核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)體系初步研究

關(guān)鍵詞：核設(shè)施退役;退役安全評(píng)價(jià);評(píng)價(jià)體系

0 前言

退役是核設(shè)施全生命周期管理的重要一環(huán)，我國是核能發(fā)展大國，將來面臨的核設(shè)施退役挑戰(zhàn)巨大。核設(shè)施退役是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及面廣、影響因素眾多、時(shí)間跨度大，確保整個(gè)退役活動(dòng)的安全性是核設(shè)施退役的基本要求之一。從安全性要求出發(fā)，核設(shè)施退役的特征明顯有別于核設(shè)施運(yùn)行或一般工業(yè)設(shè)施的退役。因此，開展核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)對(duì)核設(shè)施安全、環(huán)保、高效地退役至關(guān)重要。

國際上，國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）應(yīng)成員國要求，于2004 年發(fā)起了國際聯(lián)合項(xiàng)目“放射性設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)與論證”，并于2013 年發(fā)布了第77號(hào)安全報(bào)告書[1] ，對(duì)該項(xiàng)目研究成果進(jìn)行了全面總結(jié)。我國于2004 年發(fā)布了國家標(biāo)準(zhǔn)《核設(shè)施退役安全要求》（GB/ T 19597—2004）[2] ，規(guī)定了核設(shè)施退役的安全目標(biāo)、管理原則、輻射安全、退役廢物安全和工業(yè)安全要求等內(nèi)容。此外，國家核安全局于2022 年批準(zhǔn)發(fā)布了核安全導(dǎo)則HAD401/15—2021《核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)》[3] 。在該核安全導(dǎo)則中，詳細(xì)規(guī)定了核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)的要求、安全評(píng)價(jià)的工作流程和內(nèi)容等。

為實(shí)現(xiàn)核設(shè)施的安全退役，達(dá)到保護(hù)人員及環(huán)境的目的，需要針對(duì)核設(shè)施退役的特征，開展全體系安全評(píng)價(jià)研究，其涵蓋了退役安全評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建、退役潛在危險(xiǎn)或始發(fā)事件的識(shí)別與篩選、事故情景分析、危險(xiǎn)分析、工程分析、安全控制及緩解措施分析等諸多方面。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)此開展了大量的工作，在退役安全評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建方面，肖格等人[4] 提出了一套初步的評(píng)價(jià)指標(biāo);在危險(xiǎn)或始發(fā)事件的識(shí)別方面， Rimkevicˇius 等人[5] 采用HAZOP 方法開展了始發(fā)事件的識(shí)別;在危險(xiǎn)分析方面，眾多學(xué)者就退役源項(xiàng)調(diào)查[6] 及評(píng)估[7-8] 、輻射場(chǎng)計(jì)算[9-10] 、人員劑量評(píng)估及優(yōu)化方法[11-12] 展開了研究;在安全控制及緩解措施分析方面，范宋春等人[13] 簡單分析了核設(shè)施退役的安全防護(hù)管理措施。但當(dāng)前研究中尚未明確核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)的流程及具體內(nèi)容。

本文對(duì)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ T 19597—2004[2] 及核安全導(dǎo)則HAD 401/15—2021[3] ，以及IAEA 第77 號(hào)安全報(bào)告書[1] 展開詳細(xì)研究，總結(jié)提煉完善核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)的一般流程，詳細(xì)闡述核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)全體系研究應(yīng)包含的內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)我國在核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)方面存在的不足及面臨的挑戰(zhàn)。

1 核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)特性

從安全評(píng)價(jià)的角度來看，核設(shè)施退役的安全評(píng)價(jià)與核設(shè)施運(yùn)行期間的安全評(píng)價(jià)或一般的工業(yè)設(shè)施安全評(píng)價(jià)不同，可從五個(gè)方面分別考慮。

1. 1 核設(shè)施類型

核設(shè)施類型眾多，對(duì)安全評(píng)價(jià)的要求不同。我國核安全導(dǎo)則HAD 401/15—2021[3] 中明確指出，其適用于“核動(dòng)力廠及裝置、其他反應(yīng)堆、核燃料循環(huán)設(shè)施及放射性廢物貯存、處理設(shè)施”。這些核設(shè)施在放射性活度水平、輻射材料位置、退役活動(dòng)復(fù)雜性等諸多方面存在較大差異。美國核管會(huì)（NRC）便根據(jù)這些差異將核設(shè)施分為7 組，并制定了不同的監(jiān)管要求[14] ，如表1 所示。從表1 可以看出，至少從4 組開始就需要開展核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)。

IAEA 也針對(duì)核設(shè)施以及危險(xiǎn)的差異性，提出了分級(jí)評(píng)價(jià)方法，使得核設(shè)施安全評(píng)價(jià)的復(fù)雜程度和詳細(xì)程度與核設(shè)施及危險(xiǎn)的嚴(yán)重程度相匹配，避免不必要的工作[1] 。

1. 2 輻射危險(xiǎn)與一般工業(yè)危險(xiǎn)

由于核設(shè)施安全評(píng)價(jià)的要求及詳細(xì)程度是與退役過程中潛在的危險(xiǎn)及其后果的嚴(yán)重程度相匹配的，因此在核設(shè)施退役的安全評(píng)價(jià)過程中需要全面地識(shí)別、篩選、量化評(píng)估所有潛在的危險(xiǎn)，包括輻射危險(xiǎn)與一般工業(yè)危險(xiǎn)。在核設(shè)施退役的安全評(píng)價(jià)中，二者是同等重要的。

我國核安全導(dǎo)則HAD 401/15—2021[3] 及IAEA 第77 號(hào)安全報(bào)告書[1] 中給出了可供參考的核設(shè)施退役危險(xiǎn)和初始事件清單，包含正常退役活動(dòng)和事故工況，其分類如表2 所示。從表2 可以得出如下結(jié)論：

（1）我國及IAEA 給出的核設(shè)施退役危險(xiǎn)分類基本一致;

（2）核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)中需要考慮的危險(xiǎn)類別眾多，其所涵蓋的具體事件需要結(jié)合具體的核設(shè)施及退役活動(dòng)確定;

（3）在危險(xiǎn)的識(shí)別過程中，既要關(guān)注單一的危險(xiǎn)，也需要考慮這些危險(xiǎn)是否會(huì)疊加，如電氣危險(xiǎn)是否會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)等;

（4）核設(shè)施退役的安全評(píng)價(jià)目標(biāo)也應(yīng)涵蓋一般工業(yè)危險(xiǎn)，如可設(shè)置針對(duì)有毒化學(xué)物品的濃度限值等。

1. 3 事故災(zāi)害清單

在核設(shè)施退役的過程中，帶有放射性物質(zhì)的污染源或保護(hù)屏障等的狀態(tài)及配置是隨時(shí)變化的，當(dāng)核設(shè)施的狀態(tài)或配置變化已經(jīng)影響到安全評(píng)價(jià)的初始假設(shè)條件時(shí)，便需要更新事故災(zāi)害清單，并重新開展安全評(píng)價(jià)。

此外，由于核設(shè)施退役的周期很長，往往需要經(jīng)歷十幾年的工程實(shí)施期[15] ，因此整個(gè)退役過程可能包含多個(gè)階段，通常應(yīng)針對(duì)每個(gè)階段的特點(diǎn)確定事故災(zāi)害清單，之后相應(yīng)開展核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)。

1. 4 放射性廢物管理方案

核設(shè)施退役過程中產(chǎn)生的放射性廢物是引發(fā)潛在危險(xiǎn)或始發(fā)事件的一類重要危險(xiǎn)源，如放射性廢物的包容體破損可能引發(fā)放射性物質(zhì)的泄漏與擴(kuò)散，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)境的污染或人員的輻射損傷。因此，在核設(shè)施退役過程中，需要制定完善的放射性廢物管理方案，確保放射性廢物的貯存、轉(zhuǎn)運(yùn)等全流程的安全性。

1. 5 退役設(shè)施場(chǎng)址的長期安全性評(píng)價(jià)

根據(jù)核設(shè)施退役終態(tài)的不同（無限制開放或有限制使用），需要持續(xù)關(guān)注核設(shè)施退役場(chǎng)址的長期安全性，評(píng)估其殘留放射性物質(zhì)對(duì)人員或環(huán)境的影響。

2 核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)流程及評(píng)價(jià)內(nèi)容

2. 1 核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)流程

結(jié)合我國核安全導(dǎo)則HAD 401/15—2021[3]及IAEA 第77 號(hào)安全報(bào)告書[1] ，總結(jié)提煉并完善了核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)的基本流程，如圖1 所示?？梢钥闯觯嗽O(shè)施退役的安全評(píng)價(jià)需要許可證持有者和安全監(jiān)管部門等多方的參與。整個(gè)退役安全評(píng)價(jià)流程包含9 部分內(nèi)容，分別為：核設(shè)施與退役活動(dòng)描述、核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建、危險(xiǎn)和初始事件辨識(shí)與篩選、情景序列識(shí)別與篩選、危險(xiǎn)分析、工程分析、安全控制及緩解措施分析、退役安全分析報(bào)告編寫、監(jiān)管機(jī)構(gòu)審查。

如果安全評(píng)估的結(jié)果未能滿足相關(guān)法規(guī)要求等，整個(gè)安全評(píng)價(jià)流程需逐步審查修改。

2. 2 核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)內(nèi)容

上述核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)流程中每一步涉及的內(nèi)容概述[1-3] 如下。

（1）核設(shè)施描述：描述對(duì)退役有影響的核設(shè)施信息，如核設(shè)施主要設(shè)備系統(tǒng)、為退役服務(wù)的重要配套系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)、與退役有關(guān)的安全相關(guān)專設(shè)安全系統(tǒng)、核設(shè)施運(yùn)行歷史、廠址及環(huán)境、源項(xiàng)等。

（2）退役活動(dòng)描述：描述將要開展的退役活動(dòng)的詳細(xì)信息、退役的終態(tài)、退役工程的進(jìn)度計(jì)劃安排、計(jì)劃采取的退役技術(shù)方案、退役過程的廢物來源、廢物量、類型及廢物管理方案、輻射防護(hù)方案等。

（3）核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建：根據(jù)核設(shè)施及退役活動(dòng)的描述，總結(jié)核設(shè)施退役的特征，并在此基礎(chǔ)上提出核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，從而為安全評(píng)價(jià)明確評(píng)價(jià)目標(biāo)及相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（4）危險(xiǎn)和初始事件辨識(shí)和篩選：應(yīng)包括已存的及將來可能對(duì)工作人員、公眾、環(huán)境產(chǎn)生影響的輻射危險(xiǎn)及一般工業(yè)危險(xiǎn)，可采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行初始事件的識(shí)別，如HAZOP（危險(xiǎn)與可操作性分析）;也可通過建立適當(dāng)?shù)暮Y選準(zhǔn)則減少需要評(píng)價(jià)的危險(xiǎn)數(shù)量或降低安全評(píng)價(jià)的詳細(xì)程度。通過篩選可以將危險(xiǎn)進(jìn)行分類，該分類對(duì)后續(xù)情景篩選、危險(xiǎn)分析、工程分析等都具有重要的指導(dǎo)作用。

（5）情景序列識(shí)別及篩選：針對(duì)危險(xiǎn)進(jìn)行情景序列分析，辨別危險(xiǎn)的類型（預(yù)期事件或事故）;進(jìn)一步可通過概率及后果（后果的嚴(yán)重性包括其影響的區(qū)域）對(duì)情景序列進(jìn)行篩選。

（6）危險(xiǎn)分析：按照安全評(píng)價(jià)的目標(biāo)，采用確定論和概率論互補(bǔ)的方法對(duì)篩選確定的危險(xiǎn)進(jìn)行定性或定量分析，通常以確定論分析方法為主。針對(duì)不同的危險(xiǎn)，由于其后果的嚴(yán)重性不同，那么采用的分析方法、分析的詳細(xì)程度需要隨時(shí)調(diào)整。表3 給出了危險(xiǎn)分析的詳細(xì)程度示例[1] 。此外，危險(xiǎn)分析過程中應(yīng)考慮不確定性。

（7）工程分析：根據(jù)危險(xiǎn)分析的評(píng)估結(jié)果開展工程分析，對(duì)與安全相關(guān)的系統(tǒng)、設(shè)備等進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)，確保安全系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)安全功能并滿足安全要求。

（8）安全控制及緩解措施分析：依托上述危險(xiǎn)分析及工程分析的結(jié)論，評(píng)估在退役方案中已經(jīng)制定的針對(duì)正常退役活動(dòng)或事故工況的安全控制與緩解措施的有效性，包括工程技術(shù)措施與管理措施兩方面。制定應(yīng)急方案，并評(píng)估應(yīng)急方案的有效性。

（9）退役安全分析報(bào)告編寫：如分析結(jié)果滿足安全法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)的要求，可參照我國退役安全分析報(bào)告的格式及內(nèi)容要求編制退役安全分析報(bào)告。

（10）監(jiān)管機(jī)構(gòu)審查：監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)核設(shè)施營運(yùn)單位編寫的退役安全分析報(bào)告開展獨(dú)立審查，評(píng)估其內(nèi)容的完整性、結(jié)果的正確性、論述的有效性等。

3 總結(jié)

結(jié)合我國及IAEA 對(duì)核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)的相關(guān)規(guī)定，總結(jié)了核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)的五大特性，提煉完善了核設(shè)施安全評(píng)價(jià)的一般流程，并對(duì)其涵蓋的評(píng)價(jià)內(nèi)容進(jìn)行一一論述。研究發(fā)現(xiàn)，我國在核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)方面還存在明顯不足，核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則還有待進(jìn)一步完善;核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)方法研究，及相關(guān)配套軟件自主開發(fā)需進(jìn)一步加快;核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)過程中面臨影響因素眾多，不確定性大的難題，人工智能方法在解決該難題方面具有突出優(yōu)勢(shì)，應(yīng)加強(qiáng)其在核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)中的耦合程度。今后，可在核設(shè)施退役安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建、危險(xiǎn)識(shí)別與篩選、情景序列識(shí)別與篩選、危險(xiǎn)分析等方面開展研究工作。