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1、核工程导论 第五章 核安全,张继革 上海交通大学 2010年,第五章 核安全,5.1 核电站的危险来源和基本安全功能 5.2 核电安全管理 5.3 核电厂的安全保证 5.4 风险与概率,5.1 核电站的危险来源,核电危险性的本质 核电站风险的来源 核电站的基本安全功能,核电危险性的本质,核裂变 功率徒升的可能 强放射性 辐射损伤 高温高压水融化和喷放 剩余反应性潜在的能量来源 衰变热 停堆后继续过热的可能,放射性-核电站的根本威胁,核电站的根本威胁是放射性 放射性的根本来源是被辐照过的燃料元件,Nuclear chain reaction,裂变碎片与放射性物质,衰变,衰变,衰变,寿期末：1W热
2、功率所对应的裂变产物（FP）约3.7x1010Bq FP中：气体Kr，Xe, I 98%保留在UO2芯块中 2 在间隙中,高温高压水,几百立方米水 153bar,破口,喷放,汽化,放射性,融化,压力容器破损,剩余反应性,初始装载量 用于整个堆芯燃料寿期内的燃耗、裂变产物的积累 通过反应性补偿抑制初始剩余反应性 中子吸收体,衰变热,裂变产物 、射线与物资作用产生热能（衰变热） 裂变产物的半衰期很长 例，600MW 10h：P/P01.0% ， 6MW 1w： P/P00.1% ， 0.6MW 30y： P/P00.01% ，0.06MW (60kw) 需确保堆芯有效冷却,5.2 核电厂的安全保障
3、,核电厂的基本安全功能 核电厂的安全保障,核电厂的基本安全功能 (Golden Rule),反应性控制 (Control) 反应堆功率可控 余热排出 (Cool) 燃料有效冷却 放射性包容 (Contain) 放射性无泄漏,Golden Rule of Reactor Safety,核电厂的安全保障体系,核安全管理制度 核安全审查 核安全监督 核安全设计 核安全文化,安全目标 安全标准 核安全政策：法规、导则、指导文件 独立的核安全监管部门 核电站安全监督管理程序,安全设计准则,安全意识和安全行为,5.3 核安全标准（安全原则）,安全目标 安全文化 纵深防御,安全目标,为了对核安全的行为有个衡
4、量标准，国家首先要对核安全要求达到的目标提出一个标准。这称为安全目标（safety goal）,Safety Goal,Safety Goal,IAEAINSAG 的安全目标,国际原子能机构的国际原子能安全咨询委员会的安全目标是： 堆芯损伤事故的发生频率为：现有堆104/堆年、新堆105/堆年。,发生大量早期放射性向环境释放事故的概率，现有堆10-5/堆年，新建堆10-6/堆年,中国核安全目标: Safety Goal,总目标（最终安全目标） 在核动力厂中建立并保持对放射性危害的有效防御，以保护人员、社会和环境免受危害 辐射防护目标 保证在所有运行状态下核动力厂内的辐射照射或由于该核动力厂任何
5、计划排放放射性物质引起的辐射照射保持低于规定限值并且合理可行尽量低，合理可行尽量低； 保证减轻任何事故的放射性后果。,技术安全目标 采取一切合理可行的措施防止核动力厂事故，并在一旦发生事故时减轻其后果； 对于在设计该核动力厂时考虑过的所有可能事故，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可能小且低于规定限值； 并保证有严重放射性后果的事故发生的概率极低 概率论安全目标(检验标准) 每堆年发生严重堆芯损伤事件的频率低于10-5 每堆年需要场外早期响应的大量放射性释放事件的频率低于10-6,ALARA,指导性指标,核动力厂设计安全规定 ，2004年4月国家核安全局批准发布,ALARA,
6、所有的危害必须降低到一个水平: As Low As Reasonably Achievable 合理可行尽量低,纵深防御 Defense In Depth,理念 国际原子能机构核安全标准中安全原则的主要原则 此概念必须贯彻于安全有关的全部活动，包括与组织、设计或人员行为有关的方面，以保证这些活动均置于重叠措施的防御之下，即使有一种防御失效，亦将得到补偿或纠正 两大方面的应用 多道防御 提供多层次的设备和规程 多重屏障 提供多道实体屏障,纵深防御概念多层次的防御,第一层次防御预防 防止偏离正常运行及防止系统失效 第二层次防御监测 检测和纠正偏离正常运行状态，以防止预计运行事件升级为事故工况 第三
7、层次防御保护 尽管极少可能，某些预计运行事件或假设始发事件的升级仍有可能未被前一层次防御所制止，而演变成一种较严重的事件 第四层次防御缓解 针对设计基准可能已被超过的严重事故 第五层次防御应急 减轻可能由事故工况引起潜在的放射性物质释放造成的放射性后果,核动力厂设计安全规定 HAF102，2004,应用于核电厂的全部活动,多重屏障,燃料芯块 元件包壳 一回路压力边界 安全壳 放射性保护区,防止放射性物质外泄的四道屏障,安全壳,安全文化定义 Safety culture,IAEAs INSAG gives the following official definition: (INSAG-4)
8、“Safety culture is that assembly of characteristics and attitudes in organizations and individuals which establishes that, as an overriding priority, nuclear power plant safety issues receive the attention warranted by their significance. “,核安全文化是存在于单位和个人的种种特性和态度的总和，它建立一种超出一切之上的观念，即核电站安全问题由于它的重要性要保证
9、得到应有的重视。,安全文化的层次,核安全文化是所有从事与核安全相关工作的人员参与的结果,核电厂安全管理体系,核安全文化的内容,核安全文化,个人的响应,管理层的责任,决策层的责任,严谨的工作方法,探索的工作态度,互相交流的工作习惯,提供人力、物力资源,建立管理体系,自我完善,公布安全政策,奖励和惩罚,人员的资格审查和培训,监察、审查和对比,安全工作的安排管理,明确责任分工,核安全文化是所有从事与安全相关工作的人员参与的结果,个人响应与安全文化的关系,A QUESTIONING ATTITUDE （质疑的探索工作态度） plus A RIGOROUS AND PRUDENT APPROACH （严
10、谨的工作方法） plus COMMUNICATION （互相交流的工作习惯） The result will be a major contribution to: SAFETY,凡事都要求问个为什么，不要满足已获得的结果，不要刻板地执行规定而要游刃可余。 谨慎、严密、自我约束、严格自我要求、行为踏实有效、对自己的行为负责 相互交流的工作习惯、信息透明、积极参与、发现错误即重视经验反馈,INSAG-4论述了核安全文化对各级人员的要求及责任,A QUESTIONING ATTITUDE （质疑的探索工作态度）,我了解这项工作任务吗？ 我的责任是什么？ 它们和安全的关系如何？ 我具备完成任务的必要
11、技能吗？ 其它人的责任是什么？ 有什么异常情况？ 我是否需要帮助？ 会出什么错？ 出现失误会造成什么后果？ 应该怎样防止失误？ 万一出现故障，我该怎么办？,A RIGOROUS AND PRUDENT APPROACH （严谨的工作方法 ),弄懂工作程序 按程序办事 对意外情况保持警惕 出现问题停下来思考 必要时，请求帮助 追求纪律性、时间性和条理性 谨慎小心工作 切忌贪图省事,COMMUNICATION （互相交流的工作习惯）,从他人处获取信息 向他人传达信息 无论是正常状态或异常情况皆汇报工作结果，并做书面记录 提出新的安全建议,5.4 核安全管理,核能政府管理部门 核设施核安全管理层次
12、中国核安全法规体系 核安全管理的主要方式,核电安全管理方法,核安全法规 监督 核电各个阶段的核安全考虑,核安全管理体系,国际原子能管理部门,监督和指导,培训,核能政府管理部门,行业主管部门,安全监督管理部门,国防科工委,国家核安全局（司）,国家环保总局,地方监督站,核能发展部门,核安全管理部门,相互独立,国家发展与改革委员会,国家原子能机构,public authority,regulatory body,中国核设施核安全管理层次,根据“中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例”（HAF001）的规定，中国大陆核设施的的核安全管理分为三个层次 核安全监管机构 核设施主管部门 (核行业主管部门)
13、 核设施营运单位,中国国家原子能机构（CAEA）,中国国家原子能机构是中国核行业的主管部门（对外） 基本职能 负责中国和平利用原子能事业的发展、有关法规的制定、核材料管制 代表中国政府参加国际原子能机构及其活动,核安全监管机构,国家核安全局、国家环境保护总局、卫生部对核电厂的核安全、环境保护、职业工作人员和公众的剂量、卫生和健康状况实施监督管理 国家核安全局 代表国家对全国核电厂行使核安全监督职能，行政上隶属于国家环境保护总局 国家环境保护总局 对全国环境保护工作实施统一监督管理。各省市均设有环境保护部门 卫生部 对全国卫生工作实施统一的监督管理，各省市均设有卫生监督部门,国家核安全局,国家核
14、安全局（NNSA，60人） 所属 国家环保总局（SEPA） 职能 安全审查、监督 主要职能部门 管理处 地方核监督站 核安全咨询委员会,国家核安全局组织机构图,核设施营运单位及职责,是核设施的所有者 直接负责所营运核设施的安全 核安全方面的主要职责 遵守国家的有关法律、行政法规和技术标准，保证核设施的安全 接受国家核安全局的核安全监督，及时、如实地报告安全情况，并提供有关资料 对所营运的核设施的安全、核材料的安全、工作人员和公众以及环境的安全承担全面责任，并为履行该责任提供足够的资源,中国核安全法规体系,原子能法,行政法规（行业标准）,部门规章,安全导则,技术文件,专门法律 管理机构,审查 许
15、可,质量保证大纲 环境报告 初步安全分析报告,设计、营运部门,施工执照,监管机构,最终安全分析报告,运行执照,装料和运行,一整套质量保证和安全标准,制定,安全法规 安全导则,国家,建造核电站必要的与安全相关的审查过程,修改的 最终安全分析报告,核安全管理的主要方式,许可证制度 许可证申请和审批程序 核安全审评 核安全监督,许可证制度,核设施建造许可证 核设施运行许可证 核设施操纵员执照 核材料许可证 核承压设备活动资格许可证 其它需要批准的文件 环境影响报告书,核设施建造许可证,核设施的所有者在核设施建造前十二个月 向国家核安全局提供有关许可证申请文件 申请核设施建造许可证 得到国家核安全局颁
16、发的核设施建造许可证后 浇灌第一罐混凝土 开始建造工作,核设施运行许可证,业主在核设施从满功率运行之日起，经十二个月的试运行后 向国家核安全局提供有关许可证申请文件 申请核设施运行许可证 得到国家核安全局颁发的核设施运行许可证后 按照许可证规定的条件进行运行工作,核设施操纵员执照,核设施的主要操作人员，必须取得国家核安全局颁发的核设施操纵员执照 操纵员执照有 操纵员执照 高级操纵员执照 操纵员执照考试必须在国家核安全局严格监督下进行,核材料许可证,核设施必须在接收和持有核材料之前的6个月 向“国家核材料管制办公室”提交核材料许可证申请报告 经国家核安全局核准后，颁发核材料许可证,核承压设备活动资格许可证,核承压设备活动资格许可证包括 核承压设备设计资格许可证 核承压设备制造资格许可证 核承压设备安装资格许可证 许可证申请者向国家核安全局提交许可证申请，经国家核安全局审查后发给
