放射性元素制取系統(tǒng)始發(fā)事件的選取研究

趙國志 曲鵬

摘 要：本文首先回顧歷史上主要的放射性元素制取系統(tǒng)事故，參考PSA技術(shù)對(duì)核電廠始發(fā)事件的研究，基于放射性元素制取系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)方案，分別參考其他系統(tǒng)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和采用主邏輯圖推導(dǎo)法，找出初步的始發(fā)事件，為下一步PSA和安全分析工作提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：概率安全評(píng)價(jià) 放射性元素制取系統(tǒng) 始發(fā)事件

中圖分類號(hào)：R146 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0072-02

Abstract：In this paper， first review the history of the major accidents of radioactive isotope production system， based on PSA technology for nuclear power plant andrelated design of radioactive isotope production system， considering other relating systems experience and applying master logic diagram method to findpreliminary initial events for pride the basis for the next PSA and nuclear safety assessment.

Key Words： Probabilistic Safety Assessment； Radioactive isotope production system； Initial event

概率安全評(píng)價(jià)（PSA）在核電廠中已經(jīng)深入且廣泛地得到應(yīng)用，我國秦山三期、大亞灣核電和實(shí)驗(yàn)快堆都開展了PSA的相關(guān)工作[1]。其中，始發(fā)事件的選取是PSA的起點(diǎn)。在核電領(lǐng)域始發(fā)事件的選取通常應(yīng)用的方法主要有工程評(píng)價(jià)法、主邏輯圖法、參考其他堆經(jīng)驗(yàn)、失效模式與效應(yīng)分析法，通常前兩個(gè)方法的應(yīng)用更為普遍[2]。

在國內(nèi)，放射性同位素制取系統(tǒng)雖然經(jīng)歷了較長的發(fā)展階段，但是相關(guān)的安全分析仍較少，本文分別采用工程評(píng)價(jià)法（參考國外放射性制取系統(tǒng)的事故和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)），和根據(jù)放射性制取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用主邏輯圖方法推導(dǎo)分別初步得出始發(fā)事件清單，為放射性同位素制取系統(tǒng)的安全分析和應(yīng)急預(yù)案的編寫提供依據(jù)。

1 放射性制取系統(tǒng)事故

在世界范圍內(nèi)放射性元素制取廠的事故的影響遠(yuǎn)小于諸如前蘇聯(lián)切爾諾貝利事故、美國三里島核事故和日本福島核事故等，但由于放射性制取系統(tǒng)的物料以氣體形式存在，因此發(fā)生事故時(shí)對(duì)人員和環(huán)境的危害仍是很大的。

1.1 日本Kamikita放射性元素制取廠事故

1994年日本Kamikita放射性元素制取廠中央操作室與外部控制室連接突然中斷，導(dǎo)致取料系統(tǒng)跳停，但未發(fā)生放射性物料泄漏。

1.2 英國Urenco放射性元素制取廠失效事件

英國Urenco放射性元素制取廠從1997年開始運(yùn)行，在2008年底增加了新的生產(chǎn)模塊，每個(gè)模塊由一組級(jí)聯(lián)單元組成。2010年在對(duì)加入新模塊的工廠進(jìn)行所有安全相關(guān)問題的審核時(shí)，發(fā)現(xiàn)三項(xiàng)安全系統(tǒng)均處于失效狀態(tài)，不能很好地配合新加入模塊功能。雖然失效問題未造成事故后果，但是安全協(xié)會(huì)主席等均對(duì)放射性制取廠的安全機(jī)制和相關(guān)結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行了總結(jié)。

1.3 美國Paducah放射性元素制取廠短暫斷電事件

2012年12月，美國Paducah放射性元素制取廠操作人員和維護(hù)人員未能認(rèn)識(shí)到在設(shè)備維護(hù)階段放射性氣體探測(cè)器會(huì)由于短暫斷電而失效，形成了嚴(yán)重的安全隱患，并持續(xù)到維護(hù)結(jié)束，事故后期進(jìn)行了煙霧報(bào)警觀察，并未造成放射性氣體的泄漏。

始發(fā)事件主要分為外部事件和內(nèi)部事件，通過以上幾點(diǎn)事故經(jīng)驗(yàn)可以初步判斷，把放射性氣體泄漏作為始發(fā)事件邏輯的頂事件是合理的，各種不同的設(shè)備故障、人員差錯(cuò)等內(nèi)部事件作為始發(fā)事件與核電廠內(nèi)部事件的選取原理上是相似的，外部事件通常包括地震、大風(fēng)、飛機(jī)等外部墜落等。

1.4 我國的放射性元素制取系統(tǒng)安全分析現(xiàn)狀

由歷史上幾次放射性元素制取系統(tǒng)事故，雖然不像切爾諾貝利、三里島和日本福島核電廠事故那樣嚴(yán)重，但是放射性元素制取事故時(shí)會(huì)有放射性氣體物料向環(huán)境釋放，會(huì)對(duì)周邊環(huán)境和人員造成極大危害。我國放射性元素制取已建立較為規(guī)范的事故應(yīng)急計(jì)劃[3]，但僅是針對(duì)放射性氣體物料泄漏后的應(yīng)急措施。由此可見，對(duì)放射性元素制取系統(tǒng)的概率安全分析基本處于空白階段，因此本文對(duì)放射性元素制取的始發(fā)事件進(jìn)行了研究，為今后放射性元素制取詳細(xì)的概率安全分析奠定基礎(chǔ)。

2 主邏輯圖演化法

放射性同位素制取系統(tǒng)主要分為兩類，主要系統(tǒng)可歸納為：主工藝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、供取料（收集）系統(tǒng)和輔助設(shè)備。這些系統(tǒng)的狀態(tài)可以分為：正常運(yùn)行、失效、泄漏和表面沾污等，其中放射性物料在其中的形態(tài)如表1所示。

當(dāng)頂事件確定以后，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)長期腐蝕導(dǎo)致在倒料過程中管道破裂、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可以作為底事件，見圖1。

此外，通過放射性元素系統(tǒng)自身的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，總結(jié)出其他始發(fā)事件。

（1）冷卻系統(tǒng)故障：①管道破損；②金屬軟管損壞；③供取料系統(tǒng)等密封墊圈等失效；④級(jí)聯(lián)密封性失效；⑤容器破裂。

（2）物料位置/形態(tài)變化：①級(jí)聯(lián)系統(tǒng)失效；②泵失效；③主工藝系統(tǒng)失效；④壓縮機(jī)失效；⑤冷卻水系統(tǒng)失效。

（3）供給量變化：①吹洗、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失效；②收集系統(tǒng)失效；③排空系統(tǒng)閥誤動(dòng)作。

（4）輔助電氣設(shè)備異常：①壓力控制失效；②全廠斷電，備用電源不可用。

3 結(jié)語

本文通過總結(jié)歷史上放射性元素制取系統(tǒng)的主要事故，說明了對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)概率安全分析的重要性，并通過主邏輯圖推導(dǎo)法，初步得出放射性元素制取系統(tǒng)的始發(fā)事件，為后續(xù)放射性元素制取系統(tǒng)的PSA和安全分析工作提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王強(qiáng)龍，楊志義，胡麗琴，等.加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)始發(fā)事件的選取研究[J].核科學(xué)與工程，2013，33（3）274-279.

[2] 依巖，種毅敏.高溫氣冷堆概率安全分析報(bào)告評(píng)審的思考[J].核安全，2011（1）：31-35.

[3] 荊永宇，林華.蘭州鈾濃縮廠核事故應(yīng)急準(zhǔn)備與響應(yīng)[J]. 原子能科學(xué)技術(shù)，2006，40（S1）：196-199.