核安全与核安全文化D

核安全与核安全文化哈尔滨工程大学核科学与技术学院张志俭zhangzhijian@2010年4月27日一.核电的技术本质

二.核安全的基本概念

三.运行工况与事故分类

四.确定论的核安全管理

五.概率安全与安全技术的发展

六.核安全文化核安全与核安全文化2023/2/1一.核电的技术本质核能发电，核能取代化学能转化热能发电核蒸汽供应系统代替了锅炉供汽核燃料替代了煤、燃气、石油等化石燃料

反应堆内包含大量的放射性物质核燃料有长期的衰变热释放核电站技术密集、资金高度密集，核电是目前唯一可大规模利用的新型清洁能源1核电站与化石燃料电站主要不同？2023/2/1核电的本质是可控的将核裂变或聚变产生的能量转变为热能，热能转变为机械能，进而转化为电能。所不同的是需要核燃料循环，有潜在的放射性危害。核电是集现代科学与现代技术于一身的技术密集、资金高度密集的产业，也是目前唯一可大规模开采利用的新型清洁能源放射性对工作人员、公众、环境可能带来的危害是核电发展必须解决的至关重要的问题一.核电的技术本质与常规化石燃料电厂的直观比较是将燃烧锅炉换成了反应堆或聚变装置2023/2/1一.核电的技术本质1.强放射性

1000MW的堆1020Bq2.高温高压水:15.5MPa,330℃3.衰变热:Wigner-Way计算,停堆3小时,1%,4周0.1%2023/2/1一.核电的技术本质2023/2/12核电的最大风险是什么？一.核电的技术本质核电是清洁能源2023/2/12核电的最大风险是什么？一.核电的技术本质核电是清洁能源2023/2/12核电的最大风险是什么？一.核电的技术本质1.强放射性

1000MW的堆1020Bq2.高温高压水:15.5MPa,330℃3.衰变热:Wigner-Way计算,停堆3小时,1%,4周0.1%2023/2/12核电的最大风险是什么？最大危险放射性物质大量释放！1986.4.26

ChernobylAccident一.核电的技术本质2023/2/12核电的最大风险是什么？裂变反应堆核电站存在着潜在的放射性风险！核安全是发展核电的前提与基础一.核电的技术本质2023/2/1二.核安全的基本概念定义:

工作人员、公众和环境不因反应堆的存在而受放射性侵害，或者说工作人员和周围居民的健康与安全有切实可靠的保证。内容:

正常运行工况：放射性辐照小于规范规定的水平；

事故工况：确保堆芯安全、限制（缓解）事故发展、减少设备损坏、防止大量放射性物质泄漏到周边环境1反应堆安全2023/2/1二.核安全的基本概念定义:

1在核设施设计、制造、运行、及停役期间为保护工作人员、公众和环境免受可能的放射性危害所采取的措施的总和

2实现正确的运行条件，防止事故发生或减轻事故后果，从而保护工作人员（和其他现场人员）、公众和环境免受不适当的辐射危害。2核安全国际原子能机构，研究堆安全要求草案，替代《核安全丛书》第35-S1号和第35-S2号，2005年2023/2/1二.核安全的基本概念2核安全内容:

（1）保障所有设备正常运行，控制和减少对环境的放射性废物排放；（2）预防故障和事故的发生；（3）限制发生的故障和事故的后果。2023/2/1二.核安全的基本概念建立并维持一套有效的防护措施，以保证电站工作人员、公众和环境免遭放射性危害3核电站安全总目标辐射防护目标技术安全目标合理可行尽量低ALARA—AsLowAsReasonably-Achievable--Principle4.解释性(辅助)目标预防事故的发生，事故后果小，确保严重事故发生的概率非常低2023/2/1二.核安全的基本概念5安全目标：怎样安全才算安全？早期危害千分之一技术安全目标堆芯损伤发生频率：10－4/堆年。大量放射性释放频率:10－5/堆年长期致癌千分之一由于反应堆事故产生的早期死亡对核电站附近平均个人风险不应该超过美国公众所遭受的一般其他事故的早期死亡风险的0.1%；有可能由于核电站运行所产生的对核电站附近地区公众的致死性癌症风险应该不超过其他原因产生的致死性癌症风险的0.1%;

WASH-1400

N.CRasmussen1975年美国商用轻水堆核电厂概率风险评价2023/2/1二.核安全的基本概念6安全特性：1.强放射性

1000MW的堆1020Bq2.高温高压水:15.5MPa,330℃3.衰变热:Wigner-Way计算,停堆3小时,1%,4周0.1%2023/2/1二.核安全的基本概念7安全对策：

所有情况

有效控制反应性

确保堆芯冷却

包容放射性产物2023/2/1三.运行工况与事故分类1.运行工况分类Ⅰ正常运行和运行瞬变：

1正常启动、停闭和稳态运行

2带有允许偏差的运行

各个电厂的技术规格书(TechnicalSpecification)有细致的规定。

3运行瞬变2023/2/1三.运行工况与事故分类1.运行工况分类

大亚湾核电厂共分9个模式(mode),用下述参数描述:冷态－热态（RC10ºC-310ºC）；常压－额定压力；次临界度不小于5000PCM－临界;……….稳定运行在某个模式或从一个模式向另一个模式过渡，均属于正常启动、停闭和稳态运行。2023/2/1三.运行工况与事故分类1.运行工况分类Ⅱ中等频率事件[预计(期)运行]：

预计出现的一次或数次偏离正常运行的所有运行过程；只能使反应堆停堆，不会导致事故。(3*10-2~1）

包括在试验运行和寿期以中等频率发生的事；甩负荷、安注系统误动作、控制棒组误提出、失去正常给水、控制棒掉棒等。采取正确的措施后能很快排除故障，恢复功能

2023/2/1三.运行工况与事故分类1.运行工况分类Ⅲ稀有事故（事故工况）：

在试验运行和寿期内运行时可能偶然发生（10-4~3*10-2）的事故；专设安全设施投入工作；不得导致反应堆结构完整性严重破坏，燃料元件损坏不超规定值，不能很快恢复功能。包括：一回路管道小破口、二回路管道小破口、蒸汽发生器Ｕ型管破，满功率时抽出一组控制棒组件等。2023/2/1三.运行工况与事故分类1.运行工况分类Ⅳ极限事故（严重事故）：

在试验运行和寿期内运行时发生概率很低10-6~10-4）的后果严重的假想事故，一旦发生会释放大量放射性物质；专有安全设施等的有效投入等，对事故后果可控制。包括：一回系统主管道大破口、弹棒、二回路系统蒸汽管道大破口等。2023/2/1三.运行工况与事故分类２.运行限值

为保证核电厂的安全运行，经国家安全部门批准的，用以确定参数、设备功能和性能以及人员水平等的整套规定。

大亚湾核电站的安全限值：

DNBR>1.22，线功率密度<590W/cm

，

升降温速率<56℃/h等2023/2/1三.运行工况与事故分类２.运行限值2023/2/1三.运行工况与事故分类２.运行限值2023/2/1三.运行工况与事故分类2023/2/1三.运行工况与事故分类3.安全准则Ⅰ正常运行：燃料不受任何损害，不许动用任何保护系统和安全设施；Ⅱ预期运行事件：燃料不受任何损害屏障不受损害，纠正措施后机组可重新启动，不会发展成更严重事故。Ⅲ事故工况：安全设施投入，少量元件破裂；放射性全身不大于5mSv,甲状腺不大于15mSv；Ⅳ极限事故：安全设施可用；元件有限破损，一回路安全壳功能有保障。放射性全身不大于0.15Sv,甲状腺不大于0.45Sv2023/2/1三.运行工况与事故分类4.国际核事件表特大事故（Majoraccident）7严重事故（Seriousaccident）6跨厂事故（Accidentwithoff-siterisks）5厂内事故（Accidentmainlyininstallation）4严重故障（Seriousincident）3一般故障（Incident）2异常事件（Anomality）1事故故障2023/2/1三.运行工况与事故分类安全上无严重性

0等级一下偏离批准的功能范围1异常情况具有潜在安全后果的一般故障2一般故障接近事故丧失纵深防御措施严重污染工作人员超剂量放射性少量释放：公众照射计量为规定限值的一小部分3严重故障堆芯部分损毁严重影响工作人员的健康放射性少量释放：公众照射计量在规定限值数量级内4厂内事故堆芯严重损毁放射性少量释放：部分实施就地应急计划5跨厂事故放射性较大释放：完全实施就地应急计划6严重事故放射性大量释放：广泛的健康和环境影响7特大事故纵深防御消弱厂内影响厂外影响准

则

等级说明2023/2/1四.确定论的核安全管理1.设计基准事故概念

定义：设计基准事故（DesignBasisAccidentDBA）是指在同一概率等级的所有事故中，选择一个假想事故作为设计基础的事故。认为所设置的安全设施若能防范这一事故，就必能防范其他各种事故，又称为最大可信事故（MCA，MaximumCredibleAccident）2023/2/1四.确定论的核安全管理2.确定论方法

A以设计基准事故为基础的安全评价方法，称为确定论评价方法。

B确定论的安全评价方法是各国安全当局批准的传统的安全评价方法，方法简便，评价较为快速。这种方法以多年实际应用的经验和一些保守的假设为基础。得出的结果有时过于保守。2023/2/1四.确定论的核安全管理2.确定论方法

C

基本思想是根据反应堆纵深防御的原则，除了反应堆设计得尽可能安全可靠外，还设置了多重的专设安全设施，以便在一旦发生最大假想事故情况下，依靠安全设施，能将事故后果减至最轻程度。

D

对确定的一组设计基准事故，在选择的特定事故下假设可能引起最大不利后果的一安全系统单一故障；采用保守的分析模型和电厂参量，分析计算结果与法定验收准则对照，以确认安全系统设计的充分。2023/2/1四.确定论的核安全管理3.纵深防御的基本安全原则

包括五道相继深入而又相互增援的设计防御措施，以此来保证核电厂的安全。

第一级防御：考虑对事故的预防，核电厂的设计必须是稳妥的和偏于安全的。建立一整套质量保证和安全标准。核电厂必须按严格的质量标准、工程实践经验以及质量保证程序进行设计、制造、安装、调试、运行和维修。电厂各系统、各设备不能出现不允许的差错或故障。我们称为:预防核电站安全总目标：建立并维持一套有效的防护措施的重要组成部分2023/2/1四.确定论的核安全管理3.纵深防御的基本安全原则

第二级防御：防止运行中出现的偏差发展成为事故，设置可靠的保护装置和系统。探测妨碍安全的瞬变，完成适当的保护动作。必须按保守的设计实践进行设计，留有足够的安全裕量并配有重复探测、检查和控制手段，各种测试仪表必须具备较高的可靠性。我们称为:保护2023/2/1四.确定论的核安全管理3.纵深防御的基本安全原则

第三级防御：限制事故的放射性后果，保障公众的安全。应对必须加以考虑的各种假想事故，配置了专设安全设施。我们称为:限制

轻水堆的典型假想事故有：一回路或二回路管道破裂、燃料操作事故、弹棒事故等。轻水堆的专设安全设施包括：应急堆芯冷却系统、辅助给水系统、安全壳及安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统、消氢系统等。2023/2/1四.确定论的核安全管理3.纵深防御的基本安全原则

第四级防御：应对可能已超出设计基准事故的严重事故，并使放射性后果合理尽量低。我们称为:应对

主要任务是保护放射性包容功能。通过附加的措施和规程防止事故的发展。通过减轻选定的严重事故后果，附以事故处置规程，达到这个目标。2023/2/1四.确定论的核安全管理3.纵深防御的基本安全原则

第五级防御：

除了上述四道防御外，对每个核电厂均应制订应急计划。万一发生严重事故造成放射性大量外逸时，对附近居民实行隐蔽、疏散、供给药物、封锁食品，使放射性物质释放带来的损害减小到最小。这道防御要求设置应急中心，制定和实施厂区内、外的应急相应计划。我们称为:应急2023/2/1四.确定论的核安全管理3纵深防御：预防保护限制应急应急计划和干预手段冗余独立的专设安全系统，投入可以保证至少一道屏障的完整性发现异常的监控手段，冗余的保护系统，可以将系统带回安全状态第一道屏障安全的设计，良好的建造质量,严格的运行第二道屏障第三道屏障第五道屏障第四道屏障应对对严重事故有应对的手段和设施2023/2/1四.确定论的核安全管理4多道屏障：第一道屏障:燃料包壳第二道屏障:一回路压力边界第三道屏障:安全壳2023/2/1四.确定论的核安全管理2023/2/1四.确定论的核安全管理5预防意外侵害的措施1.地震2.飞机坠落3.工业环境4.水灾5.火灾高能量管道的破裂6.来自于汽轮发电机组的飞射物2023/2/1四.确定论的核安全管理6.单一故障的设计准则(1)专有安全设施要满足单一故障准则产品（系统）内的任何单一故障都不影响产品（系统）整体上执行设计功能。满足单一故障的产品，发生单一故障时，仍能完成规定的功能。有两点含义：(2)

具有重要安全功能的系统和设备要满足单一故障准则2023/2/1四.确定论的核安全管理7核安全的基础是质量多道屏障的有效性依赖质量纵深防御的有效性依赖质量第一道防线第二道防线运河-保护壕沟-预防陷阱-限制城墙-应急第三道防线第四道防线第五道防线运河-应对2023/2/1四.确定论的核安全管理8质量保证及作用质量保证:是对某一产品或服务能满足规定质量要求、建立信任所必须的全部有计划、有系统的活动。保证一切和安全质量有关的活动严格遵守核安全法规和导则；向股东、用户和公众提供信心；保证各项作业质量，提高业绩，降低质量成本，提高竞争力；增强质量意识，提高核电员工素质。基本思想是向顾客提供质量得以保证的证据！特别点：因存在核安全问题，顾客除股东和用户外，还有社会公众2023/2/19质量保证要求核电站采购活动质量控制基础四.确定论的核安全管理2023/2/19质量保证要求采购的质量控制基础四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求选择供应商—分级四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求选择供应商—评审四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求选择供应商—监督四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求质保等级的确定四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求四.确定论的核安全管理2023/2/1三.核安全与质量保证9质量保证要求四.确定论的核安全管理2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展1.什么是概率安全评价A概率安全评价(ProbabilisticSafetyAnalysisorProbabilistic

Risk

Assessment)定义：Risk＝Frequency×ConsequenceR=i=1n∑Pi×Ci应用概率安全风险的理论对核电厂安全性进行评价的方法。是核电站两种安全分析的方法之一。2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展1.什么是概率安全评价B解决三个主要问题:(1)发生什么样的故障、故障概率是多少？求Pi(2)该故障将造成什么样的后果？求Ci(3)该故障将造成什么样的风险？所有分析故障发生的总风险有多大？求Ri以及总的R2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展1.什么是概率安全评价C概率安全评价的发展FAT的产生

WASH-1400

N.CRasmussen1975年美国商用轻水堆核电厂概率风险评价由于反应堆事故产生的早期死亡对核电站附近平均个人风险不应该超过美国公众所遭受的一般其他事故的早期死亡风险的0.1%；2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展1.什么是概率安全评价PSA应用与RiskInformedandRiskManagement有可能由于核电站运行所产生的对核电站附近地区公众的致死性癌症风险应该不超过其他原因产生的致死性癌症风险的0.1%;C概率安全评价的发展2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展1.什么是概率安全评价C概率安全评价的发展IAEA-TECDOC-1200“Applicationsofprobabilisticsafetyassessment(PSA)fornuclearpowerplants•UseofPSAindesign•UseofPSAinconnectionwithNPPoperation•UseofPSAintheareaofincidentandaccidentmitigationandmanagementLiving-PSA的发展与应用2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展1.什么是概率安全评价2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展2.核电厂风险评价的主要任务：（1）寻找薄弱环节，识别潜在事故；（2）计算放射性物质分布，确定对公众与环境的影响；（3）求出潜在核事故产生的总风险，并评估。

2023/2/12.5概率安全评价(PSA)PRA分析的基本步骤（1）确定初因事件；（2）故障与事件树分析，计算发生概率；（3）计算安全壳内的放射性物质；（4）向环境的释放量计算；（5）对环境与公众的影响评估；五.PSA与核安全技术的发展2.核电厂风险评价的主要任务：2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3导致燃料熔化1一系列始发事故电厂瞬态运行2时序响应构成事故序列4一回开路破损，放射性释放5安全壳破损，放射性释放到环境6对环境与公众的影响（1）确定初因事件；事故序列（2）故障与事件树分析，计算发生概率；（3）计算安全壳内的放射性物质迁移；（4）向环境的释放量计算；（5）对环境与公众的影响评估；五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3.事件树分析▼事件树分析的概念▼事件树分析的一般方法确定分析的初因事件寻找、确定事故序列建立事件树定量计算堆芯损坏概率五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)管道破裂（A）PARR裂变产物去除系统（D）CI安全壳完整性（E）ECI应急堆芯冷却系统（C）EP电源（B）事故序列发生概率pi=0.11-pi≈1初因事件pA失效

pB1-pB成功

1–pC1pC11–pD1pD1pE11–pE11–pD31–pE71–pE3pE2pE3pE41–pE21–pE41–pE51–pE61–pE81–pC2pC21–pD2pD2pD31–pD4pD4pE5pE6pE7pE5pApA×

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pD4五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)初因事件pA失效

pB1-pB成功

1–pC1pC11–pD1pD1pE11–pE11–pD2pD21–pE21–pE31–pE4pE2pE3pE4pApA×

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pD1×

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pD1pA×

pB五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)★故障树分析的概念★分析等级★故障树分析的一般方法确定分析的顶事件建立事件树故障树的定性分析故障树的定量分析见：故障树分析W.E.维齐利Vesely,W.E五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)失去直流电源失去厂内交流电源失去外电源失去工程安全电源的事故失去交流电源逻辑或门事件逻辑与门五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3.PSA研究结果★核事故风险的大小:潜在核事故的后果小于人们的想象核事故的发生概率远小于非核事故五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3.PSA研究结果五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3.PSA研究结果五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3.PSA研究结果★概率分析研究结论:核电站的主要风险来自导致燃料熔化的事故小破口失水事故最易造成燃料熔化人为失误造成核事故的概率较高并往往加剧事故的严重性五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3.PSA研究结果五.PSA与核安全技术的发展2023/2/12.5概率安全评价(PSA)3.PSA研究结果五.PSA与核安全技术的发展2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展4.PSA研究促进核安全技术发展50年代到三哩岛事故期间形成核电发展目标：核电厂追求的目标1.辐射防护目标2.技术安全目标1.发电的经济性2.燃料的利用率R=0.016×Pth2km2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展4.PSA研究促进核安全技术发展三哩岛事故到切尔诺贝利事故期间发展PSA技术人因技术技术改进：硬件的与后援、应急等固有安全概念2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展4.PSA研究促进核安全技术发展切尔诺贝利事故之后1986.4.26ChernobylAccident.开始提出并研发更为安全可信、经济的核电站或核能利用技术又一重要启示：安全第一、质量第一首次提出了核安全文化的概念URD、ERD的新目标要求提出AP600、CP600、AP1000、EPR、ABWR2023/2/1五.PSA与核安全技术的发展4.PSA研究促进核安全技术发展切尔诺贝利事故之后1999年开始四代技术的研发，2001年成立GIF论坛2002年9月,GIF选定了6个可供进一步发展的方案风险指引下的核电安全管理技术的发展RM技术在核电运行的应用提高了负荷因子RM技术在核电厂延寿的应用建厂了核电寿命RM技术在核电厂维修的应用缩短了时间2023/2/1六.核安全文化1质量最终取决于什么？

设计标准材料性能工艺过程生产设备加工运输

安装调试运行管理人与人的行为人的行为取决于文化人员失误造成的事故占到50%~70%左右2023/2/1六.核安全文化1质量最终取决于什么？人因失误①程序性错误②知识性错误从心理动机上说也可分为：①疏忽性错误②盲动性性错误防止人误的措施

①首先要在设计上作出改进；②管理和人员培训。2023/2/1六.核安全文化由一群人建立起来的，代代相传的生活方式的总和文化1-1马屁股的宽度.doc1-3千古都江堰.doc1-4大香格里拉.doc语言文字服饰建筑风俗习惯宗教信仰戏曲1-2路不拾遗沉浮史.doc1-5文化随想录.doc2023/2/1六.核安全文化2什么是核安全文化？核安全文化其含义的本质是在核电厂内创造一种气氛，通过管理工作的不断努力，使核电厂整个集体和每一个人都处在一个重视并严格贯彻各项安全要求的环境中。安全文化所要求的，是核电厂内人人都有安全自觉性，把改进安全作为每个岗位的首要职责。安全文化的培育，必须从高层做起。2023/2/1六.核安全文化2什么是核安全文化？反应堆有设计缺陷运行文件没有说明副总认为200MW非常安全副总强令在700MW下试验反应堆功率急剧上升操纵员放下全部控制棒

为什么设计缺陷被隐瞒？为什么75年、82年两次发现设计缺陷没有得到反馈？为什么随意更改规则？为什么设计缺陷通过了设计和监管的审查？为什么权威大于规则？偶合设计缺陷、功率暴走——爆炸到底谁的错.mpg2023/2/1六.核安全文化去掉失误的陷阱2023/2/1六.核安全文化制度屏障组织屏障始发事件重大事件个人失误管理屏障个人屏障潜在组织失效“DefenseinDepthModel”Dr.JamesReason,ManagingtheRisksofOrganizationalAccidents,1997.(工作环境)(工作过程)2023/2/1六.核安全文化被动反应正常运行偏差主动预防事件事故事故前兆事件前兆2023/2/1六.核安全文化安全战略计划质量保证生产体系安全监督系统风险分析系统经验反馈系统纠正跟踪系统自我评估监查安全业绩指标2023/2/1六.核安全文化2什么是核安全文化？安全文化就是.......…老板不在的时候会发生什么!2023/2/1六.核安全文化2什么是核安全文化？防范陷阱2023/2/1六.核安全文化2什么是核安全文化？2023/2/1六.核安全文化3核安全文化的实质组织长期形成的基本假设.doc高管表征组织表征员工表征.doc组织宣称的价值观.doc1-6反思我们的价值观和行为.doc2023/2/1六.核安全文化3核安全文化的实质泰坦尼克号老板与船长.mpg船长与大副.mpg水手和情侣.mpg谁应为灾难