导图社区 注册核安全工程师-核安全专业实务:3、核设施厂址安全评价
注册核安全工程师执业资格考试科目三:《核安全专业实务》。本节学习要点:了解核设施厂址的环境特征及其评价方法,包括与确定厂址适宜性和设计基准相关的外部自然事件(地质、地震、水文、气象等)与外部人为事件(飞机坠毁、爆炸等)影响的评价;与辐射环境影响和实施应急计划可行性相关的厂址环境特征的评价,如大气和水体的弥散与人口分布特征等;与放射性废物处置相关的场址评价要求。
编辑于2022-08-18 14:04:41 广东《史记》思维导图读书笔记,笔记根据岳麓书社《史记》评注本、中华书局三全本《史记》、许嘉璐主编《二十四史全译》史记上下两册,以及中国文史出版社的《史记精注全译》、商务印书馆《史记文白对照本》等五本书的阅读笔记整理而成。
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第三章 核设施厂址安全评价
学习要点
了解核设施厂址的环境特征及其评价方法,包括与确定厂址适宜性和设计基准相关的外部自然事件(地质、地震、水文、气象等)与外部人为事件(飞机坠毁、爆炸等)影响的评价;与辐射环境影响和实施应急计划可行性相关的厂址环境特征的评价,如大气和水体的弥散与人口分布特征等;与放射性废物处置相关的场址评价要求。
第一节 核电厂厂址安全评价综述
核电厂厂址的三种类型
这三种类型的核电厂厂址均属于固定式核电厂厂址
1)在一定深度的海上建造固定的漂浮式核电厂
美国西海岸一座核电厂,2台机组,电功率为1150MW,核电厂安全受防波堤保护
2)地下式核电厂
3)地上核电厂
大型商用核电厂绝大多数建在地上
滨海核电厂
滨河核电厂
滨湖核电厂
核电厂厂址选择和厂址安全评价
核电厂厂址选择
根据《核电厂厂址选择基本程序规定》(NB/T20293-2014):核电厂厂址应按初步可行性研究和可行性研究两阶段进行。
核电厂厂址选择是为核电厂选择适合厂址的过程,包括针对有关设计基准和评定。
核电厂厂址安全评价
目的:保护公众和环境免受放射性事故释放所引起的危害,同时对于核设施正常运行状态下的放射笥物质释放也应加以考虑。
核设施厂址适宜性评中,必须考虑的因素
在特定厂址所在区域内所发生外部事件(包括自然和外部人为事件上)对核电厂的影响;
可能影响释放出的放射性物质向人体和环境转移的厂址特征及其环境特征;
与实施应急措施的能力及个人和群体风险评价有关的外围地带的人口密度、人口分布及其他特征。
特点
厂址选择所包括的内容很广,厂址的选择主体体现在可行性研究阶段;
在可行性研究阶段的厂址安全评价仅是厂址选择的部分内容,但往往在筛选厂址中对厂址的可接受性起决定性作用;
厂址安全评价贯穿于核电厂厂址选择、建造、运行和退役整个过程之中。
核电厂厂址安全班次价的阶段划分
厂址选择阶段
大的区域勘察后,剔除不适合的厂址
厂址评定阶段
运行前阶段
运行阶段
核电厂厂址安全评价中考虑的主要问题
核电厂厂址必须满足《核电厂厂址选择安全规定》
所评价的外部事件包括自然事件和外部人为事件
必须考虑和评价核电厂对区域的潜在影响 及相关的厂址特征
危险性监测
质量保证
核电厂厂址安全评价的经验反馈
虽然以外部事件为起因的核事件发生率较低,但外部事件最具有威胁性的削弱纵深防御屏障。
第二节 核电厂厂址地震危险性评价
地质、地震是影响核电厂安全的最重要的外部事件之一
地震危险性评价的目的及基本要求
目的:为某一特定厂址的核电厂如何确定地震动危险性,如何评价可能影响该厂址可接受性的潜在地表断层活动提供建议。
基本要求
对每个核电厂厂址,都必须进行与地震和地质构造活动相关的地震与断层活动危险性调查。
调查区域范围的大小、收集资料的类型以及调查的内容与详细程度,应根据地震构造环境的特征和复杂程度确定。
地震动危险性的下限值应根据不同区域地震活动的背景水平确定,无论评价的地震危险性水平如何低,水平峰值加速度不得低于0.15g
在进行地震危险性评价过程的各阶段都应尽可能地减少不确定性。
在地震震源的识别和描述以及地震动危险性估计的诸多方面,都可能包含有大量的专家主观解释。专家的解释不应过分强调某一个种假设或模型,而应充分利用所有的资料、假定和模型,给出基于认知和不确定性分析的综合评价。
地质地震调查的分级及基础资料调查的内容
地质、地震调查的分级
四种级别
区域
近区域
厂址附近地区
厂址内
不同级别的调查范围及主要调查要求
区域范围
调查半径:一般为150km或更大些。美为320km。我国大型水坝要求调查半径为300km。
调查要求
一般从出版物和非公开出版的资料中获得适当的基本数据;
将所获得的资料反映在比例尺不小于1:1000000的图上。
近区域范围
调查半径:一般为25km的地区
调查要求
除进一步获得公开出版物和非公开资料外,应利用遥感、地质、地球物理、大地测量以及地震研究的成果以便获得关键参数的新资料;
将代表性资料反映在比例尺不小于1:100000的图上。
厂址附近范围
调查半径:5km
调查要求
为了解直接围绕厂址的地区的包括地表断裂在内的潜在永久性地面变形,需开展钻孔、槽探等调查手段,地质填图的测距小于250m,实测穿越构造体和厂址的地质剖面;
成图比例不小于1:25000
厂址地区范围
调查半径:不小于500m
调查要求
为详细了有关潜在永久性地面变形,需供地基材料 的土工特征,需采用多种勘探手段查清地层展布、岩性特征并开展大理原位试验和实验室试验;
成图比例不小于1:1000
地震动的确定
地震危险性级别
典型的做法是班次价两个地震动危险性级别,即SL-1、SL-2
SL-2这一级别的地震在核电厂寿期内具有非常低的超越概率,并且是假定的最大震动。
SL-1对应于严重性较低和可能性较大的地震荷载条件。
确定地震动的方法
利用三个方向、不同阻尼的反应谱和对应的时程来表征。
一种是直接计算厂址特定的与SL-1和SL-2相对应的应谱;
另一种替代访求是选择标准谱,并以规定水准的自由场加速度(或速度、或位移)进行标定。
恰当地确定SL-1和SL-2级地震动,可用确定笥和/或概率方法分析;
烈度和震级资料除了能提供区域内与发震构造和弥散地震活动区相关的地震构造资料以外,还可用于评定地震动的特征:衰减、反应谱和持续时间;
烈度资料可用于评估历史地震的震级,烈度数据也能用于评价地震的衰减关系。
地震动的特征
反应谱的特征、时程特征、水平运动和垂直运动特征
第三节 核电厂厂址安全评价中的气象事件
气象危险性评价的基本要求
1)必须对气象变理的极端值和罕见气象现象进行调查;
2)调查区域的大小、收集资料的类型以及调查范围与详细程度,应根据厂址所在区域气象和地理环境的特性和复杂性来确定;
3)应对全球变暖带来的可能的气象灾害后果加以关注,并应描述其在核电厂寿期内的可能影响;
4)在任何情况下,收集资料的范围和详细程度以及所进的调查,对确定防范气象危险的设计基准应是充分的;
5)在核电厂寿期内应连续进行数据收集,包括退役和安全封存期间;
6)应在那些影响这那你现在的各项调查及相关环节中制定质保大纲。
气象危险性分析所需资料与调查
气象变量极端值数据库
厂址外气象数据
现场气象观测计划
罕见气象数据库
收集近年专业组织系统汇编的数据;
收集历史数据,可能过对报纸、历史记录和档案等相关资料的全面调查得到。
极端气象现象设计基准的确定
极端风
通常做法记录一个给定时段的平均值
我国核电厂的设计中沿用美国的要求,取百年一遇的3s阵风为设计基准。
极端降水
常规收集用于极端降水分析的数据一般包括24h最大降水深度
极端积雪
评价目的:确定积雪对构筑物产生的荷载,该荷载取决于寻深和堆积密度。用水当量深度来表示雪深。
极端温度
日最高、最低温度(一天中瞬时温度的极值),核电厂必须能容纳极端温度的影响。
海平面
滨海核电厂附近活平面受下因素影响
由气候变化(或其他现象)引起的平均海平面的变化;
天文潮、来自远海的风暴潮和局部地区强风可能会使之增强;
风浪、人造构筑物(如碎波堤和防波堤)
滨海核电厂设计基准洪水位确定时,极端风暴潮和极端风浪高都必须考虑极端风。
第四节 滨海和滨河核电厂厂址的洪水灾害
洪水对核电厂的主要影响
主要影响
1)由于洪水的原因,一旦失去外部电源,其有关的应急供电系统 或电子调控台、最终热阱系统和其他致命系统将受到严重影响;
2)由于地下水位上升造成的高水位渗透到厂房内部,对安全相关构筑物、系统和部件可能造成的破坏;地下水位上升,水压力可能影响有关结构的承载能力;在厂址排水系统和非防水构筑物方面的缺陷可能导致厂址水淹;
3)水对岩边的动态影响造成核电厂构筑物、基础以及电厂外的许多系统和部件的破坏;
4)洪水可以运移寒冷天气下的浮冰或者各种各样的碎片,这可能对构筑物造成实体破坏,堵塞取水口和破坏排水系统;
5)洪水也可能影响核电厂厂址周围的通信和交通网络;
6)在事故情况下,洪水也利于放射性物质在环境中的扩散。
设计基准洪水的评价方法
确定论方法
概率论方法
两种方法对设计基准洪水评时是互补的;两种方法都有局限性,从而限制了它们的使用,且需要进行方法的可靠性评价。
滨海电厂的设计基准洪水
洪水资料收集
初步调查
区域系统 调查:包括沿岸洪水、海岸线稳定性和冰的影响。
厂址的具体调查:包括区域气象、极端现象(风暴潮、海啸)、波浪作用、基准水位、天文潮、海岸稳定性。
详细资料收集与厂址确认
水文资料、与该区域有关的海洋、水文和地形资料,厂址地区的详细地形图和沿海地区以及从海岸线延伸到足够水深处的详细测深图。
组合洪水事件
严重事件(极端事件):风暴潮、假潮或海啸;
与极端事件上有关或无关的风浪;
基准水位,包括潮汐、海平面异常现象以及潮汐河流和封闭水体的水位变化。
滨河电厂的设计基准洪水
设计基准洪水的原因
降雨、融雪;
地震、水文因素或运行失误导致的挡水构筑物破坏;
滑坡、冰凌、漂木、碎石和火山活动等导致的河道堵塞。
资料收集
初步调查
区域洪水的调查、评价,河岸稳定性的调查、评价,冰的影响,其他潜在洪水成因(滑坡、雪崩、火山爆发和河流改道)的调查、评价;
详细资料收集与厂址确认
有关洪水起因的资料(水文、气象资料和包括径流以外其他资料)、区域特征资料(自然和人为影响特征);至少收集50年的资料。
设计基准洪水的确定
径流引起的洪水:由流向厂址的降雨径流或融雪(融冰)径流及其它们的组合所引起的。
天然或人工蓄水构筑物突然释放引起的洪水
地震引起的溃坝洪水
除水文和地震引起的溃坝
需考虑事件组合
核电厂洪水防护的监测和预报
滨海核电厂
基本大气参数的监测系统;
水位测量系统;
海啸预警系统。
滨河核电厂
洪水的预报和监测系统;
可能与核电厂安全有关的挡水构筑物的监测和报警系统。
第五节 核电厂厂址评价中地基和岩土工程问题
厂址勘察
勘察目的
获得地质和土工方面的资料,以保证充分了解地下条件,使其可能对厂址的或潜在的地质、地震问题得到工程解决办法。
数据来源
历史和近期资料、原位勘察、实验室试验
厂址研究
分类
1类厂址:Vs>1100m/s;
2类厂址:1100m/s;>Vs>300m/s;
3类厂址:Vs<300m/s;
第六节 核电厂厂址评价的外部人为事件
外部人为事资料收集与调查
潜在源的类型
固定源:初始位置(爆炸中心、爆炸或毒性气体释放点)是固定的,如化工厂、炼油厂、仓库以及同一厂址上的其他核设施。
移动源:初始位置是不固定的,如危险品或潜在爆炸物以任何方式运输(包括公路、铁路、水路、空运、管线)
潜在源可能收发的效应
空气压力波和风;飞射物撞击;热(火);烟雾和灰尘;毒气和窒息气体;
由腐蚀性或放射性气体、蒸汽云或液体带来的化学腐蚀;
地面振动;洪水或缺水;地面沉降(或塌陷)和/或滑坡;电磁干扰;地表涡流
资源收集
对潜在源收集资料的范围通常在半径5-10km范围内;
收集区域内固定源和移动源的资料是为确定
与运输系统有关的外部人为事可能源的位置;
事件发生的概率及其影响的严重性。
外部人为事件的初步评价
距离筛选
机场:除最大习机场外,所有机场采用10km作为筛选距离值(SDV)
固定和移动爆炸源:SDV取5-10km
着火:SDV取1-2km
飞机机坠落:筛选距离值考虑下列原因造成飞机坠落的潜在影响:
在核电厂4km范围内经过的航行或起落跑道;
厂区10km范围内的机场;
厂区16km范围内,每年设计起落大于183d2次的机场和16km范围外设计年起落大于386d2次的机场(d是以km为单位的离厂区的距离。
厂区30km范围内的军事设施或轰炸演习区这类的空域。
危险气云源:SDV取8-10km
毒性气体
对外部人为事件的详细评价
1)如果所考虑的始发事件发生的概率大于特定的筛选概率水平,则应对始发事件进行详细的评价。
2)一旦确定了有影响事件,刚应建立对此事件产生的不可接受的放射性后果的条件概率的上限值 。
对特定类型核电厂,这一上限值(用条件概率值CPV表示)应考虑保守地评价。
3)在基于外部事件总的概率分布选择某一确定值时,应注意该值 与设计和建造阶段的推荐值保持一致。
4)应通过由条件概率值定出的筛选概率水平来确定需要考虑的有影响事件的设计基准概率值(DBPV)。
5)应将每个有影响事件的概率与所获得该事件的设计基准概率进行比较。
6)假定始发事件的主要原因可能是可信设备失效和操作人员失误(包括设施内部和外部)人为事件或自然事件上,应对假定始发事件进行详细说明。
第七节 核电厂厂址评价中放射性物质流出物的弥散和人口分布问题
流出物在大气中的输运与扩散的评价
确定正常运行和事故工况下释入大气的放射性源项参数;
放射学特性
释放物质的化学特性
释放物质的物理特性
排放的几何形态和力学特性
气象调查大纲
建立气象调查大纲,以便在核电厂正常运行期间能够连续收集评价相关参数;
气象调查大纲应提供在核电厂开始建造前足够长时间(至少一整年)具有厂址代表性的气象数据,并应在核电厂的整个寿期内持续观测。
大纲中必须的气象数据
风矢量(如风向和速度);
大气湍流的特征值;
降水量;
气温、湿度、气压
数据收集
保证收集的数据能充分代表厂址的气象条件。
应提供至少一整年有代表性的气象数据,并说明这些数据表征厂址长期气象特征的程度。
气象数据应至少每隔一小时收集一次。每小进平均记录时间不小于10min
应配备连续记录仪器,确保能随进核对所收集数据。
观测仪器
对气象仪器和系统定期进行防护、维修、保养和标定。
数据分析和说明
数据分析的两个步骤
确定变更在一定时间间隔内的平均值;
对这些平均值进行统计分析。
进行放射性物质辐射剂量评价所需的资料
放射性物质向环境排放的源项及其随时间的变化;
控制放射性物质输运、扩散和悬浮的大气特征、物理特征和物理化学特征;
与人类有关的食物链;
常住和暂住人口特征,包括农业、工业、娱乐和公共设施情况。
大气弥散模型
应采用有代表性的大气弥散模型
数据存储和文件编制
应保存原始数据直至完成数据鉴定和统计分析;
区域气象调查大纲和所有有关资料都应编制成文件。
流出物在水中的输运和扩散的评价
基本要求
1)应在区域内开展详细的水体调查,并通过放射性核素弥散和浓度计算证明放射性物质的正常排入和潜在事故释放对水体造成的放射性后果能否被接受;
2)调查应提供与水体照射途径有关的剂量评价所需要的资料;
3)水体调查的目的:确认厂址的适宜性;选择和确认适合于厂址的弥散模型;建立放射性物质向水体排放的限值;评价释放的辐射后果;以及辅助论证应急计划的可行性。
正常或事故排放进入水体的放射性源项参数
放射学特性、化学特性、排放的液态流出物的物理特性、连续排放的流量或间歇排放的体积和频率、排放期间的源项变化、排放的几何形态和力学特征。
地表水和地下水监测大纲
应建立水体监测大纲
放射性核素在地表水中的弥散模型
在地表水中的弥散模拟所需必要数据的来源
现有水文气象数据,并在使用对数据进行核实;
先进模型的资料可从模型参考书中得到;
核电厂附近各种典型的水体
放射性核素在地表水中的弥散模拟
先进模型
箱型模型
解剖模型
放射性核素在地下水中的弥散
放射性核素进入地下水系统的方式
由核电厂排放的放射性物质污染的地表水渗透到地下水中;
贮存罐或人工水池中的放射性液体渗透到地下水中;
核电厂事故可能导致放射性物质渗透到地下水系统中。
水文地质特征评价
地下水调查涉及的方面
气候资料;
放射性核素的初始浓度;
主要的水文地质单元及其水力参数,以下地下水的年代或平均交替时间;
补给和排泄的关系;
地表水文的数据。
放射性核素在地下水中的弥散和滞留核模型
厂址区域的土地利用和水的利用以及人口分布
人口分布
1)研究区域的人口分布和特征的目的是评价正常排入和事故释放的潜在放射性影响,以及辅助论证应急响应计划的可行性。
2)人口分布调查
外围地带的人口调查
区域人口调查
3)评价人口分布的方法
固定区域法、累计人口曲线法、人口密度法、厂址人口因子法
厂址和扇形因子法、厂址人口和大气弥散法、归一化集体剂量法
4)对厂址人口特征的限制
非居住区边界以反应堆中心为半径不得小于500m;
核电厂规划限制区内不宜有1万人以上的乡镇;
厂址半径10km范围内不宜有10万人以上的城镇;
核电厂距100万人口以上的城市应保持适当的直线距离。
5)有关放射笥的考虑
关于应急计划的可行性
论证可行性的重要因素
区域内的人口密度和人口分布;
厂址距人口中心的距离;
难以撤离或隐蔽的特殊人群组,例如医院或监狱中的人群、流动人群;
特殊的地理特征,如岛屿、山地和河流等;
当地效能和通讯网络特征;
可能存在潜在危险活动的工业设施;
易受可能释放的放射性核素影响的农业活动;
可能同进发生的外部事件。
第八节 放射性废物处置场所选址
放射性废物近地表处置场选址
目的
选择适合处置废物的场址,使其与设施的适当设计、废物形态、废物包装类型和数量、其他工程屏障及设施关闭后有组织的控制等一起,实现满足审管机构对辐射防护的要求。
近地表处置场选址阶段划分
规划选择阶段
区域调查阶段
场址特征评价阶段
选址确定阶段
需收集的资料
选址过程描述,包括目标、法律限制、以及选址过程每阶段所涉及的程序和准则。
选址过程各阶段所要求的每一厂址特征的资料及数据说明
所用的选址准则与收集的资料
评价获得的结果
选址时所考虑的厂址特征
地质、水文地质、地球化学、大地构造和地震活动、地表作用
气象、人为事件、废物运输、土地利用、人口分布、环境保护
选址时遵循的一些准则
地质条件
能实现隔离废物和限制放射性核天弘添利分级 向生圈释放;
能建立稳定的处置系统;
能提供足够的处置废物的容量和具有实现废物安全处置的工程特征;
肯人均一的地质和可预测的地质环境。
水文地质
地下水埋深较大;
地下水流速低、流程长;
能限制放射性核素的迁移。
地球化学
有利于限制放射性核素从处置场的释放;
不应明显降低工程屏障的寿命。
大地构造和地震活动
所选场址的构造活动和地震活动微弱,不会危及处置系统隔离性能;
发生构造活动、火山或地震事件的可能性很低。
地表作用
处置场址的洪水、滑坡或剥蚀等地表活动发生的频度和强度,应不影响处置系统的安全。
气象
对场址区域的气象特征应进行表达,以便在设计处置场和颁发许可证时能恰当地考虑不可预见的极端气象条件的影响。
人为事件
场址必须选在现在或将来人类活动不会影响处置系统隔离能力的地方。
废物运输
场址应位于由运输废物所引起的对公众和环境的辐射剂量是可以接受的地区;
应考虑废物运送到处置场的费用、辐射剂量及可能的事故。
土地利用
对地区的土地使用情况,包括土地使用权、可预见的开发及区域规划应一起考虑。
人口分布
场址应位于对当前和预计的将来的居民可能遭受的危害是可以接受的地方。
环境保护
在考虑了技术、经济、社会和环境诸因素的条件,应使场址所处位置的环境在处置场整个寿期内得到足够保护的地方,以便把可能的不利影响减轻到可以接受的程度。
放射性废物地质处置库选址
选址目的
用一整套装置和措施将放射性物质圈闭起来以防止放射性物质向生物圈迁移,或者至少将其限制在规定的水平。
为防止处置库中的放射性物质向生物圈迁移,需设置一系列天然和人工屏障
废物包装(废物,固化材料,废物罐和可能的外包装);
工程屏障(处置库建筑物和废物周围的回填材料);
地质屏障(天然地质介质和巷道关闭系统)。
选址过程阶段的划分和涉及的主要内容
选址过程阶段的划分
规划选址阶段
区域调查阶段
库址特征评价阶段
库址确定阶段
选址过程阶段涉及的主要内容
地质环境、自然变化、地球化学、人类活动
建造和工程
废物运输、环境保护、土地利用、社会影响
地质处置库选址准则
地质环境
处置库的地质环境应符合总的特征要求,与几何特点、物理和化学特性相结合,能在所期望的时期内阻滞放射性核素向环境迁移。
自然变化
未来的地球动力学现象(气候变化、新构造运动、地震、火山、褶皱等)对主岩的影响应不至于损害整个处置系统的隔离能力,达到不可接受的程度。
水文地质
水文地质特性及选定的地质环境应限制地下水进入库区内,确保废物在所要求的时期内安全隔离。
地球化学
地质和水文章地质环境的物理化学和地球化学特征应能限制放射性核素从处置库释放进入环境。
人类活动
应考虑库址或库址附近实际或可能影响处置系统隔离能力的活动,由此种咱活动引起的不可接受的后果应该最小。
建造和工程条件
库址的地表和地下特征应允许采用最佳文案进行地面设施建造和地下井巷作业。
废物运输
库址应位于由于运输废物所产生的对公众和环境的辐照剂量是可以接受的地方。
环境保护
在考虑了技术、经济、社会和环境诸因素的条件,在处置库整个寿期内库址环境应得到足够保护,以使可能的不利影响减轻到可以接受的程度。
土地利用
库址选择应考虑土地使用情况及该地区今后的发展。
社会影响
库址应选在社会影响可以接受的地方。应扩大有利社会影响,缩小任何不利的社会影响。
《核安全专业实务》