PSA技術(shù)在放射性同位素制取系統(tǒng)中應(yīng)用探討

趙國(guó)志

【摘 要】概率安全評(píng)價(jià)（PSA）技術(shù)在核電廠的核安全監(jiān)管和核安全管理中有著深入而廣泛的應(yīng)用。本文初步在放射性同位素制取系統(tǒng)中應(yīng)用PSA相關(guān)技術(shù)，為放射性同位素制取系統(tǒng)的核應(yīng)急預(yù)案以及核安全有效監(jiān)管提供有利參考。

【關(guān)鍵詞】概率安全評(píng)價(jià)；放射性同位素；核安全

Discussion of PSA Technology Applied in Radioactive Isotope Production System

ZHAO Guo-zhi

（Research Institute of Physical and Chemical Engineering of Nuclear Industry，Tianjin ，300180，China）

【Abstract】Probabilistic Safety Assessment （PSA）technology is applied deeply and widely in nuclear safety administration and management in nuclear power plant. In this paper， related PSA technology is used for radioactive isotope production system to provide advantageous reference for nuclear emergency plan and nuclear safety effective administration.

【Key words】Probabilistic Safety Assessment； Radioactive isotope； Nuclear safety

0 引言

確定論和概率論綜合應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)指引型核安全管理模式在國(guó)際上已經(jīng)成為核安全管理的主要方式，其中概率安全評(píng)價(jià)（PSA）技術(shù)在核電廠中已經(jīng)深入且廣泛的得到應(yīng)用。由于放射性同位素制取系統(tǒng)的研究場(chǎng)所相對(duì)較少，相應(yīng)的核應(yīng)急預(yù)案以及核安全監(jiān)管也處于起步階段。因此本文對(duì)放射性同位素制取系統(tǒng)初步借鑒核電廠中所應(yīng)用的PSA技術(shù)中的緩解系統(tǒng)性能指標(biāo)（MSPI）和事件重要度確定程序（SDP）思路方法[1]，為放射性同位素制取系統(tǒng)的日常生產(chǎn)研究、核應(yīng)急預(yù)案編寫和安全管理監(jiān)督提供參考，為安全風(fēng)險(xiǎn)的管理決策提供支持，保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行和業(yè)續(xù)提高。

1 PSA技術(shù)

總的來(lái)說(shuō)PSA技術(shù)就是定量計(jì)算核電廠對(duì)環(huán)境造成各種風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)所有事故（初因）、事故序列進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)所有評(píng)價(jià)定量化。在放射性同位素系統(tǒng)中應(yīng)用PSA技術(shù)的主要工作包括：

（1）事故初因的確定，主要來(lái)自于系統(tǒng)歷史報(bào)告、實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行歷史資料、系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料以及參考HAF的相關(guān)規(guī)定[2]。

（2）事故樹的建立首先要了解放射性同位素制取系統(tǒng)為控制產(chǎn)生的放射性危害所必須的安全功能，分析系統(tǒng)在不同情況下的響應(yīng)，這其中還要考慮操作規(guī)程和試驗(yàn)、操作人員動(dòng)作的影響。

（3）故障樹是定義系統(tǒng)不希望發(fā)生的狀態(tài)（頂事件），然后找出所有導(dǎo)致頂事件發(fā)生的途徑。由于放射性同位素制取系統(tǒng)的特殊性，不能像核電廠參考世界上類似系統(tǒng)的運(yùn)行記錄決定，因此如（1）、（2）仍要參考系統(tǒng)自身設(shè)計(jì)、運(yùn)行中的歷史資料和設(shè)計(jì)資料。

（4） 事故的定量分析就是要把事件樹和故障樹分析結(jié)合得到系統(tǒng)失效頻率[3-4]。其步驟主要首先是確定事件之間的相關(guān)性并用布爾代數(shù)計(jì)算，相關(guān)性包括相同的支持系統(tǒng)和共用的部件，前者比如真空系統(tǒng)和循環(huán)系同等用電的系統(tǒng)，后者比如卸料罐。

因此，PSA可以有利于進(jìn)技術(shù)規(guī)范書和核應(yīng)急預(yù)案的編寫，給出重要風(fēng)險(xiǎn)意義的信息和維修風(fēng)險(xiǎn)等；優(yōu)化維修；鑒別事故場(chǎng)景、潛在事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和開放相應(yīng)的輔助事故場(chǎng)景分析模型。

2 MSPI

MSPI在核電廠中主要是指某一系統(tǒng)不可用度或者不可靠性與基準(zhǔn)值的差值，通過(guò)特定的風(fēng)險(xiǎn)準(zhǔn)則來(lái)衡量，以顯示關(guān)鍵的系統(tǒng)的安全指標(biāo)。其目的是根據(jù)所選擇的系統(tǒng)完成風(fēng)險(xiǎn)重要功能的能力來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)的安全性能，反映此系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)核電廠的風(fēng)險(xiǎn)影響，監(jiān)測(cè)安全風(fēng)險(xiǎn)威脅大的設(shè)備。

對(duì)于監(jiān)管方來(lái)說(shuō)，MSPI可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的重要系統(tǒng)性能指標(biāo)監(jiān)測(cè)，可以有效了解系統(tǒng)狀態(tài)和安全水平，對(duì)相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備性能下降時(shí)提出監(jiān)管行動(dòng)，向上級(jí)部門和公眾提供核安全狀態(tài)。對(duì)于業(yè)主和運(yùn)行部門，MSPI能夠提供和掌握重要設(shè)備的性能狀態(tài)，掌握對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)影響大設(shè)備狀態(tài)，避免重大安全事故，提高安全水平。

MSPI的計(jì)算流程：確定被監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和功能，確定所監(jiān)測(cè)的設(shè)備，系統(tǒng)、設(shè)備數(shù)據(jù)采集以及PSA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。

3 SDP

SDP主要用于安全事項(xiàng)篩選和重要度分級(jí)，以便對(duì)所發(fā)生的事件或缺陷有針對(duì)性的關(guān)注，做到在全局性安全考慮下把有限人力物力資源用于對(duì)核安全貢獻(xiàn)大的問(wèn)題上，改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行和維修的靈活性，并可擴(kuò)展到運(yùn)行階段、被污染設(shè)備檢修階段和外部事件的評(píng)估，對(duì)于放射性同位素制取系統(tǒng)的核安全監(jiān)管以及核應(yīng)急方案的編制具有重要參考意義和應(yīng)用價(jià)值[5]。

對(duì)于放射性同位素制取系統(tǒng)，例如，第一步對(duì)于放射性同位素制取系統(tǒng)中的主工藝系統(tǒng)中的密封性問(wèn)題，泄漏的主要可能原因有：容器、管道、閥門的密封失效；金屬軟管連接時(shí)發(fā)生扭曲破損，管路真空檢測(cè)未嚴(yán)格檢查；化工間與料瓶連接的管道和閥門經(jīng)長(zhǎng)期腐蝕導(dǎo)致在倒料過(guò)程中管道破裂、閥門泄漏等。需要考慮所有可能的放射性物質(zhì)泄漏設(shè)備和方式，其中當(dāng)發(fā)生大氣滲透、返氣以及氣體壓力超限，保護(hù)閥門的動(dòng)作、卸料罐以及事故收料器的安全可靠性都要詳細(xì)在PSA中進(jìn)行分析。第二步建立詳細(xì)的始發(fā)事件清單和頻率，此頻率應(yīng)該統(tǒng)計(jì)以往放射性同位素制取系統(tǒng)的操作經(jīng)驗(yàn)；建立設(shè)備和始發(fā)事件相關(guān)性聯(lián)系表；建立功能系統(tǒng)剩余緩解能力準(zhǔn)則表，以組成系統(tǒng)的具體設(shè)備的規(guī)格和使用經(jīng)驗(yàn)而定；建立風(fēng)險(xiǎn)重要度計(jì)算規(guī)則表；最后是事件序列分析，要根據(jù)可能的事件序列的發(fā)展進(jìn)程，實(shí)施具體的安全等評(píng)價(jià)工作。

4 總結(jié)

本文對(duì)核電廠的PSA技術(shù)進(jìn)行了概述，初步探討了PSA技術(shù)在放射性同位素制取系統(tǒng)中的應(yīng)用，為提升放射性同位素制取系統(tǒng)的安全水平狀態(tài)、核安全水平以及核應(yīng)急方案提供有效參考，把風(fēng)險(xiǎn)指引型管理理念深入到放射性同位素制取系統(tǒng)中，提高對(duì)核安全的有效監(jiān)管。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳世軍，郗海英，劉萍萍，等.核電廠PSA應(yīng)用工具綜述.2014年核電站新技術(shù)交流研討會(huì)，中國(guó)青島，2014，10，43-53.

[2]國(guó)家核安全局.核電廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定，核安全法規(guī)HAF0200（91）.1991.

[3]Significance Determination Process IMC 0609，2005，11.

[4]Determining the Significance of Reactor Inspection Findings for At-Power Situations TMC-0609A，2007，7.

[5]E. S. Beckjord. Probability Safety Assessment in the United States. Reliability Engineering and System Safety 39，1993，159-165.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]