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第八章：核反应堆安全 核反应堆工程概论 核反应堆安全 一、核反应堆安全的基本原则 二、核反应堆的安全系统 三、确定论安全分析 四、严重事故 五、核反应堆安全分析模型及程序 六、概率安全评价法 七、几个概念 一、核反应堆安全的基本原则 1、核安全的目标 2、核反应堆的安全原则 3、核反应堆的安全运行与管理 4、核安全法规及安全监督 1、核安全的目标 安全的总目标： 在核电厂里建立并维持一套有效的防护措施，以保证工作人员、居民及环境免遭放射性危害。 辅助目标： 辐射防护目标：确保在正常运行时核电厂及从核电厂释放的放射性物质引起的辐射照射保持在合理可行尽量低的水平，并且低于规定的限值，还保证事故引起的辐射照射的程度得到缓解。 技术安全目标：有很大把握预防核电厂事故的发生；对于核电厂设计中考虑的所有事故，甚至对于哪些发生概率极小的事故都要确保其放射性后果（如果有的话）是小的；确保哪些会带来严重放射性后果的严重事故发生的概率非常低。 核电厂的指标：发生堆芯严重损坏事件的概率低于1?10－4/（堆.年），发生严重的放射性向环境释放的概率低于1?10－5/（堆.年）。 2、核反应堆的安全原则 核反应堆的最大特点之一是运行时要产生大量放射性裂变物质，反应堆和一回路是个巨大的辐射源。核电厂的首要问题是无论在正常工况，或事故工况下，都能把这些放射性物质安全地控制起来，确保工作人员与公众的安全。 核电站采用的安全性原则是： 纵深设防，多重屏障 2.1、纵深设防 通常是通过三级安全防线的考虑来贯彻 第一级安全性考虑：要求在核电站的设计、建造和运行中采用多种有效措施，把发生事故的几率降到最小程度。 要求：反应堆及动力装置的设计必须包括内在的安全特性；系统对于损伤必须有最大的耐受性；设备必须有冗余度和可检查性及运行前整个工作寿期内的可试验性。 冗余度：平行而独立地采用两个或两个以上的类似部件或系统，一旦一个失败也不会影响正常运行。 2.1、纵深设防（1） 内容： ? 反应堆需要负的瞬时温度系数与空泡份额 ? 运行条件下性能确实稳定的材料，才允许作燃料、冷却剂及与安全有关的结构物 ? 仪表控制系统必须满足要求，有充分的冗余度 ? 建造与设备安装，按工程实践的最高标准，必须有质保 ? 部件的设计、安装能够连续或定期检测，允许对它们进行定期试验 2.1、纵深设防（2） 第二级安全考虑：要求核电站必须设置可靠的安全保护系统。一旦发生事故，该系统能对人身与设备进行安全保护，防止或减少事故的危害。 内容： ? 反应堆有两套独立的停堆系统 ? 必须备有两套独立的电源。包括两路分开的厂外电源、厂内事故电源以及能够快速启动且有一定冗余数量的柴油发电机组。此外还应有为仪表供电的蓄电池直流电源 2.1、纵深设防（3） 第三级安全性考虑：要求在发生某些假想事故而一些保护系统又同时失效时，必须有另外的专设安全设施投入动作。 例如：应急堆芯冷却系统（ECCS），以防止失水事故下燃料的熔化以及裂变产物的释放。 根据三级安全性考虑的纵深设防原则，可以制定出一套通用的设计准则，并对核电站的各种部件、系统建立起设计、制造、试验、运行等各种安全规范。 2.2、多重屏障 为了防止正常运行或事故状态下放射性物质泄漏外逸，所有的反应堆系统设计都采用多重屏障的概念。 第一重屏障：燃料芯块 裂变碎片射程很短（10－3 cm）。除表面外，绝大部分裂变碎片包容在芯块之中。气态裂变产物如碘、氪和氙等核素，一部分会因扩散而从燃料芯块中逸出。第一重屏障大约能留住98％以上的放射性裂变产物。 2.2、多重屏障（1） 第二重屏障：燃料元件包壳管 用锆合金制成的燃料元件包壳管，可以防止气体裂变产物以及裂变碎片进一步外逸。对于高温气冷堆，燃料呈颗粒状，每颗粒子都有热介碳涂层包壳。 压水堆正常运行时，数以万计的燃料棒中可能会有少数几根棒发生破裂，致使少量放射性物质从第二重屏蔽泄漏。 2.2、多重屏障（2） 第三重屏障：压力容器与一回路管道组成的压力边界 流经燃料元件的一次冷却剂是被限制在压力容器与一个或数个一回路环路内流动的，这个压力容器与一回路管道，组成了又一道密封屏障，可进一步防止放射性物质外逸。后者包括从燃料棒泄漏出来的裂变产物，同时也包括冷却剂中产生或进入冷却剂的活化物质。在绝大多数反应堆中，大部分放射性物质可以通过冷却剂净化系统除去。 2.2、多重屏障