概率风险评价(简化稿)

五座核电站PSA结果 五座核电站PSA结果 PSA
核电站名称 大亚湾（中国） 大亚湾（中国） M310（法国） M310（法国） IP-3（美国） IP-3（美国） DRS（德国） DRS（德国） SW-B（美国） SW-B（美国） 堆型（功率 MW MW） 堆芯熔化频率（ 堆型（功率MW） 堆芯熔化频率（堆 年） 1.09×10−5 PWR（900） PWR（900） 7.5 ×10−6 WR（900） PWR（900） 2 ×10−4 PWR（965） PWR（965） 9 ×10−5 PWR（1240） PWR（1240） 1×10−6 PWR（1200） PWR（1200）
∞
法默曲线(Farmer curve) 法默曲线 CCDF累积分布函数 累积分布函数
10-2 10-3 10-4 （低风险） 10-5 10-6 10-7 1 2 3 4 5 6 7 y =log x 10 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 （磷 I 131 居里） （高风险区）
CCDF = F ( x ) = Pr ob( X ≥ x ) = ∫
*
xmaX x
g ( x ' )dx '
核电站 PRA 分析程序
建立事件 树 收集 初始信息 事故序列 定量分析 物理 过程分析 放射性核素 的释放与输 运的分析 在环境中 迁移和后果 的分析
外部 事件分析
系统模型化 不 确 定 性 分 析
形 人员可靠性 和操作规程 分析 形成 数据库
成
结
果
和
解
释
第一级 PRA 结果
第二级 PRA 结果
第三级 PRA 结果
事件树分析（ETA） 事件树分析（ETA）
PB EP RT ECI PARR PAHR ECR CI S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17
核能与其它能源比较
• 核能与其它能源比较可归纳以下几点： 核能与其它能源比较可归纳以下几点： • 环境影响小（污染量少，温室气体排放少） 环境影响小（污染量少，温室气体排放少）， • 能量密度大， 能量密度大， • 发电成本有竞争力 • 存在的问题： 存在的问题： • 乏燃料的处理和存放问题， 乏燃料的处理和存放问题， • 核电站运行中的事故可能性， 核电站运行中的事故可能性， • 核扩散与核武器等政治因素。 核扩散与核武器等政治因素。
概率风险评价技术 的应用与发展
黄祥瑞
清华大学
2概率风险评价（PRA）技术 概率风险评价（ 概率风险评价 ） 在核电站的应用
• 风险 风险不是危险，是可能发生灾害 损害 潜在性危险的一种度量， 可能发生灾害(损害 潜在性危险的一种度量， 可能发生灾害 损害)潜在性危险的一种度量 风险是客观存在的，且不是固定不变的，它是不确定性的一种度 量。因此风险的一种定义是：一种可以测定的不确定性。, R： 风险的一种定义是： 风险的一种定义是 一种可以测定的不确定性。 为不希望发生事件的风险值。F：为事件平均发生的频率。D：为 该事件的后果的危害性度量。对所有可能发生的事件计算其总风 险值时，则有： R = ∑ Fi Di
引 言
• 能源对于经济和社会发展是至关重要的,目前全球能源供应和使用 的模式是不可持续的，因此核能的发展在21世纪将会是具有潜力 的，然而核能的潜在风险，目前尚不能被公众所接受，其主要原 目前尚不能被公众所接受， 目前尚不能被公众所接受 因是由于公众对安全，废物处置和核武器扩散的担心所致。 因是由于公众对安全，废物处置和核武器扩散的担心所致。因此 提高对核能风险的认知以及定量地进行与其它能源风险的比较将 是十分重要的，概率风险评价技术（PRA）将是一种十分有效地 系统风险定量的分析方法。十几年来,PRA技术已经在核能与航天 工业中得到具体应用，国际原子能机构 国际原子能机构(IAEA)和核安全局要求在 国际原子能机构 和核安全局要求在 核电站安全保证中,在核电站设计 建造、 在核电站设计、 核电站安全保证中 在核电站设计、建造、运行的各个阶段都必须 进行PRA分析与管理，尤其是美国近年来采取了风险指引管理后 分析与管理， 进行 分析与管理 (Risk-Information Management),在保证核电站安全运行的条件下 在保证核电站安全运行的条件下, 在保证核电站安全运行的条件下 使核电站的可用性大大提高,因而产生巨大的经济效益 因而产生巨大的经济效益. 使核电站的可用性大大提高 因而产生巨大的经济效益
WASHWASH-1400
PRA技术在核电站的应用始于1975年 技术在核电站的应用始于1975 PRA技术在核电站的应用始于1975年发表 WASH-1400报告 报告《 的WASH-1400报告《商用核电站风险分 》，其内容包括三个方面 其内容包括三个方面： 析》，其内容包括三个方面
核电站系统可靠性分析，采用FTA，ETA技术 核电站系统可靠性分析，采用FTA，ETA技术 FTA 事故后果的分析 不确定性分析
WASH-1400报告《商用核电站 风险分析》
• 内容包括三个方面 采用FTA，ETA技术 包括三个方面 技术的核电站系统可靠性分 ， 技术 析的第一级PRA， 事故后果分析和外部事件 事故后果分析和外部事件的第二级PRA， 不确定性分析。 不确定性分析 • WASH-1400报告简称RSS报告（反应堆安全研究）。该报告约 3000页，11个技术附录组成，耗资400万美元，60位专家70个人年 工作量，所得出的结论 结论是：小破口失水事故是压水型核电站的最 结论 小破口失水事故是压水型核电站的最 大风险事故， 大风险事故，实际证明，三哩岛事故就是一次小破口的失水事故。 其次风险事故是过渡工况事故；而沸水型核电站的最大风险事故 沸水型核电站的最大风险事故 是核电站的过渡工况，失水事故则位居第二，由此可见，核电站 是核电站的过渡工况 核电站 不同的设计应具备不同的安全对策。PRA的分析能提供安全性的 不同的设计应具备不同的安全对策 技术性支持。表1是世界几座核电站风险评价PRA的堆芯熔化频率 的结果。
事故死亡人树X
风险度定量计算公式
Ri ( ≥ x j , t ) = ∫x Ri ( x j , t )dx j
j
R(Xj,t)是单位时间事件内 是单位时间事件内， R(Xj,t)是单位时间事件内，在 t 时刻发生 最终危险后果类为 j，且危险值落在 Xj 和 Xj+dXj 之间的事件 Ei 的单位后果 dXj 的频 率
2 核电站概率风险评价 PRA） （PRA）技术的应用
10
总
1
自 然 灾 害 龙 卷 事 件 风 飓 风
1 0 -1
地震
概率（每堆年事件≥X X
10 -2
10 -3
10 -4 10 0座 核 电 站 预 记 值
10 -5
10 -6
闪电流星
事故死亡 10 -7 10 10 0 1 ,00 0 X 1 0 ,00 0 1 00 ,0 00 1 ,0 00 ,0 00
i
• ,例如一座 例如一座1000MW的核电站的总风险值不能超过10−7 死亡 堆年 堆年。 例如一座 的核电站的总风险值不能超过 死亡/堆年 • PRA技术在核电站的应用始于1975年发表的WASH-1400报告《商 用核电站风险分析》，其内容包括三个方面 采用 采用FTA，ETA技 ， 技 术的核电站系统可靠性分析的第一级PRA， 事故后果分析和外 术的核电站系统可靠性分析的第一级 ， 部事件的第二级PRA， 不确定性分析。 部事件的第二级 ， 不确定性分析。
概率风险评价
• 风险不是危险，它是发生灾害（损害） 风险不是危险，它是发生灾害（损害） 潜在可能性的一种量度， 潜在可能性的一种量度，一般地定义为 某事故单位时间内发生的概率与该事故 的后果（人员或财产或其它损失）的乘 的后果（人员或财产或其它损失） 积。
R = F ⋅D
引言百度文库 引言
概率风险评价技术（PRA）是一 种十分有效地系统风险定量的 分析方法 PRA技术已经在核能与航天工业 中得到具体应用
各种因素对CDF的贡献影响分析 各种因素对CDF的贡献影响分析
表4 各重要系统的核电站CDF下降重要度(CDFRI)* Surry REP1300 Biblis B 重要系统 紧急电源
辅助给水系 统 反应堆保护 系统
日本PWR 日本 3.8 6.1 __ 82 84 10.1
65 19 4.2 8.5 10.2 8.8
引言2 引言
国际原子能机构(IAEA)和核安全局要求 国际原子能机构(IAEA)和核安全局要求 在核电站安全保证中,在核电站设计、 在核电站安全保证中,在核电站设计、建 运行的各个阶段都必须进行PRA PRA分析 造、运行的各个阶段都必须进行PRA分析 与管理 美国近年来采取了风险指引管理 风险指引管理后 美国近年来采取了风险指引管理后 RiskManagement),在保 (Risk-Information Management),在保 证核电站安全运行的条件下, 证核电站安全运行的条件下,使核电站的 可用性大大提高,因而产生巨大的经济效 可用性大大提高,因而产生巨大的经济效 益.
(WASH图2 .7 最终的小破口事件树 (WASH -1400)
故障树分析（FTA） 故障树分析（FTA）
A不亮
A中无电流 E1 K1 II K2 E1 故障 B3 K3 III K1 断开 B4 A：灯泡 L1 ：继电器线圈 K1 ：常开触点 K3 ：控制开关 E2 故障 B7 K3 断开 B8 L2 断开 B9 L1 断开 B10 L2：断路器线圈 K2 ：常闭触点 L1无电流 III中无电流 K1断开 E1 故障 B3 K2 断开 B5 L2有电流 III中有电流 K3 闭合 B6 K2断开 I A A故障 B2 I无电流 II无电流
1 20 32 10 __ __
__ 6 __ __ 87 8.6
HP-ECCS LP-ECCS
充放系统 bleed&feed
西欧 北美 远东 东欧和独联体 世界其它地区
百分比
18
17
15
100 80
百分比
79 60
60 42 40 20 5 0
法 国 比 利 时 瑞 典 瑞 士 西 班 牙 芬 兰 德 国 联 合 王 国 荷 兰
39
36
33
29
28
核电站的安全性和严重事故
• 全球平均算来，从地球中释放出的天然本底氡气几乎 全球平均算来， 从地球中释放出的天然本底氡气几乎 天然本底 40% 占一个人一年受到辐射照射量的40 占一个人一年受到辐射照射量的40 % （ 图 2） 。 而由所 有常规核能活动造成的辐射照射量仅占0 006% 核能活动造成的辐射照射量仅占 有常规核能活动造成的辐射照射量仅占0.006%。 • 灾难性的切尔诺贝利事故产生的后果仍然是公众关注 的焦点。约有6 的堆芯放射性成分被释放到大气层中 的焦点 。 约有6 % 的堆芯放射性成分被释放到大气层中 ， 放射性碘和铯与人体健康关系极大。 而 放射性碘和铯与人体健康关系极大 。 此起事故造成 31例短期死亡 其中28例死于极高水平的辐射照射 例短期死亡， 28例死于极高水平的辐射照射。 31 例短期死亡， 其中 28例死 于极高水平的辐射照射。 此外还有106 受到严重的辐射效应。 106人 此外还有106人受到严重的辐射效应。
L1 E2
L2
初始条件： K3闭合
世界核电站的现状
• 全球电力的17%是由32国家中的约440座 全球电力的17%是由32国家中的约440座 17%是由32国家中的约440 核反应堆生产的。 36台机组正在14个 台机组正在14 核反应堆生产的。有36台机组正在14个 国家中建造。 国家中建造。
50 43 40 30 20 10 2 0