核电站火灾与核安全相关性的研究

pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第 ８卷 第 １ 期 １ ９ 年 １月 ９９ 火 灾 科 学

Ｖｏ１ ．８． ｏ．１ Ｎ

ＦＩ ＲＥ ＡＦＥＴＹ ＣＩ Ｓ Ｓ ＥＮＣＥ Ｊ ｎ １ ９ ａ ． ９９

核 电 站 火 灾 与 核 安 全 相 关 性 的 研 究 董希 琳 — 一 ， 李 剑 乾

— — — 、 －

（ 警部 ｒ 院稍 防工程 系） 武 Ａ学 ‘ 、 摘 要

根 据 核 电站 ３ ｏ年 来 火 灾和 核 安 全事 故 统 计 数 据 ， 用 概 率 风 险 分 析 方 法对 核 电 运

站 火 灾 与核 安 全 事 故 相 关性 作 出 定 量 的 估计 。 美 词 火一 核 全 相 竺核 站 键 墨 安 关

， ＿ － ， ～ － — — — ＼ 。 。

ｌ 引言 “ 石 ” 料 行 将 枯 竭 ， 界 能 源 需 求 面 临挑 战 。 由 于 核 能 发 电 具 有 许 多 优 点 ， 此 近 化 燃 世 因 ３ Ｏ年 来 在 世 界 范 围 内迅 速 发 展 。中 国 在 八 十 年 代 初 期 就 决 定 优 先 发 展 核 电 。随 着 世 界 上 核 电 站 的 日益 增 多 ， 灾 和 放 射 性 污 染 事 故 呈 上 升 之 势 ， 发 生 火 灾 及 核 事 故 已造 成 了 火 因

４ ５亿美 元 的 直 接 经 济 损 失 。 本文根据核 电站 ３ Ｏ年 来 火 灾 事故 统计 数据 ， 用概 率风 险分 析方 法对 核 电 站 火 灾 与 运

核 安 全 事 故 相 关 性 作 出 定 量 的估 计 ， 出 影 响 核 安 全 的 主 要 火 灾 因 素 和 重 点 防 火 部 位 ， 找 为 防火 保 障核 安全 指 明 方 向 。 ２ 核 电站 火 灾 与 核 安 全 事 故 统 计 核 电 站 可燃 物 种 类 多 ， 火 源 不 仅 种 类 多 、 量 大 ， 点 能 而且 分 布 广 ， 使 火 灾 多 发 ， 失 致 损 巨大 ， 因此 核 电 站 的火 灾 风 险是 很 大 的 。从 ｌ ６ ５年 至 １ ８ ９ ９ ５年 ， 仅美 国 就 发 生 了 ３ ５起 核 ４ 电厂火灾（ 统计 资 料 见 附表 １［ ） 。从 １ ７ ９ ４年 到 １ ８ ９ ９年 ， 接 损 失 在 六 百 万 美 元 以上 的火 直 灾 及核 事故 共发 生 ３ ４起 ， 成 的 直 接 经 济 损 失 达 ３ ． 造 ９ ７亿 美 元 （ 计 资 料 见 附 表 ２至 统 ４ ［ ） ．

３ 核 电站 火 灾 与 安 全 的评 价 方 法 要保证核 电站安 全运行 ， 方面可 通过总结 以往运行经 验， 用 可靠性 高的设备 ，

一 采 强 化 有 关 人 员 的 培 训 ， 格 按 规 程 操 作 来 实 现 ； 一 方 面 ， 通 过 研 究 核 电 站 火 灾 危 险 性 与 严 另 可 ＊ 收 稿 日期 ： ８ ０ １ ９ —８ ０ Ｖｏ ． １ ８Ｎｏ １ ．

核 电站 火 灾 与 核安 全相 关 性 的 研 究 ５ ９

口核污染起散（ 起） 一损失 额 （ 美元 ） 亿 一透 平发 电 机事 故起 数 （ ） 起 皿堆本 体事 故 起 数 起 （ ） 起 一年 阶段 总起 数 （ ） 起

ｌ＇ ９７ ４— １ ７ ９ ９ １８ ９ ０—１ ８ ９ ５ ｌ ８ ．１ ９ ９６ ９０

图 １ １ ７ —９ ９年 三 十 四 起 棱 事 故 统 计 柱 圈 ９４１８

核 安 全 事 故 的 相 关 性 ， 强 防 火 措 施 来 保 障核 安 全 。 加 本 文 采 用 概 率 评 价 法 评估 核 电 站火 灾 危 险性 与核 安 全 事 故 的相 关性 。 概 率 评 价 法 包 括 事 故树 分 析 法 （ ＴＡ） Ｆ 和概 率 风 险 分 析 法 （ ＲＡ） 种 ， 整 个 系统 的 失 效 概 率 与 反 映 该 Ｐ 两 把 体 系及 其 各 个 层 次 的 子 系 统 、 件 及 外 界 条 件 等 失 效 概 率 联 系 起 来 ， 而 找 出 各 种 事 故 发 部 从

生的概率。

３ １ 事 故 树 分 析 方 法 （ ＴＡ） ． Ｆ 事 故树 分 析 方 法 （ ａ ｌ ＴｒｅＡｎ ｌｓ ） Ｆ ｕ ｔ ｅ ａｙｉ 可 发 现 系 统 内固 有 的 和 潜 在 的 危 险 因 素 ， ｓ

确 定 系 统 的 缺 陷 ， 改 进 设 计 ， 定 控 制 措 施 及 采 取 管 理 对 策 提 供 依 据 为 制

Ｆ ＴＡ 方 法 运 用事 故 因 素 发 生 的 概 率 值 来 运 算 ， 是 该 法 不 能精 确 地 找 出 所 有 事 故 因 但 素的概率值 ， 测结果的准确性较差 。 预 ３ ２ 概 率风 险 分 析 法 （ ＲＡ） ． Ｐ 本 文 选 用 概 率 风 险分 析 法 （ ｒ ｂ ｂｌ ｔ ｓ ａｙ ｉ） 核 电 系 统 进 行 安 全 分 析 ， Ｐ ｏ ａ ｉｓｉ Ｒｉｋ Ａｎ ｌｓ 对 ｉ ｅ ｓ 因为它避免 了 Ｆ ＴＡ 法 不精 确 和 无 法 推 理 预 测 等 不 足 概 率 风 险评 价 的 步骤 为 ： （ ） 据 核 电 站 运 行 经 验 ， 火 灾 导致 核 电站 安 全 性 事 故 的 一 切 事 故 ， 为 风 险 分 析 １根 将 作 的 初 因事 件 。 （ ） 级 展 开 初 因 事件 ， 出 导致 核 安 全 事 故 的 火 灾 事 故 ， 算 出 系 统 或 设 备 发 生 火 ２逐 找 并 灾 的概 率 和 生 核 安 全 事 故 的概 率 ， 而算 出“ 灾 导 致 核 安 全 事 故 的 条 件 概 率 ” 即 “ 发 进 火 ， 火 灾 与 核安 全 的相 关性 大 小 ”

（ ） 断 火 灾 与 核 安 全 的 相 关 性 ， 断 影 响 核 安 全 的 主 要 因 素 ， 防 火 保 障 核 安 全 提 ３推 判 为 供 理 论 依 据 ４ 概 率 风 险 评 估 模 型 ４ １ 评 估 模 型 的建 立 与 计 算 ．

由 于 核 电 系 统 的 复 杂 性 ， 须 做 适 当 的 假设 便 建 立 火 灾 风 险 概 率 评 估 模 型 。 即假 必 设： ． ６ Ｏ 火 灾科 学

Ｆ ＲＥ Ｓ Ｅ Ｃ Ｅ Ｅ Ｉ ＡＦ ＴＹ Ｓ Ｉ ＮＣ 第 ８卷 第 １期

（） 考 虑 火 灾和 火 灾 引 起 的 核 安 全 事 故 的直 接 经 济 损 失 。 １只 （ ） 核 电站 划 分 为 主 系 统 与 子 系 统 （ 支 组件 ） 如 跗表 １ 示 。 ２将 分 ， 所

（ ） 设 核 电站 中 各 系 统 相 互 独 立 ， 子 系 统 也 相互 。 ３假 各 若 选 取 Ｍ 座 核 电 站 ， 别 为 Ａ，Ａ －， 分 ， －Ａ”的 火 灾 统 计 资 料 ， 座 核 电 站 发 生 火 灾 次 各 数 分 别 记 为 Ｎ Ｎｚ„ ， ， ， Ｎ ， 灾 引 起 核 电 站 中某 些 系 统 或 组 件 发 生 核 安 全 事 故 的 次 数 记 火 作 Ｓ Ｓ ．＇ Ｍ。则 火 灾 导 致 核 安全 事 故 发 生 的 概 率 的 点估 计 值 Ｐ 为 ” ｚ ．Ｓ Ｊ Ｐ ＝ Ｍ Ｍ （） １

其中， Ｎ＝ ∑ Ｎ， ＝ ∑Ｓ ． Ｓ 具体的概率点估计数值列入跗表ｌ 。 ｌ ｌ — ｌ ｌ —

对 于 每 座 核 电站 提 供 的 资 料 均 可 看 作 是 一 次 数 学 上 的 随 机 试 验 的 结 果 。 事 故 而 言 ． 对 只 有 两 种 可 能 ， “ 生 ” “ 发 生 ” 设 此 类 事 故 的 发 生 概 率 为 Ｐ， 发 生 的 概 率 为 ｑ ｑ 即 发 与 不 。 不 （ ＝ １ ｐ 。火 灾 统 计 可 以 看 作 在 同 ～ 区 间 内 分 别 进 行 了 独 立 的 Ｎ 重 贝 努 利 （ ｅ ｎ ｕｌ） 验 ， 一 ） Ｂ ｒｏ ｌ 试 ｉ

随机 变 量 （ 灾 导 致 核 安 全 事 故 发 生 次 数 ） 火 Ｓ服 从 参 数 为 Ｎ， Ｐ的 二 项 分 布 ， 为 Ｓ ｂ Ｎ， 记 ￣ （ ｐ） 即 ， ， 、

Ｐｓ ｎ＝ｌ Ｊ ? （＝ ） Ｐ ｑ （） ２

其， Ｃ 中 ㈤ 。

式 （） 有 可 能 值 的 总 和 为 ： ２所 ｃ 一

娄 ‘Ｎ一 ￣－ ｑ） （ ｉ ＝

㈣ ㈣ （ ５ ） （） ６

定 的 置 信 水 平 下发 生 ｎ次 的 概率 下 限 Ｐ ， 按 下式 计算 ： Ｌ可 耋 一 ”

实 际 上 ， 以 ｆ表 示 “ 灾 导 致 核 安 全 事 故 发 生 几 率 ， 表 示 “ 要 系 统 火 灾 事 故 发 若 火 主 生 几 率” ｆ 示 “ 支 组 件 核 安 全 事 故 发 生 几 率 ” ， 表 分 。对 为数 众多 的 核 电站 进 行 Ｔ 年 统 计 ， “ 统 火 灾 导 致 核 安 全 事 故 的 年 发 生 几 率 １ 为 系 ｆ 一｛∑ （ ? ） ｆ ｆ 。“

则 有 Ｐ

ｆ ×Ｔ＝∑ （ ? —Ｔ ｆ Ｌ） ． 发 生 概率 ， 即

Ｐ ≈ Ｌ； Ｐ ｂ ｆｂ 。≈ 。 由 于 统 计 的 核 电 站 数 量 大 、 间 跨 度 Ｔ 长 ， 以 近 似 地 认 为 事 故 发 生 几 率 等 于事 故 时 可 （） ７

将 式 （ ） 入 到 式 （ ） 可 得 ７代 ６， Ｐ — （ Ｐ ? Ｐ ） （ ８） Ｐ表 示“ 灾 导 致 核 安 全 事 故 发 生 的概 率 ” 计 算 结 果 列 于 附 表 ５ 火 。

Ｖｏ ． ． １８Ｎｏ １ ４ ２ 讨 论 ．

棱 电站 火 灾 与 棱 安 垒 相 关性 的研 究 ６ ｌ

将 附 表 １中的 统计 数 据 代 人 公 式 （ ） 计 算 “ 电 站 发 生 火 灾 时 ” “ 事 故 发 生 的条 件 ８． 核 ，核 概 率 ” 例 如 一 次 冷 却 系统 、 本 体 和 透 平 发 电机 组 发 生 火 灾 比较 频 繁 ， 且 火 灾 与 核安 全 。 堆 而 的 相 关 性 比 较 大 ， 别 为 ０ １ ７ 、 ． ４ ５和 ０ ３ ５ 。 公 式 （ ） 较 客 观 地 反 映 了 实 际 情 分 ．４８０２３ ．８ ５ ８ 比 况 ， 率 风 险 分 析 结果 见 附 表 ５ 概 。 从 防 火 保 障核 安 全 的 观 点 来 看 ， 该 把 火 灾 与 核 安 全 的相 关 性 比较 大 的 一 次 冷 却 系 应 统 、 本 体 和 透平 发 电 机 组 及 其 子 系 统 作 为 防火 重 点 部 位 ， 入 较多 的人 力 、 力 和 财 力 ， 堆 投 物 从 而 使 火 灾 及 其 导 致 的核 安 全 事 故 的 损 失 减 小 到 最 小 程 度 。 从 统 计 资 料 来 看 ， 事 故 并 不 是 平 均 发 生 的 。 只 有 使 用 更 长 时 间 内 的统 计 结 果 ， 能 核 才 得 到 更切 合 实 际 的数 据 ， 而 使 分 析 的结 论 更准 确 。 从 概 率 风 险 评 估 模 型 用于 分 析 核 电 站 火 灾 与 核 安 全 的相 关 性 是 可 行 的 。这 种 方 法具 有 普 遗 意 义 ， 估 的 结 果 对 防火 保 障 核 安 全 具 有指 导 意 义 。 评 ５ 结 论 （ ） 次 冷 却 系 统 、 本体 和 透 平 发 电 机 组 及 其 子 系统 发 生 火 灾 比较 频 繁 ． 且 火 灾 １一 堆 而

与 核 安 全 的 相 关 性 比 较 大 ， 别 为 ０ １ ７ 、 ? ４ ５和 ０ ３ ５ 。 分 ．４８ ０２３ － ８ ５ （ ） 电 站 发 生 火 灾 是 导 致 核 安 全 事 故 的 主 要 原 因 之 一 。 对 上 述 系 统 及 其 子 系 统 投 ２核 若 入 更 多 的 消 防 力量 ， 以减 少 和 控 ｛ 电站 火 灾 及 核 安 全 事 故 发 生 ， 可 圜核 以便 达 到 事 故 损 失 控 制 的 目的 。 ６ ２ 火 灾科 学

Ｆ ＲＥ Ｓ ＥＴＹ Ｓ Ｉ ＮＣ Ｉ ＡＦ ＣＥ Ｅ 第 ８卷 第 １期

附 表 １ ３ ５起 核 电 厂 典 型 由火 灾 引起 的重 大 事 故 统 计 表 ４

Ａ

Ｖｏ ． ． Ｉ８Ｎｏ １

棱 电站 火 灾 与棱 安 奎 相 关性 的研 究 ６ ３

注 ： ｏ 号的 为发 生核 安全（ 有“ 符 核荇染 ） 事故 ， 下同。 附 表 ３ １ ８ —１ ９ ９ ６ ９ ０年 电 站 火 灾 统 计 表 ６ ４ 火 灾科 学

Ｆ ＲＥ Ｓ ＥＴ Ｓ Ｅ Ｅ Ｉ ＡＦ Ｙ ＣＩ ＮＣ 第 ８卷 第 １期

Ｖｏ ． ． １８Ｎｏ １

棱 电站 火 定 与核 安 空 相 关 性 的研 究 ６ ５ Ｌ

６ ６ 火灾科学

Ｆ Ｒ ＡＦ Ｉ Ｅ Ｓ ＥＴＹ Ｃ Ｅ Ｅ Ｓ Ｉ ＮＣ 第 ８卷 第 １期 参 考 文 献 ［ ］ 胨 文 贵 、 建 勋 、 吕通 编 ． 中 国 消 防 大 全 ．吉 林 人 民 出 版 社 ， ９ ３ １ 吴 朱 １９

［ ３ Ｌ ｏ ａｄ８ ａ ｈ ｗａ ， Ａ ２ 一 Ｙ ａ ｔｄ ｆ ａｇ ｏｅｓｉ ｈ ｓａ ｄＥ ｅｔｊ Ｕｔ ｉ ｎ ｕ ｔｖ ２ ｅ ｎ ｒ Ｌ ｔａ ｙ 《 ６ ｅ ｒＳｕ ｙｏ ｒｅＬ ｓ ｔｅＧａ ｎ ｌｃｒ ｉｔ Ｉｄ ８ｒ Ｈ Ｌ ｎ ｃ ｌｙ

１ ６ — １ ９ （ ｅ ｏ ｄ Ｅ ｔｏ 》 Ｍ ＆Ｍ ｅ ｓ， ９ １ ９５ ９ ０ Ｓ ｃ ｎ ｄ［ｉｎ） ， ｐｒ ｓ １ ９

［ ］ 董 希琳 编著 ．棱 电消 防臂理． 学 院， ９ ６ ３ １ ９ ［］ 阉 凤 文 译 ．快 堆 工 程 引 论 ．原 子 能 出 版 社 ， 京 ， Ｚ ４ 北 １９ ９

［３ 桑 维 民、 建 民著．压水 堆控 制与 监护．原 子 能 出版社 ， 京 ，９ ３ ５ 张 北 １ ９

Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｎｔ ｒ ｅ ａ ｉ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ Ｉ ｅ ｒ ｌ ｔＯｎｓ ｂ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｅ ｗｅ ｎ Ｆｉ ｅ ｎｄ Ｎ ｕｃ ｅ ｒ Ｓ ｆ ｔ ｎ ｕ ｌａ ｌ ａ ａ ｅ ｙ ｉ Ｎ ｃ ｅ ｒ Ｐｏｗｅ ｔ ｔ ｏ ｒ Ｓ ａ ｉ ｎｓ

Ｄｏ ｇ Ｘｉ ｎ Ｌｉ ｉｎ ｉｎ ｎ ｌ ａ ｑａ ｉ Ｊ ／ ｐ ｒ ｎ ｅ ｔ ｏ ｒ ｏ ｅ ｔｏｎ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ， Ｄｅ ａ ｔ ｌ ｎ ｆ Ｆｉｅ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｉｅ ｒｎ Ｉ ｓ ｉｕｔ ｆ Ｆｉｅ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｐ Ｂｏｘ ４ ，Ｌａ ｇｆ ｎ ０６ ０ ｅ ｅｌ ） ｎ ｔｔ ｅ ｏ ｒ ｏ ｅ ｔｏ ０ ２４ ｎ ａ ｇ， ５ ００ Ｈ ｂ ，

Ａ ｂｓ ｒ ｃ ｔａ ｔ

Ｏ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓ ｓｏ ｎ ｌ ｚｎ ｈ ｔ ｔ ｔｃ ｆｆｒ ｎ ｕ ｌａ ａ ｅ ｙ ｅ ｅ ｔ ｎ ｎ ｃｅ ｒ ｈ ａ ｅ ｆａ ａｙ ｉｇ ｔ ｅ ｓａ ｉ ｉｓｏ ｉｅ ａ ｄ ｎ ｃｅ ｒｓ ｆ ｔ ｖ ｎ ｓｉ ｕ ｌａ ｓ ｐ ｗｅ ｔ ｔｏ ｓ ｉ ｈ ａ ｔ ３ ｅ ｒ ｏ ｒ ｓ ａ ｉ ｎ ｎ ｔ ｅ ｐ ｓ ０ ｙ ａ ｓ，ｔ ｅ ｉ ｔ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｅ ｗｅ ｎ ｆ ｅ ｎ ｕ ｌ ａ ａ ｅ ｙ ｈ ｎ ｅ ｒ ｌ ｔｏ ｓ ｂ ｔ ｅ ｉ ｓ ａ ｄ ｎ ｃ ｅ ｒ ｓ ｆ ｔ ｒ ｅ ｅ ｔ ｎ ｎ ｃ ｅ ｒ ｐ ｗｅ ｔ ｔｏ ｓ ｈ ｖ ｖ ｌ ａ ｅ ｓ ｎ ｈ ｒ ｂ ｂ ｌｔ ｉ ｋ ａ ｓ ｓ ｍｅ ｔ ｖ ｎ ｓ ｉ ｕ ｌａ ｏ ｒ ｓ ａｒｓ ｓ ｅ ｓ ｎ Ｋｅ ｏ ｄ ｒ ｓ ｉｅ ｕ ｌａ ｎ ａ ｅ ｅ ａ ｕ ｔ ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｉ ｍ ｅ ｈ ｄ ｔｏ ．

ｆｒ ｎ ｃｅ ｒｓ ｆｔ ｉ ｔ ｒｅａａ ｅ ｙ ｎ ｅ ｒ ｌ ｔｏ ｓ ｉ

ｐ ｏ ｎ ｈ ｉ ｙ ｙ Ｗ ｉ ｅ ａ ｉ ｐ