适用于三级概率安全评价的核反应堆实时风险计算方法

成杰; 唐秀欢; 陈珊琦; 汪进; 李亚洲; 李杰; 王芳; 蒋洁琼

doi:10.13832/j.jnpe.2023.01.0124

适用于三级概率安全评价的核反应堆实时风险计算方法

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0124

成杰^{1, 2,},
唐秀欢³,
陈珊琦^4, ,,
汪进^{4, 5},
李亚洲⁴,
李杰⁴,
王芳⁴,
蒋洁琼¹

1.
中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所，合肥，230031
2.
中国科学技术大学，合肥，230027
3.
西北核技术研究所，西安，710024
4.
中子科学国际研究院，山东青岛，266199
5.
三峡大学，湖北宜昌，443002

基金项目: 国家自然科学基金（72001201;71671179; 51805511）

详细信息

作者简介:
成　杰（1983—），男，工程师，现从事核安全监管方面研究，E-mail: 13811739593@139.com

通讯作者:
陈珊琦，E-mail: shanqi.chen@fds.org.cn

中图分类号: TL36
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出版历程
- 收稿日期: 2022-02-17
- 修回日期: 2022-06-12
- 刊出日期: 2023-02-15

An Instantaneous Method for Reactors Risk Calculation Applies to Level Three Probabilistic Safety Assessment

Cheng Jie^{1, 2
,},
Tang Xiuhuan³,
Chen Shanqi^{4
, ,},
Wang Jin^{4, 5},
Li Yazhou⁴,
Li Jie⁴,
Wang Fang⁴,
Jiang Jieqiong¹

1.
Institute of Nuclear Energy Safety Technology, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei, 230031, China
2.
University of Science and Technology of China, Hefei, 230027, China
3.
Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi’an, 710024, China
4.
International Academy of Neutron Science, Qingdao, Shandong, 266199, China
5.
China Three Gorges University, Yichang, Hubei, 443002, China

摘要

摘要: 风险监测是反应堆安全监管与核应急决策的重要技术基础。面向核反应堆实时风险的三级概率安全评价（PSA）提出改进的实时风险计算方法，解决传统风险监测器重点集中在一级PSA的堆芯熔毁频率（CDF）计算的问题。针对反应堆运行时的实际系统配置，通过实时风险模型与在线状态监测进行实时事故频率计算，并采用放射性释放事故分类与实时气象下大气扩散方式分别实现了事故源项与场外剂量的实时计算。反应堆风险模型的计算案例验证了本研究方法与流程的有效性，该方法不仅支持堆芯熔毁实时风险计算，而且支持源项释放实时风险与场外剂量实时风险的计算，可为核反应堆安全监管与核应急提供技术支持。
- 核反应堆 /
- 风险监测 /
- 概率安全评价（PSA） /
- 安全监管 /
- 核应急
Abstract: Risk monitor is a very important technical basis for nuclear reactor safety supervision and nuclear emergency decision-making. Conventional risk monitors only support the core meltdown risk calculation based on the level-1 probabilistic safety assessment. Focusing on the real-time risk monitoring of reactor based on the level-3 probabilistic safety assessment, an improved method is proposed in this paper for risk calculation. For the actual configuration of reactor operation, the accidents frequencies are calculated based on real-time risk model and on-line condition monitoring, and supports the real-time calculation of released source term and off-site dose by accident categorization and dose factors. The case study of reactor risk model shows the effectiveness and provides instantaneous calculation for core damage frequency, large release frequency and off-site risk. The proposed method can provide technical support for nuclear reactor safety regulation and nuclear emergency.
- Nuclear reactor /
- Risk monitoring /
- Probabilistic safety assessment /
- Safety regulation /
- Nuclear emergency

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图 1 西安脉冲堆的实时场外剂量风险曲线

Figure 1. Real Time Off-site Dose Risk of XAPR

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表 1 源项释放类型及特点

Table 1. Release Categories and Characteristics

源项释放类型	事故特点
安全壳旁通	放射性源项直接从压力容器通过二回路系统或其他接口系统释放到环境中，在堆芯熔毁之前即发生了安全壳失效。早期释放
安全壳隔离失效	由于安全壳贯穿件系统或阀门等失效，导致放射性源项被释放到环境中。早期释放
事故导致的安全壳早期失效	发生堆芯熔毁事故之后，放射性源项通过严重事故导致的安全壳失效被释放到环境中。次早期释放
事故导致的安全壳中期失效	发生堆芯熔毁与压力容器破损之后，放射性源项通过严重事故导致的安全壳失效被释放到环境中。中期释放
事故导致的安全壳晚期失效	放射性源项通过严重事故导致的安全壳失效被释放到环境中，通常发生在熔堆事故24 h后。晚期释放

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表 2 源项释放类型及核素组成

Table 2. Release Categories and Nuclides Composition

源项释放类型	放射性核素释放量/Bq						频率/a^–1
源项释放类型	⁸⁸Kr	¹³³Xe	¹³¹I	¹³⁷Cs	¹²⁷Te	⁹⁰Sr	频率/a^–1
RC01	1.53×10¹³	0.85×10¹⁴	7.85×10⁹	1.37×10¹⁰	0×10¹⁰	0×10⁹	4.80×10⁻⁶
RC02	3.95×10¹³	1.02×10¹⁴	5.57×10¹⁰	4.65×10¹⁰	0×10¹⁰	0×10⁹	9.24×10⁻⁸
RC03	6.23×10¹³	0.80×10¹⁴	1.30×10¹²	24.40×10¹⁰	0×10¹⁰	0×10⁹	4.33×10⁻⁹
RC04	2.43×10¹³	1.37×10¹⁴	1.19×10¹⁰	2.15×10¹⁰	2.24×10¹⁰	2.28×10⁹	1.25×10⁻⁸
RC05	6.36×10¹³	1.64×10¹⁴	8.98×10¹⁰	7.49×10¹⁰	8.44×10¹⁰	7.94×10⁹	2.40×10⁻¹⁰
RC06	13.4×10¹³	1.73×10¹⁴	2.80×10¹²	52.50×10¹⁰	62.90×10¹⁰	55.70×10⁹	1.35×10⁻⁸

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