CN107967548A - 核燃料公路运输的概率安全评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于概率安全评价技术领域，具体涉及一种核燃料公路运输的概率安全评价方法。该方法根据评价的基础数据、事故情景分析和货包完整性分析进行潜在事故确定，进而进行事故频率计算、源项分析与后果估算，最终进行总体辐射风险计算并评价运输风险。本发明能够弥补传统方法中计算辐射后果事故的选择是纯经验式的缺陷，可用于核燃料公路运输的安全评价，是量化的，更加科学的。
Description
技术领域
本发明属于概率安全评价技术领域，具体涉及一种核燃料公路运输的概率安全评价方法。
背景技术
随着中国核电的快速发展，核燃料公路运输量与日俱增。核燃料运输过程的风险比固定核设施的风险更大，早已受到各有核国家的高度重视。对核燃料运输中涉及的安全问题进行评价时，传统的方法都是确定论的，基于类似核电厂中的设计基准事故原则，对运输过程可能发生的事故进行辐射后果分析。概率安全评价(PSA)技术已经成为核电厂安全分析的标准工具，在其他核燃料循环设施中的应用也越来越广泛、越来越深入。然而，PSA在核燃料公路运输中的应用尚比较缺乏。
核电厂的PSA主要包括始发事件分析、事故序列分析(主要方法为事件树分析方法)和系统分析(主要方法为故障树分析方法)。核燃料公路运输的景象相对核电厂的运行景象较简单，不适宜采用“始发事件—事故序列—后果”这样的方式进行分析。
发明内容
本发明的目的在于针对现有核燃料公路运输的安全评价的不足，提供一种核燃料公路运输的概率安全评价方法。该方法能够弥补传统方法中计算辐射后果事故的选择是纯经验式的缺陷，可用于核燃料公路运输的安全评价，是量化的，更加科学的。
本发明的技术方案如下：一种核燃料公路运输的概率安全评价方法，包括如下步骤：
(S1)确定核燃料公路运输概率安全评价的基础数据，包括运输货包数、内容物特性、运输线路特征；
(S2)进行事故情景分析；
(S3)进行货包完整性分析，分析货包在事故负载下的响应；
(S4)确定具有潜在风险的事故作为核燃料公路运输故障树的顶事件；
(S5)进行事故频率计算、源项分析和后果估算；
(S6)进行总体辐射风险计算并评价运输风险。
进一步，如上所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，步骤(S2)中所确定的事故情景包括撞击、挤压、贯穿、火烧和浸没五种；针对一个潜在风险的事故会涉及其中的部分或者全部事故情景。
进一步，如上所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，步骤(S3)中货包完整性分析中采取大型有限元软件进行力学和热学相应事故情景的仿真计算。
进一步，如上所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，步骤(S4)中所确定的顶事件一般包括货包辐射水平升高、发生临界和放射性释放三种；对于新燃料，顶事件主要考虑货包辐射水平升高和发生临界；对于乏燃料，顶事件主要考虑放射性释放和发生临界。
进一步，如上所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，步骤(S5)中所述的事故频率计算是通过故障树分析计算确定所述具有潜在风险的事故发生的频率；所述的源项分析是通过评价货包和所装运核燃料在事故中的响应估算源项(源项是指直接影响辐射后果的放射性核素的种类、数量、源强等核素基本信息)；所述的后果估算是计算事故所造成的公众剂量。
进一步，如上所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，当步骤(S5)中所述的具有潜在风险的事故发生的频率满足如下条件时，可不对其辐射后果做进一步分析：
fi/fmax≤1×10-5
式中，
i表示具有潜在风险的事故；
fi为某潜在风险事故i的发生频率；
fmax为发生频率最高的潜在风险事故的发生频率。
本发明的有益效果如下：本发明针对核燃料公路运输的安全评价，提出核燃料公路运输的概率安全评价方法。首先根据评价的基础数据、事故情景分析和货包完整性分析进行潜在事故确定，进而进行事故频率计算、源项分析与后果估算，最终进行总体辐射风险计算并评价运输风险。原有的确定论的计算方法中，只是假设发生某事故，并再计算其辐射后果。假设只是根据业内经验，并无理论或数据支持；本方法中可以估算核燃料公路运输中潜在事故的发生频率，进而根据频率结果确定是否进行进一步的辐射后果分析。简而言之，原有确定论的计算方法是纯经验式的；本方法是量化的，更加科学的。
附图说明
图1为核燃料公路运输概率安全评价方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的描述。
核燃料公路运输事故的发生通常伴随着交通事故的发生而发生，根据外界因素对装运核燃料的货包可能的作用方式，一般将事故情景分为撞击、挤压、贯穿、火烧和浸没五种。所谓运输事故情景，是指在公路、铁路、水路、航空运输事故中，货包或车厢等与其周围环境之间的相互作用。上述五种事故情景，即为核电厂PSA中始发事件的概念，因此，核燃料公路运输中的始发事件识别通常较核电厂容易。
但是，事件的原因和发展过程就比较难以确定。从PSA的观点看，这些确定的可能发生的异常事件就是故障树分析中的顶事件。确定顶事件后，推理找出引发这种结果的各种原因，采用的是由果到因的演绎法。简而言之，适用于核燃料公路运输PSA的演绎法就是独立的故障树分析法，直接对根本原因分析即可。核燃料公路运输的PSA流程见图1，具体包括如下步骤：
(S1)确定核燃料公路运输概率安全评价的基础数据，包括运输货包数、内容物特性、运输线路特征；
(S2)进行事故情景分析，确定核燃料公路运输中的事故情景，包括撞击、挤压、贯穿、火烧和浸没五种，针对一个潜在风险的事故会涉及其中的部分或者全部事故情景；
(S3)进行货包完整性分析，分析货包在事故负载下的响应，货包完整性分析中采取大型有限元软件进行力学和热学相应事故情景的仿真计算，这是本领域的现有技术；
(S4)分析具有潜在风险的事故，确定核燃料公路运输中的顶事件，一般包括货包辐射水平升高、发生临界和放射性释放三种；对于新燃料，顶事件主要考虑货包辐射水平升高和发生临界；对于乏燃料，顶事件主要考虑放射性释放和发生临界；
(S5)进行事故频率计算、源项分析和后果估算；事故频率计算是通过故障树分析计算确定所述具有潜在风险的事故发生的频率，源项分析是通过评价货包和所装运核燃料在事故中的响应估算源项，后果估算是计算事故所造成的公众剂量(这些计算和分析方法都是本领域的公知技术)；
(S6)进行总体辐射风险计算并评价运输风险，这属于公知技术。
当步骤(S5)中所述的具有潜在风险的事故发生的频率满足如下条件时，可不对其辐射后果做进一步分析：
fi/fmax≤1×10-5
式中，
i表示具有潜在风险的事故；
fi为某潜在风险事故i的发生频率；
fmax为发生频率最高的潜在风险事故的发生频率。
实施例
以高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)新燃料公路运输为例，具体说明本方法的实施方式。
基于燃料元件的特性，通过运输过程的事故情景分析，结合力学分析和临界分析结果，确定货包辐射水平升高和临界两种事故为有潜在风险的事故。首先建立故障树模型对这两种事故进行事故频率分析，分析中考虑了全部可能的五种事故情景以及超设计基准事故的后果和容器的响应阈值，对每种事故情景分别予以深入分析；再根据事故频率分析结果，判断有无必要继续进行后果分析。
货包辐射水平升高事故故障树分析表明，顶事件发生频率极低，浸没致顶事件和挤压致顶事件发生频率更是极低，故在后续的超设计基准事故情景分析中可不予分析。五种事故情景由大到小的发生频率排列，依次是撞击、火烧、贯穿、浸没、挤压。
临界事故故障树分析表明，顶事件的频率将低于货包辐射水平升高事故频率6个量级，是极低的，因此在辐射风险评价中可不考虑其辐射后果。
根据上述频率分析结果，只计算货包辐射水平升高事故的辐射后果。结合路况调查结果，假设在超设计基准事故工况下，HTR-PM新燃料货包筒体受到撞击，侧壁材料受损严重而出现破口，造成个别元件球散落的情景，并针对这种事故情景进行后果估算。
通过HTR-PM新燃料运输的事故情景分析、事故频率分析等可知，临界事故的发生频率极低，可不考虑其对总体辐射风险的贡献。因此，HTR-PM新燃料公路运输活动的总体辐射风险的主要贡献者为撞击、火烧、贯穿、浸没、挤压等事故导致的货包辐射水平升高事故，其中撞击事故对风险的贡献最大。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种核燃料公路运输的概率安全评价方法，包括如下步骤：
(S1)确定核燃料公路运输概率安全评价的基础数据，包括运输货包数、内容物特性、运输线路特征；
(S2)进行事故情景分析；
(S3)进行货包完整性分析，分析货包在事故负载下的响应；
(S4)确定具有潜在风险的事故作为核燃料公路运输故障树的顶事件；
(S5)进行事故频率计算、源项分析和后果估算；
(S6)进行总体辐射风险计算并评价运输风险。
2.如权利要求1所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：步骤(S2)中所确定的事故情景包括撞击、挤压、贯穿、火烧和浸没五种。
3.如权利要求2所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：针对一个潜在风险的事故会涉及其中的部分或者全部所述的事故情景。
4.如权利要求1所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：步骤(S3)中货包完整性分析中采取大型有限元软件进行力学和热学相应事故情景的仿真计算。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：步骤(S4)中所确定的顶事件一般包括货包辐射水平升高、发生临界和放射性释放三种。
6.如权利要求5所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：对于新燃料，顶事件主要考虑货包辐射水平升高和发生临界。
7.如权利要求5所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：对于乏燃料，顶事件主要考虑放射性释放和发生临界。
8.如权利要求1所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：步骤(S5)中所述的事故频率计算是通过故障树分析计算确定所述具有潜在风险的事故发生的频率；所述的源项分析是通过评价货包和所装运核燃料在事故中的响应估算源项；所述的后果估算是计算事故所造成的公众剂量。
9.如权利要求8所述的核燃料公路运输的概率安全评价方法，其特征在于：当步骤(S5)中所述的具有潜在风险的事故发生的频率满足如下条件时，可不对其辐射后果做进一步分析：
fi/fmax≤1×10-5
式中，
i表示具有潜在风险的事故；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |