核安全技术体系框架的探讨

核安全技术体系框架的探讨
陈荣达
【摘要】本文主要通过核安全的含义、对象和特征说明核安全的技术含义.结合我国核安全管理实践经验,提出我国核安全技术体系框架可规范为运行安全、辐射安全、核材料安全和体系管理4个领域,并以核电厂为例,从4个领域19个技术要点来详细阐述核电厂的核安全技术体系.希望通过深入阐述核安全的技术体系,可以对\"什么是核安全\"这一问题进行解释,以便指导核安全从业人员更加全面系统地评价核安全.
【期刊名称】《核安全》
【年(卷),期】2019(018)003
【总页数】8页(P43-50)
【关键词】核安全;技术含义;技术体系;技术要点
【作者】陈荣达
【作者单位】生态环境部华南核与辐射安全监督站,深圳 518034
【正文语种】中文
【中图分类】TM623.8
我国是核能与核技术利用大国。

核安全是国家安全的重要组成部分，是核能与核技术利用事业的生命线。

伴随核能与核技术利用事业的发展，我国核安全监管事业也在不断发展。

《中华人民共和国核安全法》于2018 年1 月1 日实施，核安全监
管事业不断规范完善。

但是，“核安全”的概念一直是比较抽象的，不同的人会有不同的理解。

因此，什么是核安全？如何全面系统地理解核安全，也是摆在从事核安全工作的人员面前的一个课题。

“什么是核安全？”这一问题是一个基础性问题，只有理解了核安全的内涵，才能全面、系统、科学地去认识核安全和评价核安全。

核安全是一个抽象的且技术性很强的概念。

本文从专业技术角度解释核安全的技术含义、技术体系和主要技术内容，从而说明“什么是核安全”这个问题。

1 核安全技术含义
核安全是一个抽象的概念，但其含义、对象和特征又是具体的。

因此，可以从以下3个方面理解核安全。

（1）核安全的含义。

核安全是核设施及其相关涉核活动特有的安全。

就是说，只有核设施及其相关涉核活动才会有核安全。

核设施是人类和平利用核能的产物，是大规模替代化石能源的途径之一，是确保经济社会可持续发展的一种需要。

而核设施与一般工业设施最主要的风险区别就是存在放射性危害。

当风险超过了可接受的程度，核就是不安全的。

（2）核安全的对象。

一般工业安全保护的对象是人和财产。

而核安全保护的对象是核设施、核材料、人与环境。

保护核设施是为了保障安全利用核能，预防核事故。

保护核材料是为了防止核材料扩散危害人类社会。

保护人与环境是为了防止放射性危害人类生活。

因此，核设施、核材料、人与环境是核安全保护的对象。

（3）核安全的特征。

只要核设施开始运行，放射性危害风险就客观存在。

核安全体现的是核设施的一种状态而非属性。

状态是变化的，属性是固定的。

因此，核安全是一个不断变化的过程。

过去安全不代表将来安全，没有发生核事故不代表没有核安全风险。

所以，核安全体现在核设施与核材料相关的活动，体现在人与环境的放射性危害风
险。

核安全是核设施及其相关涉核活动带来的放射性危害对经济社会影响的可接受程度。

2 核安全技术体系
核安全技术体系是指核安全的技术构成，即核安全应由哪些技术领域构成，包含哪些具体内容。

如美国核监管委员会（NRC）把反应堆监管体系划分为3 个关键领域、7 大安全基石、3 个交叉领域［1］，见图1。

3 个关键领域分别是反应堆安全、辐射安全和核安保；7 大安全基石包括始发事件、缓解系统、屏障完整性、应急准备、公众照射、职业照射和实物保护；3 个交叉领域包括人因、安全氛围和问题识别与处理。

这3 个关键领域、7 大安全基石和3 个交叉领域可以理解为是NRC 结合美国核安全监管实践经验总结形成的核安全技术体系框架，所有的核安
全问题都是在这个体系框架下进行讨论的。

图1 NRC反应堆监管体系框架Fig.1 NRC reactor oversight framework
虽然我国已有30 多年的核安全监管实践经验，但是尚未形成完整的核安全技术体系框架，核安全的技术内涵没有规范解释，核安全问题缺乏统一管理。

依据我国核安全法规体系，结合30 年核安全监管实践经验，笔者认为，我国核安全技术体系框架可规范为4个关键领域：运行安全、辐射安全、核材料安全和体系管理［2］。

（1）运行安全领域是指核设施运行的安全状态，反映核设施安全利用核能、预防与应对核事故的能力。

核设施运行主要存在3大核安全风险：链式裂变反应、释
放大量的热和产生大量的放射性物质。

核设施从设计上就设置一系列措施来控制和预防这些风险。

这些措施主要体现在反应性控制、堆芯热量导出和放射性物质屏蔽3大安全功能上。

核设施执行这3大安全功能的系统和设备能保持可用和可靠，核设施运行安全就能得以保障［3］。

（2）辐射安全领域是指人与环境的安全状态，反映核设施的运行影响人与环境的程度。

具有放射性是核设施的特殊性，是客观存在的。

过量的放射性辐射照射会破
坏人的生理机能，导致生态环境不适合人类生活。

这就是放射性物质的危害。

因此，在安全利用核能的同时，必须保护工作人员、公众和生态环境免受放射性危害，通过辐射防护措施，控制放射性对人员身体健康影响。

妥善管理放射性废物和放射性流出物，定期监测核设施周边辐射环境状况，可以避免公众与生态环境受到放射性危害。

（3）核材料安全领域是指核材料的安全状态，反映核材料危害公众与社会的风险。

核材料由于具有放射性，其丢失、被盗、破坏、非法利用和核恐怖袭击都可能导致公众遭受放射性危害，从而影响经济社会稳定及国家安全，因此，核材料必须严格管控和保护。

（4）体系管理领域是指核设施的安全保障能力，反映核设施维持安全水平及稳定性。

运行安全、辐射安全和核材料安全3个领域都属于“硬核安全”。

而体系管
理是对核安全的间接影响，属于“软核安全”。

体系管理主要反映保障核安全的能力，是维持核安全状态的重要组成。

体系管理水平越高，核安全状态稳定性越好［4］。

3 核安全技术要点
核安全技术体系既要有关键技术领域，还应包括每个技术领域所包含的具体技术要点。

技术要点阐述了各技术领域的具体内容。

不同类型核设施的核安全技术要点是有差异的。

其中，核电厂的核安全技术要点是所有核设施中最复杂和最全面的，也是要求最高的。

下面，以核电厂的核安全技术要点为例，说明核安全技术体系的主要内容。

其他核设施都可以在这个体系框架内进行调整［4］。

我国核电厂核安全技术体系框架可总结归纳为4个关键领域19个技术要点，如图2所示。

图2 核电厂核安全技术体系内容框架Fig.2 NPP nuclear safety technical system framework
3.1 运行安全领域
运行安全领域包括反应性控制、堆芯热量导出、放射性物质屏蔽、专设安全设施、电力系统、控制系统和内外部事件7个技术要点。

（1）反应性控制：反应性是核反应的基本条件。

反应性能够得到有效控制，核反应就是安全可控的。

反应性控制就是保持足够的负反应性，使堆芯均匀稳定反应。

评价反应性控制是否安全主要由堆芯特性、棒控系统和硼化系统3 部分来体现。

与反应性有关的风险主要有堆芯参数偏离安全范围、棒控系统故障导致反应性的大幅度变化、误稀释引入正反应性等，见表1［5］。

表1 反应性控制方面的主要内容Table 1 Key contents of reactivity control关注项主要内容堆芯特性堆芯参数稳定性，堆芯监视系统的可用性，堆芯监视设备的可靠性棒控系统系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性硼化系统系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性
（2）堆芯热量导出：利用核能主要是利用核燃料核反应时产生的热量。

而且，在终止核反应后，核燃料还能长时间产生大量的余热。

若不能及时把核燃料的热量带出，核燃料包壳就会因高温融毁，导致大量放射性物质释放，见表2［6］。

表2 堆芯热量导出方面的主要内容Table 2 Key contents of heat movement关注项主要内容核蒸汽供应系统一二回路运行参数的稳定性运行稳定性余热导出余热导出相关系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性最终热阱最终热阱相关系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性蒸汽排放蒸汽排放相关系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性乏燃料乏燃料冷却相关系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性
（3）放射性物质屏蔽：放射性物质屏蔽是运行安全最基本的安全要求。

核安全的目的就是在限制放射性物质对人与环境危害的前提下安全利用核能。

因此，设计时应采取多道屏障限制放射性物质释放到环境中。

即把绝大多数裂变产物限制在燃料
包壳内；燃料包壳失效了还有一回路压力边界，使放射性物质限制在反应堆冷却剂中；最后还有安全壳，可包容释放出来的使放射性物质，见表3［7］。

表3 放射性物质屏蔽方面的主要内容Table 3 Key contents of barrier关注项主要内容燃料包壳反应堆冷却剂保持低水平放射性，控制反应完整性堆冷却剂中的金属异物一回路压力一回路泄漏率，二回路水放射性监测，安全边界完整性壳内气体放射性监测，一二回路水化学控制，边界阀门密封性能，一回路压力边界内主设备和管道焊缝在役检查安全壳安全壳密封性能，安全壳贯穿件密封性能完整性（4）专设安全系统：专设安全系统是用于应对与缓解事故工况的，是核设施纵深防御理念中确保安全的一道重要屏障。

专设安全系统的可用与可靠，是事故工况下确保控制反应性，排出堆芯热量和包容放射性物质的技术保障。

虽然专设安全系统一般条件下不会投入，但必须确保这些系统保持在随时可用状态。

另外，专设安全系统误投运会对反应堆造成热冲击，也必须确保这些系统不会误启动，见表4。

表4 专设安全系统方面的主要内容Table 4 Key contents of safety system关注项主要内容应急堆芯注入系统系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性应急给水系统系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性安全壳喷淋系统系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性安全壳隔离系统系统功能的可用性，执行系统功能设备的可靠性
（5）电力系统：核蒸汽供热系统、执行安全功能的相关系统都使用了大量的能动设备，如电动泵、电动阀等。

控制各种设备的系统也需要电力驱动。

除非能动设备外，电力系统是安全功能得以实现的基本保障，见表5。

表5 电力系统方面的主要内容Table 5 Key contents of power电力系统方面的主要内容外电源外电源的稳定性和可靠性，外电源相关输配电设备的可靠性应急交流电源应急交流电源的可用性，应急交流电源发电设备和配电设备的可靠性应急直流电源应急直流电源的可用性，应急直流电源发电设备和配电设备的可靠性
（6）控制系统：控制系统是核蒸汽供应系统、安全相关系统等的神经网络，是各系统的功能得以精准实现的基本保障。

若控制系统不能精确地探测或控制用于执行安全功能的系统或设备，则安全是得不到充分保障的。

用于探测安全相关数据、控制执行安全功能设备的控制系统必须可用可靠，见表6。

表6 控制系统方面的主要内容Table 6 Key contents of control system关注项主要内容探测终端用于探测堆芯、安全相关参数设备的可靠性传输通道控制系统和保护系统逻辑传输的正确性，传输通道可靠性控制终端控制系统和保护系统控制端的可靠性监视终端控制系统和保护系统监视端的可靠性
（7）内外部事件：内外部事件对核安全的危害主要是损坏执行安全功能和相关支持功能的设备，导致相应的功能失效。

而且，内外部事件影响的往往不是单一的设备，而是一系列的设备。

再者，内外部事件发生的概率也相对较高。

核动力厂在设计时必须考虑典型内外部事件的影响，并制定一系列预防和缓解措施。

火灾、内部水淹、爆炸、台风是我国影响核动力厂运行主要的内外部事件，见表7。

3.2 辐射安全领域
辐射安全领域包括辐射防护、放射性废物、放射性流出物和辐射环境4个技术要点。

（1）辐射防护：辐射防护是对核电厂从事辐射活动人员的保护措施，主要保护工作人员应避免不必要的照射，并尽可能地减少必要的照射，防止过量照射危害工作人员的健康。

辐射防护主要控制辐射源项，减少工作人员照射以及控制工作人员受照剂量，见表8。

表7 内外部事件方面的主要内容Table 7 Key contents of events关注项主要内容防火核蒸汽供应系统、安全相关系统设备受火灾影响失效的控制防洪安全相关设备受水灾影响失效的控制防爆核设施内及周边易燃易爆风险点的控制防台防台风管理措施，避免台风对设备的影响
表8 辐射防护方面的主要内容Table 8 Key contents of radiation protection关注项主要内容辐射源项控制辐射控制区分区管理，辐射热点和射线探伤隔离控制，一回路净化人员剂量控制个人剂量限值，集体剂量控制人员辐射防护表面污染和内污染，辐射工作防护措施，意外照射事件，通风系统碘过滤功能
（2）放射性废物：核电厂运行期间会产生大量的放射性废物，这些放射性废物会在很长一段时间对工作人员、公众和生态环境产生影响。

放射性废物为固体，扩散性不强，放射性危害主要是外照射。

但放射性废物管理不善，容易对工作人员、公众和生态环境造成不必要的辐射。

国家法规标准对放射性废物的分类、处理、贮存和处置有详细要求，见表9。

表9 放射性废物方面的主要内容Table 9 Key contents of radioactive waste关
注项主要内容放射性废物分类按照国家标准对放射性废物实行分类管理放射性废物处理放射性废物处理工艺是否满足设计要求，废物货包各项指标满足国家标准
放射性废物暂存放射性废物实行分区暂存，废物货包定期盘存和按要求外送处理
处置放射性废物运输运输活动满足国家法规标准要求
（3）放射性流出物：放射性流出物是核电厂正常运行时对周边公众与生态环境最直接的影响，而且具有扩散性。

国家标准和运行许可证都对核动力厂放射性流出物排放的浓度和总量限值进行规定，放射性流出物必须经过严格的处理和监测后才能向环境排放，以避免核电厂周边的公众和生态环境受到不必要的放射性影响，见表10。

表10 放射性流出物方面的主要内容Table 10 Key contents of radioactive effluent关注项主要内容收集处理放射性流出物收集和处理系统的可用性，贮存设备的密封性达标排放放射性流出物排放前必须监测，浓度达标才能排放，在线
监测设备的可用性排放限值放射性流出物浓度或排放总量限制在规定限值内
（4）辐射环境：辐射环境的监测数据是最直接体现核动力厂周边公众和生态环境
受放射性影响的程度，也是核安全最直观的表现。

通过对核设施周边大气、水、土壤和生物体进行监测或核素分析，若辐射环境水平在本底正常范围内，则说明安全是可控的，见表11。

表11 辐射环境方面的主要内容Table 11 Key contents of radioactive environment关注项主要内容大气厂区大气辐射环境剂量率、气溶胶放射性水平在正常涨落范围内水厂区地下水放射性水平在正常涨落范围内土壤厂区周边土壤放射性水平在正常涨落范围内生物体厂区周边生物体体内未检测出超标核素监测
方法监测频度和方法满足国家标准，以表明监测数据的可信度
3.3 核材料安全领域
核材料安全领域包括核材料衡算、实物保护、核材料贮存与运输3个技术要点。

（1）核材料衡算：核材料是国家严格管控的材料。

为了防止核材料丢失和非法转移，国家建立核材料持有许可制度。

核材料衡算是核材料持有许可的重要内容，目的是建立核材料账目，确保核材料在整个应用周期内帐随物走，账物相符。

核材料持有单位通过建立核材料衡算账目，保障核材料调入调出的可追溯性，以防止核材料的丢失和非法转移，最终达到核不扩散目标，见表12。

表12 核材料衡算方面的主要内容Table 12 Key contents of nuclear material accounting关注项主要内容持有许可持有有效核材料许可证衡算账目建立调入、调出和内部转移账目并根据实际及时变更，定期向国家报送衡算账目报表
（2）实物保护：实物保护是保护核设施和核材料的措施，是防止核设施被破坏、核材料被偷盗和破坏的措施，最终避免公众与生态环境遭受核材料的放射性危害，以及核不扩散目标，见表13。

表13 实物保护方面的主要内容Table 13 Key contents of physical protection
关注项主要内容实物保护边界边界完整性，边界设置的技术要求监控和照明系统监控系统可靠性和故障处理，照明系统可靠性和故障处理入侵探测和报警系统入
侵探测系统有效性，报警系统有效性和报警响应出入控制人员出入控制，车辆出
入控制，危险物品出入控制
（3）核材料贮存与运输：国家对核材料实行严格管控。

而核燃料，特别是乏燃料是核材料中最为重要的，也是风险最大的。

由于核设施的保护等级高，防护措施多，因此，核燃料在核设施内贮存被偷盗和破坏的风险较低。

而核燃料离堆贮存和运输，是被偷盗和破坏风险较高的环节，管理措施和防护方法也必须有所加强，见表14。

表14 核材料贮存与运输方面的主要内容Table 14 Key contents of nuclear material storage and transport关注项主要内容离堆贮存设施（场所）核燃料
离堆贮存场所（设施）应具备相应的保护措施运输容器运输容器和运输指标应符
合国家法规标准要求运输管理核燃料运输过程管理应满足国家法规标准要求
3.4 体系管理领域
体系管理领域包质量保证体系、应急管理体系、人员资质管理体系和经验反馈体系4个技术要点。

（1）质量保证体系：质量保证体系是一个完整的体系。

核电厂所有涉及质量和安全的活动都必须在质量保证体系中开展。

如果质量保证体系出现了问题，最终必然会反映在各项涉及质量和安全的活动的结果上。

质量保证体系的问题往往是从实实在在的结果偏差开始对全过程管理的追溯，见表15［8］。

表15 质量保证体系方面的主要内容Table 15 Key contents of quality assurance关注项主要内容质量保证体系运转有效性组织、制度、人员、过程、记录，所有活动都在质量保证体系覆盖下
（2）应急管理体系：应急准备与响应是缓解与减轻核事故影响的重要管理方式，是以防万一的措施。

但由于核事故对公众与生态环境会造成严重而深远的影响，应急准备与响应必须做到常备不懈。

因此，应急管理体系是为了保障应急组织和应急设施设备在需要的时候能用会用管用，见表16。

（3）人员资质管理体系：人员资质管理是体系管理领域中的重要部分。

从事核安全相关活动的人员经过充分的培训、考核和授权，具备胜任活动的技能，是确保核安全的重要保障。

营运单位必须对从事核安全相关活动的人员建立资质管理体系，以确保人岗相适，见表17［9］。

表16 应急管理体系方面的主要内容Table 16 Key contents of emergency management关注项主要内容应急设施场所可居留性，场所电源和通风系统可
用性，应急物质的完备性应急设备各种应急设备可用性，指挥系统可用性，数据
传输可靠性应急能力应急组织培训与演练，技术分析培训与演练，综合演习
表17 人员资质管理体系方面的主要内容Table 17 Key contents of qualification 关注项主要内容反应堆操纵人员操纵反应堆的人员应持有有效资质，包括适用范围和有效时间无损检验人员应持有有效资质，包括检验方法、适用范围和有效时
间焊工和焊接操作工应持有有效资质其他特殊工种应持有相应技能资质或特殊工艺人员其他岗位人员营运单位应建立相应的人员资质要求，并严格管理
（4）经验反馈体系：经验反馈体系是保障核安全持续稳定的重要方法。

通过对自身出现或同行发生的核安全问题、事件或事故进行全面深入的根本原因分析，找出存在的设计、设备缺陷或管理薄弱环节，举一反三并及时予以纠正，以预防核安全问题、事件或事故的发生，从而保障核安全状态的持续稳定，见表18。

表18 经验反馈体系方面的主要内容Table 18 Key contents of experience feedback关注项主要内容内部经验反馈内部事件的探测、分析和纠正，运行事
件的探测、分析和纠正外部经验反馈国家强制性纠正措施的落实，外部事件的筛选、分析和预防同行组织评估IAEA的评估与纠正，WANO的评估与纠正，核能
行业协会的评估与纠正
（5）核安全文化：核安全文化是指各有关组织和个人以“安全第一”为根本方针，以维护公众健康和环境安全为最终目标，达成共识并付诸实践的价值观、行为准则
和特性的总和。

核安全文化可以算作特殊的体系，它不是具体的，但又渗透在4
大关键领域18 个技术要点当中。

通过各个关键领域各项技术要点的具体表现，可以反映营运单位的核安全文化。

如果核安全文化出现了问题，也会在各个方面暴露出来［10］。

4 总结
本文所述内容主要是希望把现有核安全相关的各项要素进行重新整合，尝试构建一个全面的核安全技术体系框架。

通过核安全技术体系框架，可以帮助核安全从业人员更好地理解核安全。

同时，也有利于核安全问题在统一的框架下分类及所占的位置。

从而，进一步提高我国核安全的管理水平。

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