反應堆安全一般問題

反應堆安全，包括反應堆安全基本原則、安全功能，設計基準事故分析，嚴重事故（即超設計基準事故）對策，機率安全評價等內容。與此相關的問題稱為反應堆安全問題。

基本介紹

• 中文名：反應堆安全一般問題
• 外文名：generalissues of reactor safety

安全系統設計準則

反應堆保護系統、專設安全設施及其相關的支持系統，構成核電廠的安全系統，它是核電廠安全縱深防禦的第三層。安全系統的設計，應滿足在任何設計基準事故情況下都能執行一切安全功能的要求，即保證反應堆安全停堆、連續的和長期的從反應堆排出餘熱、防止放射性物質非控制地向環境釋放。為了達到這些要求，根據核電廠設計和運行的經驗，安全系統的設計必須滿足一些專門的設計準則，它們是：單一故障準則、冗餘性準則、多樣性準則、故障安全準則和可靠性準則。

單一故障準則

一個使某個部件不能執行其預定安全功能的隨機故障，稱為單一故障。由某個單一隨機事件引起的所有繼發性故障，均視為該故障的組成部分。任何設備組合，如果在任何部位發生可信的單一隨機故障時，仍能執行其正常功能，則認為該設備組合滿足單一故障準則的要求。核電廠設計有兩類設備組合必須遵守單一故障準則：①用以完成各項為抑制特定假設始發事件的後果，使之不超過設計基準所規定限值所需要動作的設備組合，或稱安全組合；②核電廠安全設計規定中註明要求遵守單一故障準則的安全系統。為檢驗所設計的核電廠是否符合單一故障準則，必須在各安全組合的每一個單元上，依次假定發生一個單一故障，並逐一做出分析，如各安全組合均能完成應有的功能，則認為，設計達到了單一故障準則的要求。在作單一故障分析時，不考慮發生一個以上的隨機故障。在核電廠中，依靠觸發、機械運動或動力源等外部輸入而行使功能，因而能以主動態影響系統的工作過程的部件，稱能動部件，能動部件的故障稱能動故障；毋需依賴外部輸入而執行功能的部件稱非能動部件，非能動部件內一般沒有活動的組成部分，其功能的執行系在感受到某種參數，如壓力、溫度、流量的變化後完成，非能動部件的故障稱非能動故障。在假設單一故障時，可在事故的整個過程中假設一個能動故障，或在事故的後期過程中假設一個非能動故障。誤動作必須視為故障的一種形式。如果某一非能動部件的設計、製造、檢查和在役檢查均能保證很高的質量水平，則可不必假設它會發生故障。凡屬下列情況之一者，可容許不遵守單一故障準則：①極為罕見的假設始發事件；②假設始發事件極不可能的後果；③為維護、檢修或定期試驗，設備在規定的時間內停止使用。單一故障準則在具體設計中的套用，各國有所不同，差異主要在能動故障與非能動故障的劃分方面。

冗餘性準則

對執行某一安全功能的系統，設定重複的部件或系統，使它們中的任何一個，不管其他部件或系統所處的狀態如何，都能單獨地完成所要求的安全功能。冗餘性準則與單一故障準則緊密相關。單一故障準則要求必須有冗餘度，但冗餘性準則可超出單一故障準則。假設n為完成某一安全功能所必須的100%容量的設備數，則冗餘性準則有兩種套用：①n+1原則，它在設備或系統的數量選擇上可取2×100%，或1×100%+2×50%，或3×50%。②n+2原則，即取3×100%或4×50%。n+1原則可滿足單一故障準則，但在遇有設備或系統發生故障、而在規定的時間內不能消除時，則不允許核電廠在功率工況下運行。n+2原則在上述情況下允許核電廠運行。冗餘性準則，對能動部件和非能動部件可作不同的考慮。例如同樣的3×100%的n+2原則。增加冗餘度，可提高核電廠的安全性和可用率，但同時增加了建設的投資。

安全功能

核電廠設計要求在任何情況下確保反應堆安全停堆，從堆芯排出熱量，並限制預計運行事件和事故工況後果。為達到這些設計要求所必須的功能稱安全功能。安全功能可分列出多條，核電廠內安全級的構築物、系統和部件應能完成所有的安全功能，從而達到安全設計要求。

事故分析

研究核電廠可能發生的事故的種類及發生頻率，確定事故發生後系統的回響及預計事故的進程，評價各種安全設施及安全螢幕障的有效性，研究各項因素及操縱員干預對事故進程的影響，估計事故情況下核電廠的放射性釋放量及計算工作人員與居民所受的輻射劑量。

在核電廠設計過程中，事故分析用於選取停堆保護信號，確定停堆參數整定值和停堆延遲時間，確定緩解事故的專設安全設施的參數。

對於設計基準事件的分析是核電廠安全分析報告中必要的一章。分析的目的在於表明該核電廠設計足以控制這些事件的後果，使工作人員、公眾和環境不至於受到不適當的放射性風險。

近年來，嚴重事故的分析已受到應有的重視。通過嚴重事故分析，可以找到核電廠的薄弱環節，有助於提高核電廠的安全性。嚴重事故分析，還可作為制定應急計畫的依據。

核電廠事故分析涉及到反應堆物理、熱工水力、控制、運行及輻射防護等各個方面，對評價核電廠安全具有特殊的重要意義。

事故分析採用確定論及機率論方法。這兩種方法相輔相成。設計基準事件的分析，以確定論方法為主；嚴重事故的分析，兩種方法並用，側重於機率論方法。(見確定論安全分析、機率論安全分析)。

作確定論分析時，又可選用保守模型或現實模型。保守模型比較簡單，把各種不利因素疊加在一起，得出事故後果的極限值。現實模型則比較複雜，但分析結果較為接近真實情況 。

確定論分析與機率論分析均以計算機及分析程式作為分析工具。電腦程式的編制則以理論分析和實驗作為基礎。按照分析的內容不同，有不同的分析程式，大致可分為系統、堆芯、燃料元件、反應堆物理、熱工水力及放射性後果等6類。