关于征求《技术政策:概率安全分析技术在核安全领域中的应用》意见的函
中国核工业集团公司,中国广东核电集团公司,中国电力投资集团公司,国家核电技术公司:
为推动概率安全分析技术在核安全领域中的应用,我局组织编写了《技术政策:概率安全分析技术在核安全领域中的应用》,现发送你单位。请研究提出意见,并于2008年12月10日前将意见反馈我局(北京市西直门内南小街115号,100035)。
联系人:韦力
电话:(010)66556360
附件:技术政策:概率安全分析技术在核安全领域中的应用
二○○八年十一月九日
主题词:环保 核安全 概率安全分析 意见 函
抄送:环境保护部核与辐射安全中心。
附件:
技术政策:概率安全分析技术在核安全领域中的应用
1 序言
近年来,概率安全分析技术已取得重大进展,在主要核电国家,概率安全分析技术已不仅仅停留于核设施安全水平的评估,而且对于进一步深入认识核安全问题,乃至对核安全要求的确定都在产生着深刻的影响;在国内,概率安全分析技术经过二十多年的发展,已具备了较好的技术基础,因此,国家核安全局希望积极地、有步骤地推动概率安全分析技术在国内核安全领域中更深层次的应用。国家核安全局相信,制定在核安全领域中应用概率安全分析技术的政策将有助于实现此目标。本技术政策阐述了国家核安全局将在核安全领域中积极应用概率安全分析技术的政策。国家核安全局相信本技术政策的实施将为优化资源配置、提高核安全监督活动效率和提高核安全水平发挥重要作用,也将为未来相关法规的制定和修订提供良好的基础。
2 背景
1)概率安全分析技术在国际上的发展和现状
概率安全分析技术发展可以追溯到更早的时期,但1975年10月美国核管会发表的WASH-1400《反应堆安全研究:美国核动力厂事故风险评价》报告,是核领域中被公认的第一份真正意义上的概率风险评价报告。1979年美国三哩岛核电厂事故前,概率论仅应用于某些特定的核安全领域,例如厂址评价中的外部灾害等。三哩岛核电厂事故改变了对概率安全分析技术作用的认识,两个主要的三哩岛核电厂事故调查报告(Kemeny和Rogovin研究报告)都建议在核电厂安全分析中应用更多的概率安全分析技术来支持传统的非概率论的方法。
1987年至1990年间美国核管会陆续发表了NUREG-1150《严重事故风险:5座美国核电厂的评价》以及配套报告。这些报告总结了自概率安全分析技术发展以来数十年的研究成果,对以后的概率安全分析工作起到了重要的指导作用,同时,也为美国核管会执行安全监管时如何应用这些分析技术提供了有益的见解。
1995年,为了促进概率安全分析技术的应用并规范核安全监管要求,美国核管会发布了政策声明60FR42622《概率风险评价在核安全监管活动中的应用》。为配合相关的监管要求,美国核管会于1998年先后发布了管理导则RG1.174~1.178,对总体概率风险准则、概率安全分析技术在定期试验、质保分级、技术规格书以及管道在役检查中的应用等提供了具体的指导和要求。
1998年,美国核管会为确定联邦法规10CFR50的修改方向,提出了三个选择方案,即:1)不做改变的选择I,该方案将中止核管会工作人员以风险为导向对现有10CFR50 作全面改变而进行的活动,对于已制定出的一些导则,核管会工作人员可以继续使用,对于正在进行的包含风险导向的导则的制定活动仍继续进行;2)对质量保证、技术规格书、环境鉴定和设备规范等可做特殊处理的选择II,在II选择下需要对10CFR50 中涉及系统、部件和结构特殊处理的范围作出修改,但此选择不涉及改变电站的设计或设计基准事故,对根据风险导向评价得出的低安全重要性的系统、部件和结构,将降低管理要求;3)改变某些管理要求并在10CFR50中加入风险决策条款的选择III,在这种方案下,要对10CFR50 本身进行改变,使之在要求中包括风险导向的属性。1999 年6 月美国核管会同意SECY-98-300 报告的建议,采取分阶段的方法来进行该项工作,同意按第二种选择开始工作,并同时对第三种选择进行研究,对于按第一种选择开展的法规制定工作要继续进行。目前属于选择II和选择III的多项法规已制定完毕或在制定过程中。
最近,美国核管会正式启动了核动力厂执照申请新法规框架的研究项目。美国核管会计划建立一套全面的可应用于各类核反应堆技术的基于绩效、风险导向和具有普适性的新法规体系(10CFR53),作为目前执照申请法规(10CFR50)的备选。这一法规将充分吸收运行经验、现行法规制定中得到的教训并充分考虑采用风险导向技术带来的益处,以确保法规的实施可以让核安全监管部门和核工业界将资源应用于改进核动力厂中最薄弱的环节,从而更好地保证公众的健康和安全。可以预见,未来该法规的实施,必将对核动力厂的设计产生深远的影响,也必将在核安全监管领域引发一场重大的变革。
国际原子能机构也在大力推动概率安全分析技术,先后出版了1、2、3级概率安全分析实施指南和审查指南以及大量的概率安全分析应用的技术文件,并在其新的安全标准中明确加入了完成概率安全分析等要求。
核工业界一直是推动概率安全分析技术应用的积极力量,美国的南德克萨斯核电厂在推动部件特殊处理中做出了开创性的贡献。美国的电力研究院、美国核能研究所、美国核学会和美国机械工程协会等也编制了大量的概率安全分析技术指导文件或标准。近年来国际电气和电子工程师协会、欧洲经合组织等国际组织也开始制定有关概率安全分析应用的政策声明及标准。与此同时韩国等国家也制定了相应的概率安全分析应用计划并正在逐步实施以推动概率安全分析在核领域中的应用。
2) 概率安全分析技术在国内的发展和现状
国家核安全局作为我国的核安全监管机构一直致力于推动我国概率安全分析技术的发展和应用,从上世纪80年代中期就组织国内相关单位开展概率安全分析研究工作。
2004年4月国家核安全局颁布新版HAF102《核动力厂设计安全规定》和HAF103《核动力厂运行安全规定》。《核动力厂设计安全规定》提出了必须在安全评价中采用确定论和概率论分析方法的要求;针对严重事故,结合概率论、确定论和工程判断,确定严重事故重要事件序列的要求。《核动力厂运行安全规定》规定核动力厂营运单位必须收集和保存运行经验的数据,以用作核动力厂老化管理、核动力厂剩余寿期评价、概率安全评价和定期安全审查的输入数据,必须考虑使用概率安全评价作为定期安全审查的输入等要求。2006年6月国家核安全局批准发布核安全导则HAD102/17《核动力厂安全评价与验证》,对概率安全分析的方法、范围以及需要满足的目标给出了明确的指导。
目前国家核安全局正在积极组织编制相关的核安全导则和技术文件,由国家核安全局组织编制的技术文件《核动力概率安全评价报告的标准格式和内容》已正式发布,应用了风险概念的《核动力厂运行安全性能指标技术文件》也正在几个核电厂试用。我国政府在中华人民共和国《核安全公约》国家报告中明确表示“中国核行业主管部门、核安全监督部门都非常重视并努力推广概率安全评价技术在核安全领域中的应用”。
与国际上情况相似,国内核工业界业也是概率安全分析技术发展的积极力量。目前国内秦山核电厂、大亚湾和岭澳核电厂、秦山第三核电厂、田湾核电厂已在不同程度上完成了内部事件的一级概率安全分析,一些核电厂也开展了二级PSA和外部事件PSA的研究,一些新建的核动力厂也都陆续开展了相关的工作。国内一些核电厂已开始尝试概率安全分析技术在电厂运行管理中的应用,比如在维修中采用风险评价来优化大修策略、在运行中采用风险监测器来实时监测核电厂风险等,同时国内的有关设计院也初步应用了概率安全分析技术来评价核电厂的设计方案。这些为概率安全分析在核领域中的进一步应用奠定了坚实的基础。
3 确定论安全分析方法和概率安全分析方法
1)确定论安全分析方法
确定论安全分析方法是以纵深防御概念为基础,以确保反应性控制、余热排出和放射性包容三项基本安全功能为目标,针对确定的设计基准工况,采用保守的假设和分析方法,并满足特定验收准则的一套方法。
在进行确定论安全分析时,首先,考虑核电厂各种运行模式和假设始发事件的大致发生频率,并按照其频率将其划分到某一工况。这些假设始发事件的可能发生频率来源于其它已有工业设施的经验,并加上一些工程判断和分析。此后,需要对这些始发事件进行分组,对每组仅选择包络工况作为设计基准工况。确定设计基准工况后,对每种工况给出可接受的验收准则。并且这些准则考虑到如下要求:频繁发生的假设始发事件必须仅有微小的或根本没有放射性的后果,而可能导致严重后果的事件的发生概率必须很低。随后,采用一系列保守的假设和方法对这些事件进行分析,以确定满足验收准则。
多年的核电运行经验表明,确定论安全分析方法对保证核安全发挥了重要的作用,但应认识到,并没有绝对的确定论,确定论中也包含着概率因素。和概率论一样,确定论控制的也是风险,只不过这种风险的控制更定性、更粗略一些。例如,确定论中的单一故障准则要求就不是完全合理,目前已充分认识到核电厂各个安全系统的安全重要度可能有很大差异,对所有安全系统均采用单一故障准则并不完全平衡。单一故障准则只是在当时的历史条件下考虑系统和设备可靠性、经济可承受性和准则可操作性的一个妥协。
2)概率安全分析方法
概率安全分析,是以概率论为基础的风险量化评价方法,它考虑了一个更广泛的假设始发事件谱及不同假设始发事件的发生频率,并系统地评价缓解系统的可靠性,包括潜在的多重失效、共因失效和人因失效,它能更现实地对核动力厂的风险进行定量评价。
与传统的确定论安全分析方法相比,概率安全分析方法可较现实地反映核动力厂的实际状况,其分析对象不局限于设计基准事故,而是尽可能地考虑更广泛的事件谱,并对这些事件的进程进行全面的分析,并在此基础上对风险进行量化。概率安全分析不局限于单一随机故障,而是考虑事件进程中各种系统和设备发生故障的可能性,同时考虑了事件发生后人员干预失效的可能性以及系统、设备、人员之间的相关性。
确定论方法和概率论方法是相辅相成的,确定论方法对保证核安全发挥了重要的作用,概率论方法是传统管理方法的发展和延伸。
3)不确定性
不确定性是监管决策过程中必须考虑的问题,在确定论安全分析方法和概率安全分析方法中都存在不确定性,分析过程中存在的不确定性主要包括模型的完整性、模型的适当性和输入参数的不确定性三个方面。总体而言,确定论安全分析方法没有提供评估不确性的手段,仅在事故进程分析中希望通过保守的方式来处理某些不确定性,而概率安全分析方法可以定量地评价不确定性的影响,并通过敏感性分析和重要度分析等手段进行处理。与确定论安全分析相比较,概率安全分析一般更全面,对许多问题的处理更精细,而概率安全分析所固有的一些问题,在确定论安全分析中往往也存在。不论使用哪种分析方法,都要考虑不确定性的存在,并对其进行适当处理。
国家核安全局认识到不确定性并不是由于在决策过程中使用了概率安全分析技术而引起的,而仅仅是在概率安全分析的量化过程中被凸现出来了。随着概率安全分析技术的不断发展,国家核安全局对使用概率安全分析技术的信心越来越强。概率安全分析技术提供了评估不确定性的定量化方法,重要的不确定性已经得到并且将继续得到更多的关注。
4 国家核安全局的政策
尽管概率安全分析方法在国内已得到一定的发展,但是应认识到概率安全分析方法在国家核安全局和核工业界的工作中尚未得到全面的应用,也还没有全面获得与其相称的收益。因此国家核安全局相信针对概率安全分析在监管活动中的应用出台一个整体的政策声明可以使许多潜在的应用得以实施,并可以促进监管的稳定性和有效性。因此,国家核安全局希望积极地并且有步骤地推动概率安全分析技术在国内核安全领域中更深层次的应用。为此,国家核安全局制定以下技术政策:
1)纵深防御概念在保证核安全中的重要作用已被大量实践所证实,仍应得到贯彻。但在某些条件下,纵深防御的重点及其防御层次可能有所调整,通过广泛地应用概率安全分析技术,可以为这种调整的合理性提供更好的技术基础;
2)在核安全活动中应积极推进概率安全分析方法的使用,这种使用应与目前概率安全分析技术和数据所能支持的程度相适应;
3)概率安全分析可采用现实的方法和假设。对于某些特定的应用,为了简化分析或为不可预见的工况提供一定的安全裕度,可采用保守的方法和假设;
4)在利用概率安全分析技术时,应特别注意不确定性的评估和处理;
5)概率安全分析的质量对于概率安全分析技术的应用是一个至关重要的因素,有关各方应致力于不断提高概率安全分析的水平并逐步完善概率安全分析的范围,相应的支持数据应可供公开审查。国家核安全局鼓励核工业界自发地持续改进概率安全分析方法和搜集数据,鼓励信息共享、技术交流和同行评议,以此来共同推进概率安全分析技术的发展和应用;
6)在国内概率安全分析相关法规标准尚不完善时,对于国际上成熟的法规标准,核工业界可以提出拟采用的建议,在征得国家核安全局同意后,在有关的工作中加以参照;
7)国内已有的和翻版加改进的核动力厂是在确定论的安全要求下设计的,概率安全分析技术应用的重点在于识别核动力厂的薄弱环节、加强核安全决策的科学性、更有效地利用核安全监管资源和减轻营运单位不必要的负担;
8)对于某些新型的反应堆,例如采用了非能动安全系统的反应堆,现有的某些具体安全要求可能对其并不完全适用。在满足核动力厂总的安全目标的前提下,国家核安全局支持在确定这些新型反应堆的具体安全要求时更多地应用概率安全分析技术,必要时可对现有的某些具体安全要求进行适当调整。
鉴于国内概率安全分析技术的应用经验较少,核动力厂类型较多,相应的标准也比较复杂,同时,对国际上的法规标准有一个接受、适应和掌握的过程,国家核安全局和核工业界需积累经验、积累技术、逐步提高。为此,国家核安全局将从实际出发,在技术政策推进的过程中,采用积极稳妥的步骤,采用示范、试点的方式在某些领域逐步推广。