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關于征求《技術政策:概率安全分析技術在核安全領域中的應用》意
2018-04-05 09:48

國家核安全局辦公室函

國核安辦[2008]197號


關于征求《技術政策:概率安全分析技術在核安全領域中的應用》意見的函

  

中國核工業集團公司,中國廣東核電集團公司,中國電力投資集團公司,國家核電技術公司:

  為推動概率安全分析技術在核安全領域中的應用,我局組織編寫了《技術政策:概率安全分析技術在核安全領域中的應用》,現發送你單位。請研究提出意見,并于2008年12月10日前將意見反饋我局(北京市西直門內南小街115號,100035)。

  聯系人:韋力

  電話:(010)66556360

  附件:技術政策:概率安全分析技術在核安全領域中的應用

  

  二○○八年十一月九日

主題詞:環保 核安全 概率安全分析 意見 函

抄送:環境保護部核與輻射安全中心。

  

  附件:

  

技術政策:概率安全分析技術在核安全領域中的應用

  1 序言

  近年來,概率安全分析技術已取得重大進展,在主要核電國家,概率安全分析技術已不僅僅停留于核設施安全水平的評估,而且對于進一步深入認識核安全問題,乃至對核安全要求的確定都在產生著深刻的影響;在國內,概率安全分析技術經過二十多年的發展,已具備了較好的技術基礎,因此,國家核安全局希望積極地、有步驟地推動概率安全分析技術在國內核安全領域中更深層次的應用。國家核安全局相信,制定在核安全領域中應用概率安全分析技術的政策將有助于實現此目標。本技術政策闡述了國家核安全局將在核安全領域中積極應用概率安全分析技術的政策。國家核安全局相信本技術政策的實施將為優化資源配置、提高核安全監督活動效率和提高核安全水平發揮重要作用,也將為未來相關法規的制定和修訂提供良好的基礎。

  2 背景

  1)概率安全分析技術在國際上的發展和現狀

  概率安全分析技術發展可以追溯到更早的時期,但1975年10月美國核管會發表的WASH-1400《反應堆安全研究:美國核動力廠事故風險評價》報告,是核領域中被公認的第一份真正意義上的概率風險評價報告。1979年美國三哩島核電廠事故前,概率論僅應用于某些特定的核安全領域,例如廠址評價中的外部災害等。三哩島核電廠事故改變了對概率安全分析技術作用的認識,兩個主要的三哩島核電廠事故調查報告(Kemeny和Rogovin研究報告)都建議在核電廠安全分析中應用更多的概率安全分析技術來支持傳統的非概率論的方法。

  1987年至1990年間美國核管會陸續發表了NUREG-1150《嚴重事故風險:5座美國核電廠的評價》以及配套報告。這些報告總結了自概率安全分析技術發展以來數十年的研究成果,對以后的概率安全分析工作起到了重要的指導作用,同時,也為美國核管會執行安全監管時如何應用這些分析技術提供了有益的見解。

  1995年,為了促進概率安全分析技術的應用并規范核安全監管要求,美國核管會發布了政策聲明60FR42622《概率風險評價在核安全監管活動中的應用》。為配合相關的監管要求,美國核管會于1998年先后發布了管理導則RG1.174~1.178,對總體概率風險準則、概率安全分析技術在定期試驗、質保分級、技術規格書以及管道在役檢查中的應用等提供了具體的指導和要求。

  1998年,美國核管會為確定聯邦法規10CFR50的修改方向,提出了三個選擇方案,即:1)不做改變的選擇I,該方案將中止核管會工作人員以風險為導向對現有10CFR50 作全面改變而進行的活動,對于已制定出的一些導則,核管會工作人員可以繼續使用,對于正在進行的包含風險導向的導則的制定活動仍繼續進行;2)對質量保證、技術規格書、環境鑒定和設備規范等可做特殊處理的選擇II,在II選擇下需要對10CFR50 中涉及系統、部件和結構特殊處理的范圍作出修改,但此選擇不涉及改變電站的設計或設計基準事故,對根據風險導向評價得出的低安全重要性的系統、部件和結構,將降低管理要求;3)改變某些管理要求并在10CFR50中加入風險決策條款的選擇III,在這種方案下,要對10CFR50 本身進行改變,使之在要求中包括風險導向的屬性。1999 年6 月美國核管會同意SECY-98-300 報告的建議,采取分階段的方法來進行該項工作,同意按第二種選擇開始工作,并同時對第三種選擇進行研究,對于按第一種選擇開展的法規制定工作要繼續進行。目前屬于選擇II和選擇III的多項法規已制定完畢或在制定過程中。

  最近,美國核管會正式啟動了核動力廠執照申請新法規框架的研究項目。美國核管會計劃建立一套全面的可應用于各類核反應堆技術的基于績效、風險導向和具有普適性的新法規體系(10CFR53),作為目前執照申請法規(10CFR50)的備選。這一法規將充分吸收運行經驗、現行法規制定中得到的教訓并充分考慮采用風險導向技術帶來的益處,以確保法規的實施可以讓核安全監管部門和核工業界將資源應用于改進核動力廠中最薄弱的環節,從而更好地保證公眾的健康和安全。可以預見,未來該法規的實施,必將對核動力廠的設計產生深遠的影響,也必將在核安全監管領域引發一場重大的變革。

  國際原子能機構也在大力推動概率安全分析技術,先后出版了1、2、3級概率安全分析實施指南和審查指南以及大量的概率安全分析應用的技術文件,并在其新的安全標準中明確加入了完成概率安全分析等要求。

  核工業界一直是推動概率安全分析技術應用的積極力量,美國的南德克薩斯核電廠在推動部件特殊處理中做出了開創性的貢獻。美國的電力研究院、美國核能研究所、美國核學會和美國機械工程協會等也編制了大量的概率安全分析技術指導文件或標準。近年來國際電氣和電子工程師協會、歐洲經合組織等國際組織也開始制定有關概率安全分析應用的政策聲明及標準。與此同時韓國等國家也制定了相應的概率安全分析應用計劃并正在逐步實施以推動概率安全分析在核領域中的應用。

  2) 概率安全分析技術在國內的發展和現狀

  國家核安全局作為我國的核安全監管機構一直致力于推動我國概率安全分析技術的發展和應用,從上世紀80年代中期就組織國內相關單位開展概率安全分析研究工作。

  2004年4月國家核安全局頒布新版HAF102《核動力廠設計安全規定》和HAF103《核動力廠運行安全規定》。《核動力廠設計安全規定》提出了必須在安全評價中采用確定論和概率論分析方法的要求;針對嚴重事故,結合概率論、確定論和工程判斷,確定嚴重事故重要事件序列的要求。《核動力廠運行安全規定》規定核動力廠營運單位必須收集和保存運行經驗的數據,以用作核動力廠老化管理、核動力廠剩余壽期評價、概率安全評價和定期安全審查的輸入數據,必須考慮使用概率安全評價作為定期安全審查的輸入等要求。2006年6月國家核安全局批準發布核安全導則HAD102/17《核動力廠安全評價與驗證》,對概率安全分析的方法、范圍以及需要滿足的目標給出了明確的指導。

  目前國家核安全局正在積極組織編制相關的核安全導則和技術文件,由國家核安全局組織編制的技術文件《核動力概率安全評價報告的標準格式和內容》已正式發布,應用了風險概念的《核動力廠運行安全性能指標技術文件》也正在幾個核電廠試用。我國政府在中華人民共和國《核安全公約》國家報告中明確表示“中國核行業主管部門、核安全監督部門都非常重視并努力推廣概率安全評價技術在核安全領域中的應用”。

  與國際上情況相似,國內核工業界業也是概率安全分析技術發展的積極力量。目前國內秦山核電廠、大亞灣和嶺澳核電廠、秦山第三核電廠、田灣核電廠已在不同程度上完成了內部事件的一級概率安全分析,一些核電廠也開展了二級PSA和外部事件PSA的研究,一些新建的核動力廠也都陸續開展了相關的工作。國內一些核電廠已開始嘗試概率安全分析技術在電廠運行管理中的應用,比如在維修中采用風險評價來優化大修策略、在運行中采用風險監測器來實時監測核電廠風險等,同時國內的有關設計院也初步應用了概率安全分析技術來評價核電廠的設計方案。這些為概率安全分析在核領域中的進一步應用奠定了堅實的基礎。

  3 確定論安全分析方法和概率安全分析方法

  1)確定論安全分析方法

  確定論安全分析方法是以縱深防御概念為基礎,以確保反應性控制、余熱排出和放射性包容三項基本安全功能為目標,針對確定的設計基準工況,采用保守的假設和分析方法,并滿足特定驗收準則的一套方法。

  在進行確定論安全分析時,首先,考慮核電廠各種運行模式和假設始發事件的大致發生頻率,并按照其頻率將其劃分到某一工況。這些假設始發事件的可能發生頻率來源于其它已有工業設施的經驗,并加上一些工程判斷和分析。此后,需要對這些始發事件進行分組,對每組僅選擇包絡工況作為設計基準工況。確定設計基準工況后,對每種工況給出可接受的驗收準則。并且這些準則考慮到如下要求:頻繁發生的假設始發事件必須僅有微小的或根本沒有放射性的后果,而可能導致嚴重后果的事件的發生概率必須很低。隨后,采用一系列保守的假設和方法對這些事件進行分析,以確定滿足驗收準則。

  多年的核電運行經驗表明,確定論安全分析方法對保證核安全發揮了重要的作用,但應認識到,并沒有絕對的確定論,確定論中也包含著概率因素。和概率論一樣,確定論控制的也是風險,只不過這種風險的控制更定性、更粗略一些。例如,確定論中的單一故障準則要求就不是完全合理,目前已充分認識到核電廠各個安全系統的安全重要度可能有很大差異,對所有安全系統均采用單一故障準則并不完全平衡。單一故障準則只是在當時的歷史條件下考慮系統和設備可靠性、經濟可承受性和準則可操作性的一個妥協。

  2)概率安全分析方法

  概率安全分析,是以概率論為基礎的風險量化評價方法,它考慮了一個更廣泛的假設始發事件譜及不同假設始發事件的發生頻率,并系統地評價緩解系統的可靠性,包括潛在的多重失效、共因失效和人因失效,它能更現實地對核動力廠的風險進行定量評價。

  與傳統的確定論安全分析方法相比,概率安全分析方法可較現實地反映核動力廠的實際狀況,其分析對象不局限于設計基準事故,而是盡可能地考慮更廣泛的事件譜,并對這些事件的進程進行全面的分析,并在此基礎上對風險進行量化。概率安全分析不局限于單一隨機故障,而是考慮事件進程中各種系統和設備發生故障的可能性,同時考慮了事件發生后人員干預失效的可能性以及系統、設備、人員之間的相關性。

   確定論方法和概率論方法是相輔相成的,確定論方法對保證核安全發揮了重要的作用,概率論方法是傳統管理方法的發展和延伸。  

  3)不確定性

  不確定性是監管決策過程中必須考慮的問題,在確定論安全分析方法和概率安全分析方法中都存在不確定性,分析過程中存在的不確定性主要包括模型的完整性、模型的適當性和輸入參數的不確定性三個方面。總體而言,確定論安全分析方法沒有提供評估不確性的手段,僅在事故進程分析中希望通過保守的方式來處理某些不確定性,而概率安全分析方法可以定量地評價不確定性的影響,并通過敏感性分析和重要度分析等手段進行處理。與確定論安全分析相比較,概率安全分析一般更全面,對許多問題的處理更精細,而概率安全分析所固有的一些問題,在確定論安全分析中往往也存在。不論使用哪種分析方法,都要考慮不確定性的存在,并對其進行適當處理。

  國家核安全局認識到不確定性并不是由于在決策過程中使用了概率安全分析技術而引起的,而僅僅是在概率安全分析的量化過程中被凸現出來了。隨著概率安全分析技術的不斷發展,國家核安全局對使用概率安全分析技術的信心越來越強。概率安全分析技術提供了評估不確定性的定量化方法,重要的不確定性已經得到并且將繼續得到更多的關注。

  4 國家核安全局的政策

   盡管概率安全分析方法在國內已得到一定的發展,但是應認識到概率安全分析方法在國家核安全局和核工業界的工作中尚未得到全面的應用,也還沒有全面獲得與其相稱的收益。因此國家核安全局相信針對概率安全分析在監管活動中的應用出臺一個整體的政策聲明可以使許多潛在的應用得以實施,并可以促進監管的穩定性和有效性。因此,國家核安全局希望積極地并且有步驟地推動概率安全分析技術在國內核安全領域中更深層次的應用。為此,國家核安全局制定以下技術政策:

  1)縱深防御概念在保證核安全中的重要作用已被大量實踐所證實,仍應得到貫徹。但在某些條件下,縱深防御的重點及其防御層次可能有所調整,通過廣泛地應用概率安全分析技術,可以為這種調整的合理性提供更好的技術基礎;

  2)在核安全活動中應積極推進概率安全分析方法的使用,這種使用應與目前概率安全分析技術和數據所能支持的程度相適應;

  3)概率安全分析可采用現實的方法和假設。對于某些特定的應用,為了簡化分析或為不可預見的工況提供一定的安全裕度,可采用保守的方法和假設;

  4)在利用概率安全分析技術時,應特別注意不確定性的評估和處理;

  5)概率安全分析的質量對于概率安全分析技術的應用是一個至關重要的因素,有關各方應致力于不斷提高概率安全分析的水平并逐步完善概率安全分析的范圍,相應的支持數據應可供公開審查。國家核安全局鼓勵核工業界自發地持續改進概率安全分析方法和搜集數據,鼓勵信息共享、技術交流和同行評議,以此來共同推進概率安全分析技術的發展和應用;

  6)在國內概率安全分析相關法規標準尚不完善時,對于國際上成熟的法規標準,核工業界可以提出擬采用的建議,在征得國家核安全局同意后,在有關的工作中加以參照;

  7)國內已有的和翻版加改進的核動力廠是在確定論的安全要求下設計的,概率安全分析技術應用的重點在于識別核動力廠的薄弱環節、加強核安全決策的科學性、更有效地利用核安全監管資源和減輕營運單位不必要的負擔;

  8)對于某些新型的反應堆,例如采用了非能動安全系統的反應堆,現有的某些具體安全要求可能對其并不完全適用。在滿足核動力廠總的安全目標的前提下,國家核安全局支持在確定這些新型反應堆的具體安全要求時更多地應用概率安全分析技術,必要時可對現有的某些具體安全要求進行適當調整。

  鑒于國內概率安全分析技術的應用經驗較少,核動力廠類型較多,相應的標準也比較復雜,同時,對國際上的法規標準有一個接受、適應和掌握的過程,國家核安全局和核工業界需積累經驗、積累技術、逐步提高。為此,國家核安全局將從實際出發,在技術政策推進的過程中,采用積極穩妥的步驟,采用示范、試點的方式在某些領域逐步推廣。


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