核电站安全堆芯设计

由于堆芯直接发热并产生裂变产物，所以，必须在固有安全运行特性的基础上，使堆芯和有关的冷却剂系统、控制和保护系统的设计留有适当的逾量。尤其是对于反应性的控制必须备有两套按照不同原理设计的、独立的控制系统。每个系统必须符合单一故障准则的要求，以确保在任何工况下，不超过规定的可接受限值。

安全系统的作用是在核电站运行发生干扰和事故时维持各安全屏障的完整性，并排出事故后的余热。这些系统一般指反应堆快速停堆保护系统、应急堆芯冷却和余热排出系统、安全壳隔离和冷却喷淋系统、蒸汽发生器辅助给水系统和应急电源系统等。这些系统设计的最大特点是可靠性要求很高。因此，除了要求高的质量保证外，还必须符合足够的系统冗余度、空间隔离、设备多样性以及其他安全要求。

异常事件安全 　安全设计还必须考虑人为的或自然灾害，其中包括蓄意破坏、战争发生等异常事件的影响。对于每个事件，核电站的构筑物、系统和设备在设计时都需按照确定的等级采取措施加以防范。使核电站在这些事件发生后仍能保持基本安全功能。

在核电站运行时，人为的错误常常是异常事件的直接起因或重要因素。因此，在安全设计时必须考虑诸如人类工程学、人-机对话,以至运行人员的误动作等与人有关的这些内容。反映在核电站主控室的设计上，除了要求设计具有高度自动化外，还应设计成能允许有人为失误。并且要求允许在故障发生15或30分钟之后，才进行人员干预。

安全评价　为了保证核电站安全可靠运行，在核电站建造之前和建造过程中，必须由核安全主管机构对核电站设计和建造进行安全分析评价，以验证核电站设计及相关的设备、系统在正常运行和事故工况下对于防止事故发生和减轻事故后果的能力。分析评价的主要内容为：①核电站所应用的设计和安全法规与准则，在设计和建造期间怎样处理它们的变化；②怎样应用站址条件的输入数据（如地震、洪水、气象等数据）并考虑这些输入数据的变化影响；③专用安全设施的可靠性和效能；④各类事故分析结果。

由于核电站安全涉及从建站到退役这样一个很广的时空范围，所以，在颁发许可证之前，必须向核安全主管机构提交安全评价所需资料和文件，以便对核电站所有安全问题全面了解和评估。安全审批机构或它委托的机构应该进行一些独立计算和分析（必要时还要进行试验），以验证所提交资料和文件的可用性，并为安全决策提供依据。进行安全分析评价方法有两个，一个是确定论方法，即选择一些设计基准事故，按照专门的规则和假设，逐个进行过程和后果分析；另一个是概率论方法,即概率安全评价(PSA)。对每个事故的发生概率和后果进行估算，得出核电站运行时可能出现的风险值，并找出设计中的薄弱环节加以改进。这两个方法联合应用并获得运行经验数据支持时，会使安全分析评价更加完整。

只有在作出完整的安全评价后，才允许进行核电站的建造和运行，也就是由安全主管机构发给许可证。由于颁发许可证涉及到核电站选址到退役各个方面，所以审批是一个分阶段连续进行的过程。

核电站安全性　核能发电已经历30多年发展到80年代,全世界投入运行的核电站已超过400多座。除了1979年3月美国的三里岛核事故和1986年4月苏联的切尔诺贝利核事故，2011年3月11号的日本福岛核事故外，核电站的安全运行记录一直很好。三里岛核事故，在经济上损失很大，对当时人们的心理也有很大影响，但事故本身并没有对居民造成危害。核电站周围的水、空气、牛奶中的放射性含量仍然大大低于国家规定的允许标准；受辐照最严重的几个维修人员只受到相当于作一次X光透视所受到的剂量,更没有死亡一人。苏联的核电站事故是最严重的，它的反应堆厂房被毁坏,有许多工作人员因受伤、烧伤和射线照射致死,大量放射性物质泄漏出来，严重污染了厂址周围大片土地，甚至还涉及到欧洲许多国家的环境安全。但是，如果把这个事故与近10年来发生的飞机失事、化工厂爆炸、水坝决口等这些死伤人数达几百、几千甚至上万人的事故相比，并不显得过于严重。计算表明,每生产100万千瓦电能，平均发生的死亡人数对煤电、油电和核电分别为1.8,0.3和0.25。燃煤电厂的职业危险比核电站大6倍多。可以说核电是一种安全的能源。当然，仍必须从核电站事故中吸取教训，对核电站设计和运行操作进一步改进。随着科技进步，人们一定能采取更加有效的手段来控制核电站可能造成的放射性污染，使核电更好地为人类服务。2100433B

防止放射性物质外逸是核电站安全的重要内容。为此，在安全设计时采用对放射性的包容原则（即多道屏障原则）。在人和放射性源之间设置多重密封屏障，阻挡放射性物质向外释放，对人和环境提供足够的保护。从堆心向外，这些安全屏障依次是：燃料元件包壳、压力壳（即反应堆冷却剂承压边界）、反应堆安全壳、厂区分隔和站外应急设施。实践表明，保护安全壳的完整性对于任何反应堆型的电站都是至关重要的。因为只要它保持完整，即使反应堆冷却剂系统承压边界发生破坏事故，放射性物质也被限制在安全壳里，仍然起着缓解事故后果的作用。80年代，一些大型核电站大都采用双层安全壳，这样，防止放射性特质外漏的效果更好。

对于这些安全屏障的基本要求是在任何情况下，都要保证它们的完整性。只有这几道屏障依次都遭受到破坏，才可能危及人员和环境。不过，这样的概率是极小的。

核电站安全设计的主要任务就是要实现上述基本原则。在反应堆本身安全、安全壳的适当性、专用安全系统、辐射防护和其他安全问题之间进行全面考虑，对许多不同的实施方案进行比较，选择最佳方案。为此，在进行安全设计时，按照不同的安全功能必须遵循一些具体安全准则。

核电站选址时必须调查和评价可能影响核电站安全的站址特征和环境特征。它不仅要考虑与用电负荷的距离，还要考虑地震、地质、气候、水源、人口密度和附近工业设施等各种因素。核电站要远离地震活动带，对建筑和设备要采取严格抗震措施；对洪水应按千年一遇的低发生概率处理；对各种外来飞射物（包括飞机）的撞击，要考虑用厚而坚固的混凝土安全壳予以防御。总之，要针对各种自然的和人为的可能事件采取相应的工程措施。

核电站安全设计准则　为实现核电站的主要安全目标,核电站的安全设计必须切实保证3个基本功能：①能够安全停堆，并保持在安全停堆状态；②冷却堆心，并长期地排出余热；③把放射性物质包容在适当系统屏障内。

核电站安全设计所遵循的基本准则是“纵深防御”。应针对核电站在运行时可能发生的各种事件提供若干层次逐级深入而又相互增援的防护措施,防止事故发生;即使发生了事故，也要能阻止和限制事故扩大。第一层次强调对事故的预防。电站的设计、建造和运行，除按严格的质量要求选用合适材料和高的加工制造技术外，还应留有一定的安全逾度，使各种设备和系统具有固有的安全性能。第二层次是及时探测并控制初始故障，防止发展成事故。在设计中应考虑设置必需的控制和保护设备及系统,监视核电站各种运行参数,保证正常运行。此外，还要有一套在役检查设备，可以及时发现缺陷，采取改进措施。第三层次基于理论上假设的事故（如主冷却剂管道断裂、全站停电、蒸汽管道破裂等这些所谓设计基准事故），设置几套安全系统(专设安全设施)，阻止事故发生或限制事故范围扩大。为保证它们可靠运行，设计时都要有很高的可靠性要求。第四层次是对事故的处理措施，特别是对超过设计基准事故以外的严重事故，也应考虑一些附加措施，以减轻事故后果。

核电站在运行过程中产生大量放射性物质，如何使这些放射性不对电站工作人员和电站周围居民的健康造成损害，如何使这些放射性不影响核电站所有设备的安全正常运转,如何保证核电站不对环境产生污染等,均属核电站安全所要考虑的问题。核电站安全的主要目标是保护站区工作人员和周围居民在所有运行时和事故时受到的放射性辐照剂量达到合理可行的尽可能低水平，以及对环境的影响不超过规定的水平。为确保核电站安全，世界上所有发展核电的国家都制定各自的安全标准和规定，包括在核电站选址、设计、建造、运行各阶段所应采取的一系列措施，以及对从建造到退役的整个过程应进行的评价。其中,美国于1982年4月提出的核电站安全标准，以概率作出定量表示，具有一定代表性。这一标准规定：①在核电站厂址周围的个人和居民群体的早期损伤风险，由于反应堆事故造成的不应超过其他所有事故造成的风险总和的0.1%;②在核电站厂址地区的个人和居民群体的癌症风险,由于反应堆事故后果造成的,不应超过其他原因造成的癌症风险总和的0.1%;③在低于社会死亡率风险的定量准则下，采用安全设施，降低核电风险的费用/利益比应该相当下1000美元/（人·雷姆）；④在大部分堆心熔化的情况下，反应堆事故的概率应该小于10-4/(堆·年)。中国于1986年10月颁布《中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例》等 5项法规，确保核电站的建设从一开始就把安全性放在第一位。

内容简介

本书着重描述大亚湾核电站各种系统设备的功能，系统流程，设备规范，运行参数，性能保证和安全等方

面内容。

全书分上中下三册出版。下册共三篇：第七篇核电站运行（理论基础、核燃料管理、核电站运行总规程、核

电站的正常运行、核电站设计事故及处理、核电站的维修、经验反馈和电站改进、运行期间的质量保证）；第八

篇核电站安全（核电站的安全原则、核电站的安全监督、核电站安全设施、核辐射防护措施、核电站三废排放、

假想事故分析、厂区应急计划）；第九篇核电站建筑物（概述、厂房及构筑物、厂区构筑物、土建工程竣工文件

和档案、结构监测）。

本书可供核电站各专业的运行维修人员和技术管理人员阅读，对一些大型工程项目的工程技术人员及

有关大专院校人员也有参考价值。