CN108665185A - 一种核电厂事故规程适用范围的设计方法 - Google Patents

一种核电厂事故规程适用范围的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于核电厂运行技术领域，涉及一种核电厂事故规程适用范围的设计方法。所述的设计方法依次包括如下步骤：(1)形成始发事故清单；(2)形成叠加事故库；(3)形成覆盖事故截断概率；(4)形成事故规程及上游文件适用范围事故清单。利用本发明的核电厂事故规程适用范围的设计方法，能够得到并明确核电厂事故规程及上游文件应覆盖的单一事故和叠加事故清单的设计方法，从而为制定新建核电厂的事故规程及上游文件提供依据，并可用于评估在役电厂事故规程的能力及合理性。

Description

一种核电厂事故规程适用范围的设计方法
技术领域
本发明属于核电厂运行技术领域，涉及一种核电厂事故规程适用范围的设计方法。
背景技术
核电厂***复杂、运行参数繁多，当出现子***或设备故障时，会导致偏离正常运行工况。核电厂偏离正常运行工况中较为重要的可能会触发自动停堆，此类工况称为事件，事件中可能产生堆芯损坏和/或厂外放射性后果的称为事故。核电厂一旦出现事件或事故工况，就认为进入紧急状态，要求操纵员迅速响应，纠正工况偏离，并采取必要的行动来避免或减轻可能的后果。
为确保核电厂安全，防止发生事故或在事故后尽量减轻其后果，纵深防御是核电厂设计中最基本的概念，而在纵深防御的具体实施中，操纵员的正确操作与响应至关重要。以往核电厂事故的经验反馈已表明正确的事故运行规程是保证纵深防御成功的关键因素之一。
目前核电业界通用的事故运行规程主要包括基于事件导向的事故规程、基于状态导向的事故规程和基于征兆导向的事故规程三大类。这些事故规程在核电厂事故工况的处理上有着各自的特点和针对性，但均没有明确各自的可应对事故范围，也没有科学合理的设计方法来确定各自的适用范围。这使得这些事故规程在真实核电厂运行中对事故缓解的纵深防御能力缺少评估依据，也不能发现并针对性的强化事故规程的弱项。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，以能够得到并明确核电厂事故规程及上游文件应覆盖的单一事故和叠加事故清单的设计方法，从而为制定新建核电厂的事故规程及上游文件提供依据，并可用于评估在役电厂事故规程的能力及合理性。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，所述的设计方法依次包括如下步骤：
(1)形成始发事故清单；
(2)形成叠加事故库；
(3)形成覆盖事故截断概率；
(4)形成事故规程及上游文件适用范围事故清单。
核电厂事故规程用于应对会触发紧急停堆或触发专设动作的事件，通过确定论分析可确定事故规程及上游文件应考虑的始发事故，并明确始发事故影响的安全功能以及缓解事故所必须的相关***和设备，基于此确定叠加事故库。由于核电厂设计复杂，仅通过确定论分析确定的叠加事故库可能非常庞大，其中部分事故序列发生概率极低，可以通过概率论分析将其筛除，以实现事故规程及上游文件在设计上对安全性和经济性的兼顾。因此核电厂事故规程及上游文件适用范围应充分考虑确定论分析及概率论分析两方面。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，其中步骤(1)中所形成的始发事故清单包括：
基于该核电厂安全分析结论及相关安全分析报告确定的核电厂安全分析中考虑的设计基准事故清单；
基于该核电厂瞬态分析确定的应考虑的瞬态清单；
基于运行经验，评估国内外其他同类型核电厂发生过的事件，经梳理确定的事故清单；
结合国内外相关法规标准，选取法规中明确要求在核电厂设计中考虑的单一事故清单。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，其中步骤(1)中，将各种类型的始发事故清单经整理分析后确定汇总的始发事故清单list-IA。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，其中步骤(2)包括如下的子步骤：
1)针对每个始发事故，开展模拟计算分析，确定该始发事故影响的核电厂关键安全功能，汇总形成受影响的安全功能清单list-SF；
2)结合list-SF中各安全功能对机组核安全的影响和威胁程度进行优先级排列；
3)针对list-SF中各安全功能，结合核电厂***设计，确定缓解始发事故影响安全功能对应的***和设备，并结合相关***和设备的定位及可靠性分析，确定针对始发事故清单中各安全功能对应的缓解策略的序列矩阵；
4)根据始发事故清单中各始发事故影响的list-SF中相关安全功能SFx，在发生始发事故的基础上考虑叠加发生不同的SFMxy、SFMxz……失效，从而形成叠加事故库list-MA。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，其中步骤(3)包括如下的子步骤：
1)基于PSA(Probabilistic Safety Analysis，概率安全分析)分析，确定始发事故发生概率以及关键安全功能缓解***和设备的失效概率清单；
基于核电厂PSA分析中CDF(Core damage frequency，堆芯损坏频率)总目标要求，确定需考虑的叠加事故发生概率，即截断概率TP(Truncate Probabilistic)，对于低于该概率的序列，认为其发生可能性过低，对核电厂总CDF贡献很小，可不予考虑，而高于该概率的序列应纳入事故规程覆盖范围。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，其中步骤(4)包括如下的子步骤：
1)基于事故发生概率和***设备失效概率清单，确定叠加事故库中各事故序列的发生概率；
2)通过已确定的TP，截取出事故规程及上游文件中应考虑的叠加事故清单，形成事故规程的适用范围list-EA。
本发明的有益效果在于，利用本发明的核电厂事故规程适用范围的设计方法，能够得到并明确核电厂事故规程及上游文件应覆盖的单一事故和叠加事故清单的设计方法，从而为制定新建核电厂的事故规程及上游文件提供依据，并可用于评估在役电厂事故规程的能力及合理性。
本发明首次基于确定论和概率论分析，提出并明确了核电厂事故规程及上游文件应覆盖的单一事故及叠加事故清单的设计方法。本发明所提供的设计方法可用于指导新型核电机型的事故规程及上游文件设计，也可用于在役核电厂确定其事故规程及上游文件应覆盖范围，以用于评估在用事故规程及上游文件的合理性，尽早发现可能缺陷并进行针对性的改进。此外，本发明中提供的设计方法确定的事故规程及上游文件覆盖范围也可为新建及在役核电厂事故处理模拟和培训提供指导。本发明的设计方法确定的事故规程适用范围也为核电厂设计提供了指导，并可用于评估现有设计的合理性及完备性。
本发明的有益效果具体体现在：
(1)通过本发明的设计方法，可确定新建核电厂事故规程应覆盖的事故清单，即明确新建事故规程的适用范围，这确保了事故规程的完备性，进而进一步保证了新建核电厂的安全性；
(2)通过本发明的设计方法，可确定在役核电厂事故规程应覆盖的事故清单，可用于评估在役核电厂事故规程完备性，可用于指导发现在役核电厂事故规程的弱项并针对性改进，进而可进一步提高在役核电厂的安全性；
(3)通过本发明的设计方法，可通过所确定的事故清单分析确定核电厂***设计的合理性及完备性，从而完善***设计进一步提高核电厂的安全性和经济性；
(4)通过本发明的设计方法，可确定事故规程适用范围，并为操纵员演练提供依据，进而减少操纵员在处理事故时发生人因失误的可能性，提高核电厂的安全性。
附图说明
图1为示例性的本发明的核电厂事故规程适用范围的设计方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
示例性的本发明的核电厂事故规程适用范围的设计方法的流程如图1所示，包括如下步骤。
(1)形成始发事故清单
1)基于该核电厂安全分析结论及相关安全分析报告确定该核电厂安全分析中考虑的设计基准事故清单。
2)基于该核电厂瞬态分析确定应考虑的瞬态清单。
3)基于运行经验，评估国内外其他同类型核电厂发生过的事件，梳理确定事故清单。
4)结合国内外相关法规标准，选取法规里明确要求在核电厂设计中考虑的单一事故清单。
5)综合上述事故清单整理分析确定始发事故清单(list-IA)。
(2)形成叠加事故库
1)针对每个list-IA中始发事故，开展模拟计算分析，确定该始发事故影响的核电厂关键安全功能，形成受影响的安全功能清单(list-SF)。
2)结合list-SF中各安全功能对机组核安全的影响和威胁程度进行优先级排列。
SF1 SF2 SF3 SF4 SF5 …… SFx
3)针对list-SF中各安全功能，结合该电厂***设计，确定缓解始发事故影响安全功能对应的***和设备。由于核电厂在设计已充分考虑单一故障及纵深防御，因此，对某一特定关键安全功能，电厂设计通常有多种缓解手段(SFM)。结合相关***和设备的定位及可靠性分析，确定针对list-SF中各安全功能对应的缓解策略序列矩阵。
SF1 SF2 SF3 SF4 SF5 …… SFx
SFM11 SFM21 SFM31 SFM41 SFM51 …… SFMx1
SFM12 SFM22 SFM32 SFM42 SFM52 …… SFMx2
SFM13 SFM23 SFM33 SFM43 SFM53 …… SFMx3
…… …… …… …… …… …… ……
SFM1a SFM1b SFM3c SFM4d SFM5e …… SFMxy
4)根据list-IA中各始发事故影响的list-SF中相关安全功能SFx，在发生始发事故的基础上考虑叠加发生不同的SFMxy、SFMxz……失效，从而形成叠加事故库list-MA。
(3)形成覆盖事故截断概率
1)基于PSA分析，确定始发事故发生概率以及关键安全功能缓解***和设备的失效概率清单。
2)基于该核电厂PSA分析中CDF总目标要求，确定需考虑的叠加事故发生概率，即截断概率。对于低于该概率的序列，认为其发生可能性过低，对核电厂总CDF贡献很小，可不予考虑。
(4)形成事故规程及上游文件适用范围事故清单
1)基于事故发生概率和***设备失效概率清单，确定叠加事故库中各事故序列的发生概率。
2)通过已确定的TP，截取出事故规程及上游文件中应考虑的叠加事故清单，即形成事故规程的适用范围(list-EA)。
上述示例性的本发明的核电厂事故规程适用范围的设计方法的具体实施内容举例如下。
1)根据该核电厂安全分析、瞬态分析，并结合其他核电机组的运行经验反馈，以及国内外相关法规标准，确定始发事故清单。
2)通过模拟计算分析，确定各始发事故对应的安全功能，并根据其对机组安全的影响和威胁程度进行优先级排序。
以某新建核电厂发生主给水管道破裂始发事故为例，其影响到的核电厂安全功能包括一回路温度、安全壳完整性以及一回路压力等。其中一回路温度的影响程度要高于安全壳完整性。
3)基于机组设计，确定各安全功能对应的缓解手段，并根据***和设备定位确定安全功能的缓解序列，形成缓解手段矩阵。
以某新建核电厂蒸汽发生器水装量关键安全功能的缓解序列为例，恢复和控制蒸汽发生器水装量的缓解手段包括辅助给水***、启动给水***、主给水***、凝结水***等。结合相关***设计定位及设备可靠性，蒸汽发生器水装量关键安全功能的缓解序列为SFM1：辅助给水***；SFM2：启动给水***；SFM3：主给水***；SFM4：凝结水***。
4)结合始发事故及缓解手段矩阵确定叠加事故库，并结合始发事故发生概率以及缓解手段***及设备的失效概率，确定叠加事故发生概率。
如对上述确定叠加事故库中始发事故为主给水管道破口的叠加事故包括主给水管道破裂叠加辅助给水丧失、主给水管道破裂叠加启动给水丧失、主给水管道破裂叠加大气释放阀不可用、主给水管道破裂叠加稳压器喷淋不可用、主给水管道破裂叠加紧急停堆失败、主给水管道破裂叠加安注不可用、主给水管道破裂叠加丧失冷却水等。
5)基于PSA中电厂CDF总目标，确定需考虑的叠加事故截断概率，并基于此截断概率确定事故规程需覆盖的事故清单，即确定事故规程适用范围。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种核电厂事故规程适用范围的设计方法，其特征在于，所述的设计方法依次包括如下步骤：
(1)形成始发事故清单；
(2)形成叠加事故库；
(3)形成覆盖事故截断概率；
(4)形成事故规程及上游文件适用范围事故清单。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(1)中所形成的始发事故清单包括：
基于该核电厂安全分析结论及相关安全分析报告确定的核电厂安全分析中考虑的设计基准事故清单；
基于该核电厂瞬态分析确定的应考虑的瞬态清单；
基于运行经验，评估国内外其他同类型核电厂发生过的事件，经梳理确定的事故清单；
结合国内外相关法规标准，选取法规中明确要求在核电厂设计中考虑的单一事故清单。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：步骤(1)中，将各种类型的始发事故清单经整理分析后确定汇总的始发事故清单list-IA。
4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(2)包括如下的子步骤：
1)针对每个始发事故，开展模拟计算分析，确定该始发事故影响的核电厂关键安全功能，汇总形成受影响的安全功能清单list-SF；
2)结合list-SF中各安全功能对机组核安全的影响和威胁程度进行优先级排列；
3)针对list-SF中各安全功能，结合核电厂***设计，确定缓解始发事故影响安全功能对应的***和设备，并结合相关***和设备的定位及可靠性分析，确定针对始发事故清单中各安全功能对应的缓解策略的序列矩阵；
4)根据始发事故清单中各始发事故影响的list-SF中相关安全功能SFx，在发生始发事故的基础上考虑叠加发生不同的SFMxy、SFMxz……失效，从而形成叠加事故库list-MA。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(3)包括如下的子步骤：
1)基于PSA分析，确定始发事故发生概率以及关键安全功能缓解***和设备的失效概率清单；
2)基于核电厂PSA分析中CDF总目标要求，确定需考虑的叠加事故发生概率，即截断概率TP，对于低于该概率的序列，认为其发生可能性过低，对核电厂总CDF贡献很小，可不予考虑，而高于该概率的序列应纳入事故规程覆盖范围。
6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，步骤(4)包括如下的子步骤：
1)基于事故发生概率和***设备失效概率清单，确定叠加事故库中各事故序列的发生概率；
2)通过已确定的TP，截取出事故规程及上游文件中应考虑的叠加事故清单，形成事故规程的适用范围list-EA。
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