核電廠三級概率安全分析綜述

核電廠三級概率安全分析

方法綜述蘇州熱工研究院

2012年11月13三級PSA結果及應用2三級PSA技術方法路線內(nèi)容4總結1三級PSA研究目的21.三級PSA研究目的堆芯損壞頻率（CDF）源項及頻率公眾健康和社會環(huán)境的后果風險

PSA的三個級別：三級PSA是根據(jù)二級PSA確定的源項結果，研究放射性核素在環(huán)境中的遷移和擴散，評價放射性事故對公眾健康造成的影響以及經(jīng)濟后果。31.三級PSA研究目的廠外后果評價的相關法規(guī)要求：1986年8月21日，NRC提出了兩個定性的安全目標——兩個“千分之一”HAF102“……提供發(fā)生堆芯嚴重損壞狀態(tài)的概率評價以及要求廠外早期響應的放射性物質(zhì)向廠外大量釋放的風險的評價；”國家核安全局

在核安全審評原則中明確提到應開展二、三級PSA”。核電廠環(huán)境輻射防護相關規(guī)定（例如GB6249-2011）明確規(guī)定了電廠在事故情況下劑量的限值。日本福島事故后，業(yè)內(nèi)對嚴重事故下的電廠應急能力和廠外后果的評價工作越來越重視；目前廠外后果的評價工作，其源項數(shù)據(jù)一般來源于FSAR的事故分析，或者WASH-1400的源項。很有必要將源項計算和后果分析聯(lián)系起來進行系統(tǒng)研究，更符合電廠實際情況。42.三級PSA技術方法路線三級PSA技術路線框架圖：52.1放射性源項62.1放射性源項方法：源項輸入時，對每一個源項組充分說明從電廠釋放的放射性核素隨時間的變化特性。對放射性核素規(guī)定下列參量：?源項及釋放頻率；?釋放高度；?報警時間（為了開始廠外應急對策措施）；?釋放的時間特性：釋放開始時間，釋放持續(xù)時間；?與釋放有關的能量，即煙羽所含熱量；?源項的物理及化學特征：微粒-尺寸分布、化學性質(zhì)（三種吸入類型）、水分。72.1放射性源項82.2大氣擴散與沉積92.2大氣擴散與沉積方法：進行氣象數(shù)據(jù)抽樣：選擇有代表性的天氣序列。采用后果模型（高斯模型）來模擬釋放的放射性物質(zhì)隨大氣的擴散。102.2大氣擴散與沉積氣象數(shù)據(jù)抽樣：使用原因：在放射性煙羽行進期間，天氣條件可能會發(fā)生變化。理論上來說，事故發(fā)生的時間可以是全年8760小時內(nèi)的任何一個時段，這些時段中氣象條件的逐時變化可能會有不同的序列。

節(jié)省工作量；給出出現(xiàn)各種后果的正確概率。方法：隨機抽樣；循環(huán)抽樣；重要度抽樣/分層取樣。

112.2大氣擴散與沉積特定效應：考慮到各種不能忽略的效應，應當對基本的高斯模型進行修正。效應產(chǎn)生原因處理方法煙羽的熱抬升嚴重事故中，放射性物質(zhì)向環(huán)境的泄露往往伴有大量的熱量，導致熱煙氣的抬升布列格斯公式發(fā)射性的損耗放射性衰變放射性核素衰變引起損耗如果核素在t=0時刻的量為Q，到t時刻則將為Qexp(?λt)干濕沉積沉積過程使放射性物質(zhì)遷移，如撞擊障礙物造成的沉積（干沉積）和降雨清洗造成的沉積（濕沉積）。干沉積速率、沖洗系數(shù)建筑物尾流在事故中，放射性流出物可能被排放到反應堆建筑的湍流尾流中對尾流進行主觀推理性的假設逆溫層在大氣邊界層的上方有一層溫度梯度強烈為正的穩(wěn)定層。在穩(wěn)定層中湍流強度大大減小，而且該穩(wěn)定層的底部對煙羽的向上擴散形成了一個有效的屏障。假設在地面和逆溫層間發(fā)生多次反射122.3對每種途徑進行劑量評價132.3對每種途徑進行劑量評價劑量評價通過劑量學模型通常提供的劑量轉(zhuǎn)換因子，描述了放射性物質(zhì)在人體內(nèi)隨時間的遷移，計算出個人和群體所接受的潛在輻射劑量――各種途徑下的累積劑量。人體累積輻射劑量的5個重要途徑：

類型

劑量途徑

劑量轉(zhuǎn)換因子早期健康效應1.從煙云吸入吸入轉(zhuǎn)換因子2.煙云通過時的外照射（煙云照射）煙云外照射劑量轉(zhuǎn)換因子3.沉積放射性核素的外照射（地面照射）地面照射劑量轉(zhuǎn)換因子晚期健康效應4.食入，包括污染的蔬菜、牛奶、奶制品和農(nóng)作物劑量轉(zhuǎn)換因子和食入濃度因子的乘積5.吸入再懸浮的放射性核素（內(nèi)照射）再懸浮常數(shù)142.4對策措施152.4對策措施人體去污撤離對策措施的類型：162.4對策措施方法：在后果程序中模擬對策措施。撤離——撤離模型；隱蔽——利用反應堆周邊的建筑物來隱蔽自己，遠離γ射線的外照射。對采取隱蔽措施的人群設定屏蔽因子；禁用——受放射性污染的牛奶和農(nóng)作物等將被扣押沒收。禁用模型；去污——指清理或移除放射性核素。使用去污因子，即原有污染濃度除以去污后的濃度。172.5健康效應評價182.5健康效應評價通常對反應堆事故下放射性物質(zhì)的釋放要考慮三種輻射照射的健康效應：早期和持續(xù)軀體效應，晚期軀體效應和遺傳效應。早期和持續(xù)軀體效應由早期傷害和死亡構成，通?？梢栽诮邮芨叩募毙詣┝恐笥^察到，并且在照射后的數(shù)日到數(shù)周內(nèi)發(fā)生，一般考慮為幾天到一年內(nèi)顯現(xiàn)出來的效應。晚期軀體效應包括晚期的癌癥死亡效應，和非致命如甲狀腺節(jié)結的腫瘤效應。通常在照射后的一年至數(shù)十年內(nèi)才能被觀察到。遺傳效應是由后代表現(xiàn)出來的遺傳疾病。192.5健康效應評價方法：分析各種器官的輻射劑量和軀體效應發(fā)生的概率（劑量風險或劑量響應關系）之間的關系。個人受到輻射照射產(chǎn)生的健康效應，一般分為“確定性的”效應和“隨機性的”效應。劑量響應和風險之間存在一定關系。

202.5健康效應評價考慮哪些劑量途徑劑量響應/風險關系（風險轉(zhuǎn)換因子）劑量評價健康效應評價212.6經(jīng)濟后果評價222.6經(jīng)濟后果評價放射性事故帶來的經(jīng)濟損失包括人體健康的損壞、土地的放射性污染、持續(xù)的輻射照射等。經(jīng)濟損失包括以下幾個方面：人的健康損壞造成的經(jīng)濟損失人均撤離和避遷成本人均居住、商業(yè)和公共區(qū)域的價值和去污成本每畝土地的產(chǎn)出價值、土地價值和去污成本232.6經(jīng)濟后果評價在經(jīng)濟模型中只是簡單常規(guī)的計數(shù)和加法CRAC2要求的關于經(jīng)濟的輸入（1980年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和成本估計值）：243.三級PSA結果及應用總劑量風險為：

Dn=Si(Ri×di，n)

Dn=第n種情況下總劑量風險值，n=1、2、3及4(廠址24小時，廠址72小時，公眾24小時，公眾72小時…)；

Ri=釋放類別i的釋放頻率；

di,n=第n種情況下釋放類別i的平均劑量253.三級PSA結果及應用三級PSA的結果通常將健康和經(jīng)濟風險表示為“補余累積分布函數(shù)”（CCDF），該函數(shù)給出了一些后果出現(xiàn)的總頻率，如早期和晚期的死亡數(shù)目。補余累積分布函數(shù)（CCDF）：對連續(xù)函數(shù)，所有大于a的值，其出現(xiàn)概率的和。263.三級PSA結果及應用應用：用來作為制定電廠應急對策措施的輸入——為應急政策的制定和決策提供技術支持；設計階段，核電廠安全目標的制定和優(yōu)化——為核電廠安全政策的制定及決策方面提供技術支持；對可選的設計特性、運行和維修變化、過程變化、改進或執(zhí)照問題作出評價；環(huán)境影響評價——根據(jù)安全目標對通用或特定廠址完成社會、個人風險的評價，與概率安全準則作比較，作為對公眾和社會風險的一種度量；274.結論方法——三級PSA后果程序要求提供的數(shù)據(jù)很多，而且涵蓋了極廣的專題，不能將程序作為一個“黑盒子”加以使用，需要在PSA專業(yè)和涉及到的其他專業(yè)間找到一個平衡點；意義——三級PSA的最終意義在