空间核动力源概率安全分析技术初步研究

贺芳; 丁宏春; 刘明皓

doi:10.13832/j.jnpe.2023.S2.0207

空间核动力源概率安全分析技术初步研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0207

贺芳^1,,
丁宏春^2, ,,
刘明皓¹

1.
中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213
2.
哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨，150001

详细信息

作者简介:
贺　芳（1992—），女，在读研究生，现主要从事反应堆热工水力、热声斯特林数值模拟研究，Email：hefang_920714@163.com

通讯作者:
丁宏春，dinghongchun2010@163.com

中图分类号: TL364⁺.5
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出版历程
- 收稿日期: 2023-07-11
- 修回日期: 2023-09-22
- 刊出日期: 2023-12-30

Preliminary Research on Probabilistic Safety Analysis Technology of Space Nuclear Power Source

1.
Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory, Nuclear Power Institute of China, Chengdu, 610213, China
2.
School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001, China

摘要

摘要: 针对空间核动力源冗余及多样性较弱、不可维修性、高移动性、寿期内经历多个任务阶段的特点给安全评估带来的一系列新的问题，采用概率安全分析（PSA）方法开展了空间核动力源安全评估技术初步研究。深入辨析了每个任务阶段的特殊安全要求，在此基础上构建了适用于空间核动力源的综合安全目标体系。研究表明，目前空间核动力源的安全评估还面临诸多技术挑战，且于我国而言，在设计阶段同步开展空间核动力源的安全评估技术研究将有助于提高设计效率，并增强空间核动力源的安全性。
- 空间核动力源 /
- 概率安全分析（PSA） /
- 安全目标
Abstract: A preliminary study on the safety analysis technology of space nuclear power sources was conducted using the Probabilistic Safety Analysis (PSA) method to address a series of new issues brought about by the characteristics of weak redundancy and diversity, non-maintainability, high mobility, and experiencing multiple mission phases during their lifespan. Based on a thorough analysis of the special safety requirements of each mission phase, a comprehensive safety goal system suitable for space nuclear power sources was constructed. Research has shown that the safety assessment of space nuclear power sources still faces many technical challenges. For China, conducting safety assessment technology research on space nuclear power sources in parallel with the design phase will help improve the design efficiency and enhance the safety of space nuclear power sources.
- Space nuclear power source /
- Probabilistic Safety Analysis (PSA) /
- Safety goal

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图 1 空间核动力源综合安全目标体系

Figure 1. Comprehensive Safety Goal System for Space Nuclear Power Sources

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表 1 空间核反应堆电源每个任务阶段特征

Table 1. Characteristics of Each Mission Phase of Space Nuclear Power Sources

阶段编号	阶段描述		可能的运行状态	安全要求	运行环境	运行特征
1	地面阶段	装配、测试等	未启用	防止装配故障，导致反应堆损坏	地面	可维修
2	发射准备阶段		未启用	防止火灾、爆炸等外部灾害	地面	不可维修
3	发射部署阶段	地球至低轨道	未启用	避免反应堆意外临界	地面、外层空间	不可维修，高移动性
		低轨道绕行	低功率运行或备用	避免长时间故障停堆或非计划停堆	外层空间
		低轨道至高轨道	高功率运行		外层空间
4	运行阶段	高轨道绕行或星表登陆	高功率运行或低功率运行		外层空间
5	任务终结处置阶段	废弃至太空或地面回收	停堆	防止重返临界或防止再入事故	外层空间或地面

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表 2 现有空间核动力源安全目标概述

Table 2. Overview of Existing Safety Goals for Space Nuclear Power Sources

安全目标		相关法规或国家要求
安全目标		联合国法规《原则》^[3]	联合国及IAEA法规《安全框架》^[4]	美国要求^[10]
定性安全目标	总目标	保护个人、公众和生物圈免受辐射危害；不会显著污染外层空间		无
	辐射防护目标	正常操作及事故不产生显著辐照	无	无
	技术安全目标	严重放射性事故发生概率极低；辐照限于有限的地理区域；确保对安全十分重要系统的可靠性	无	无
定量安全目标		无	无	无
辅助安全目标		寿期内年平均个人剂量限值1 mSv，允许若干年内每年5 mSv	无	导致个人有效剂量低于50 mSv 的事故发生频率应低于10⁻²a⁻¹； 50~250 mSv的低于10⁻⁵a⁻¹；超过 250 mSv的低于10⁻⁶a⁻¹

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参考文献(10)

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[2]	苏著亭,杨继材,柯国土. 空间核动力[M]. 上海: 上海交通大学出版社,2016.
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[10]	TRUMP D J. Presidential memorandum on launch of spacecraft containing space nuclear systems[EB/OL]. (2019-08-20)[2023-06-11]. https://trumpwhitehouse.archives.gov/presidential-actions/presidential-memorandum-launch-spacecraft-containing-space-nuclear-systems/.