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核电站安全堆芯设计

2022/07/16102 作者:佚名
导读:由于堆芯直接发热并产生裂变产物,所以,必须在固有安全运行特性的基础上,使堆芯和有关的冷却剂系统、控制和保护系统的设计留有适当的逾量。尤其是对于反应性的控制必须备有两套按照不同原理设计的、独立的控制系统。每个系统必须符合单一故障准则的要求,以确保在任何工况下,不超过规定的可接受限值。 安全系统的作用是在核电站运行发生干扰和事故时维持各安全屏障的完整性,并排出事故后的余热。这些系统一般指反应堆快速停堆

由于堆芯直接发热并产生裂变产物,所以,必须在固有安全运行特性的基础上,使堆芯和有关的冷却剂系统、控制和保护系统的设计留有适当的逾量。尤其是对于反应性的控制必须备有两套按照不同原理设计的、独立的控制系统。每个系统必须符合单一故障准则的要求,以确保在任何工况下,不超过规定的可接受限值。

安全系统的作用是在核电站运行发生干扰和事故时维持各安全屏障的完整性,并排出事故后的余热。这些系统一般指反应堆快速停堆保护系统、应急堆芯冷却和余热排出系统、安全壳隔离和冷却喷淋系统、蒸汽发生器辅助给水系统和应急电源系统等。这些系统设计的最大特点是可靠性要求很高。因此,除了要求高的质量保证外,还必须符合足够的系统冗余度、空间隔离、设备多样性以及其他安全要求。

异常事件安全  安全设计还必须考虑人为的或自然灾害,其中包括蓄意破坏、战争发生等异常事件的影响。对于每个事件,核电站的构筑物、系统和设备在设计时都需按照确定的等级采取措施加以防范。使核电站在这些事件发生后仍能保持基本安全功能。

在核电站运行时,人为的错误常常是异常事件的直接起因或重要因素。因此,在安全设计时必须考虑诸如人类工程学、人-机对话,以至运行人员的误动作等与人有关的这些内容。反映在核电站主控室的设计上,除了要求设计具有高度自动化外,还应设计成能允许有人为失误。并且要求允许在故障发生15或30分钟之后,才进行人员干预。

安全评价 为了保证核电站安全可靠运行,在核电站建造之前和建造过程中,必须由核安全主管机构对核电站设计和建造进行安全分析评价,以验证核电站设计及相关的设备、系统在正常运行和事故工况下对于防止事故发生和减轻事故后果的能力。分析评价的主要内容为:①核电站所应用的设计和安全法规与准则,在设计和建造期间怎样处理它们的变化;②怎样应用站址条件的输入数据(如地震、洪水、气象等数据)并考虑这些输入数据的变化影响;③专用安全设施的可靠性和效能;④各类事故分析结果。

由于核电站安全涉及从建站到退役这样一个很广的时空范围,所以,在颁发许可证之前,必须向核安全主管机构提交安全评价所需资料和文件,以便对核电站所有安全问题全面了解和评估。安全审批机构或它委托的机构应该进行一些独立计算和分析(必要时还要进行试验),以验证所提交资料和文件的可用性,并为安全决策提供依据。进行安全分析评价方法有两个,一个是确定论方法,即选择一些设计基准事故,按照专门的规则和假设,逐个进行过程和后果分析;另一个是概率论方法,即概率安全评价(PSA)。对每个事故的发生概率和后果进行估算,得出核电站运行时可能出现的风险值,并找出设计中的薄弱环节加以改进。这两个方法联合应用并获得运行经验数据支持时,会使安全分析评价更加完整。

只有在作出完整的安全评价后,才允许进行核电站的建造和运行,也就是由安全主管机构发给许可证。由于颁发许可证涉及到核电站选址到退役各个方面,所以审批是一个分阶段连续进行的过程。

核电站安全性 核能发电已经历30多年发展到80年代,全世界投入运行的核电站已超过400多座。除了1979年3月美国的三里岛核事故和1986年4月苏联的切尔诺贝利核事故,2011年3月11号的日本福岛核事故外,核电站的安全运行记录一直很好。三里岛核事故,在经济上损失很大,对当时人们的心理也有很大影响,但事故本身并没有对居民造成危害。核电站周围的水、空气、牛奶中的放射性含量仍然大大低于国家规定的允许标准;受辐照最严重的几个维修人员只受到相当于作一次X光透视所受到的剂量,更没有死亡一人。苏联的核电站事故是最严重的,它的反应堆厂房被毁坏,有许多工作人员因受伤、烧伤和射线照射致死,大量放射性物质泄漏出来,严重污染了厂址周围大片土地,甚至还涉及到欧洲许多国家的环境安全。但是,如果把这个事故与近10年来发生的飞机失事、化工厂爆炸、水坝决口等这些死伤人数达几百、几千甚至上万人的事故相比,并不显得过于严重。计算表明,每生产100万千瓦电能,平均发生的死亡人数对煤电、油电和核电分别为1.8,0.3和0.25。燃煤电厂的职业危险比核电站大6倍多。可以说核电是一种安全的能源。当然,仍必须从核电站事故中吸取教训,对核电站设计和运行操作进一步改进。随着科技进步,人们一定能采取更加有效的手段来控制核电站可能造成的放射性污染,使核电更好地为人类服务。2100433B

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