是针对一套确定的始发事件清单，采用一套保守的假设和方法，以验证满足了特定的验收准那么。 2概率论方法：概率论方法具有许多独特的优势，例如它可以定量地评价核动力厂的风险程度；对核动力厂的设计进展平衡，以确认没有明显的薄弱环节；定量地评价平安改良方案的收益等。 近年来，概率论方

20、法在核动力厂的运用越来越广泛，如平安分级、技术规格书的修正、在役检查和定期实验、维修大纲确实定等等。.核动力厂系统设计要求反响堆堆芯和相关设备1反响堆堆芯的设计要保证在各种运转和设计基准事故工况下维持必要的构造稳定性，不产生显著的堆芯损坏，不危及反响堆冷却剂系统压力边境的完好性在非一回路破口情况下以及维持堆芯的可冷却性；2燃料元件要思索到各种劣化要素，如膨胀、辐照、外压、内压、压力和温度变化、化学腐蚀、机械和流致振动等。案例： 1压水堆燃料组件采用自持性设计，当燃料包壳塌陷时，那么保守地假设燃料组件失去包容性； 2CANDU堆型燃料组件采用包壳坍塌式设计。.续3必需设置至少两套不同原理的停堆系

21、统，其中至少一套可使反响堆快速进入足够深度的停堆形状，至少一套在堆芯具有最大反响性的情况下使反响堆进入足够深度的、高可靠的停堆形状。 平安停堆的定义：反响堆次临界、余热在排出、坚持了放射性包容。案例： 压水堆核电厂的设计中，控制棒系统可使反响堆快速进入热停堆，而硼化系统包括安注可使反响堆进入冷停堆形状。.续反响堆冷却剂系统1反响堆冷却剂系统要可以接受一切运转形状和设计基准事故下的各种荷载；2反响堆冷却剂系统要思索各种劣化要素,如蠕变、疲劳、化学腐蚀、辐照、侵蚀和老化等；3反响堆冷却剂系统要可以实施在役检查、监视、走漏探测等；4核动力厂的设计要保证可以一定的速率从堆芯排出余热包括严重事故条件下；

22、5核动力厂要可以在反响堆冷却剂丧失时提供应急堆芯冷却；6在核动力厂的各种形状下包括严重事故要可以将余热可靠地排向最终热阱。.平安壳系统 平安壳系统的主要作用是构成包容放射性的一道屏障，实践上为了完成应急堆芯冷却功能，平安壳也是必不可少的。平安壳系统除密封的构筑物外，还包括控制温度和压力，及控制放射性产物和可燃气体的系统和设备。 平安壳系统的主要设计方面包括： 1平安壳的构造强度由设计基准事故产生的压力、温度、飞射物等确定，同时思索外部事件。平安壳还必需思索严重事故情况下的包容性。平安壳应该具备役前和在役进展压力实验的才干。案例：压水堆的平安壳设计压力和温度通常由LOCA和MSLB事故分析确定，

23、而CANDU堆型平安壳的设计压力和温度由LOCA事故确定。.续2平安壳的走漏率不能超越规定限值。对新一代核动力厂，要设计第二层包容壳，以搜集和有控制地释放放射性走漏物。平安壳还必需思索严重事故情况下控制放射性释放的才干。平安壳的走漏率应能进展役前和在役实验。案例：压水堆平安壳的设计走漏率通常为0.3%/天，新一代核电厂可到达0.1%/天如AP1000。3平安壳贯穿件、隔离和气密闸门的设计要求和平安壳总体要求一致，平安壳的贯穿件数目应尽能够的少，平安壳的隔离在事故工况下应能自动完成，气密闸门的双道气密闸门应该相互联锁。平安壳贯穿件、隔离和气密闸门还应思索严重事故工况下包容性要求。.(4)平安壳内

24、部构造 平安壳内部隔间之间应提供足够的通道，以坚持气流畅通，防止事故产生的压差损坏内部构造，防止可燃气体的聚集。内部构造也应思索严重事故的效应。5平安壳必需具有排出设计基准事故下热量的才干，以维持平安壳的构造完好性。平安壳也应思索严重事故工况下的排热问题。6平安壳要设置控制可燃气体和对放射性产物进展净化的设备，也应思索严重事故工况下可燃气体和放射性物质的控制。案例：目前美国、欧洲和IAEA均要求思索100%的堆芯锆水反响。.续 7设计上要思索平安壳内的覆盖层和涂层在事故工况下的零落对平安系统的影响。案例：原来平安壳地坑滤网的堵塞率思索为50%，最新的研讨成果和瑞典一核电厂发生的平安壳内的管道破

25、裂事件结果阐明，50%堵塞率的假设并不保守。目前美国和法国都在要求对这个问题进展专门的评价并采取改良措施。.仪表和控制 1核动力厂应设置在一切形状下对核动力厂变量和系统进展全程监测的仪表，并将各种变量控制在规定范围内的控制手段。同时应设置监测影响裂变过程、堆芯完好性、反响堆冷却剂系统和平安壳完好性的主要变量的仪表，以及严重事故期间确定核动力厂形状和为事故管理提供必要信息的仪表。 2控制室应在各种核动力厂形状下可以采取必要的措施，使核动力厂前往平安形状。必需为控制室内的人员提供必要的防护。 3辅助控制室应与控制室实现电气分隔和实体隔离，并在控制室丧失功能时使反响堆进入并坚持停堆形状，排出余热并监测核动力厂形状。.续4当在平安重要系统中采用计算机时，必需对硬件和软件进展V/V，系统的可靠性程度必需与平安重要性相顺应。5各种平安动作必需是自动的，在估计运转事件和设计基准事故后一段合理的时间内不需求支配员干涉。6维护系统要能自动触发系统动作，单一缺点不能导致维护功能的丧失，应具备运转时的定期可实验性。7假设在维护系统中采用了计算机，应运用最高质量和最正确实际的硬件和软件，由独立于设计者和供应商的专家对基于计算机的系统进展评价。8必需防止维护系统和控制系统之间的相互关扰。维护系统和控制系统共用