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核电概率安全评价综述
吕家兵
引言:
在当今能源紧缺的世界,核电能已经被证明是一种较安全而又经济的能源,特别是它对环境的清洁性越来越受到各国政府的欢迎(重视),椐统计,一座100万千瓦的核电站几乎不排放有害气体和其他污染物,每年只产生大约30吨的高放泛燃料和几百吨中、低放废物,相比之下,一座100瓦的没有采用污染控制技术的火电厂每年平均产生并排入大气的约44000吨硫化物和22000吨氮氧化物,另外还有320000吨灰(其中含有大约400吨重金属,这些重金属包括砷、镉、钴、铅、汞、镍和钒)即使使用了现代化的污染控制技术把火电厂的有害气体排放量降低一个数量级,但除硫过程中产生的固体废物量每年也约为500000吨,在温室气体排放上,一座100万千瓦的火电厂每年约释放6000000吨二氧化碳。因而越来越多的国家在积极发展核电产业,但因其系统复杂性的和一旦发生事故的严重危害性(甚至毁灭性)和社会影响性,因而核电安全仍然是核电建设、设计和运行重要部分。所谓核电安全问题就是如何有效地管理和控制在将核能转化为电能的过程中产生的大量高放射性的裂变产物以以避免其向外界环境泄漏的问题。当然,在人类社会活动中,绝对的安全活动是没有的,人们在享受活动带来的利益时也必然要承担一定的风险,但问题是我们要努力寻求使这种风险最小化,同时又满足经济性要求。从核电的起源至今,特别是在经历了美国三浬岛核电事故(1979年)和前苏联切尔贝利核电事故(1986年)之后,人们在探索和发展核电安全性方面就从没停止过,为了使核电风险尽量处于可知、可控和尽量小的可接受状态,人们在总结和发展的基础上逐渐发展了概率安全评价方法(PSA),它是一种评价和认识风险、并帮助人们管理和降低风险的有效方法。
(PSA)方法的发展历程:
所谓概率安全评价(Probabilistic Safety
Assessment,简称PSA)就是对来自统运行各个水平上的损害和其他不期望后果进行辨识,并且对相关事件作出定性和定量分析、评价和预测的系统安全评估方法。
国外发展历程
PSA早期叫概率风险评价(Probabilistic Risk Assessment,简称PRA),最早于20世纪50年代应用在美国太空总署(NASA)的阿波罗飞船登月计划。
1961年, 的故障树方法,将其应用于“民兵”导弹的发射控制系统的评估中,并获得成功。
1972年初,美国“关注的科学家联盟”挑起了一场关于失水事故的大争论。他们认为:在失水事故时,堆芯不可能保持完好的几何形状;在对核电厂的安全问题进行全面研究得出分析结果之前,应停止核电厂的运行。美国麻省理工学院诺曼·拉斯穆森(Norman Rasmussen)教授撰文批驳了这种观点。他指出,核电厂发生失水事故并且安全系统失效而造成堆芯熔化的频率小于1/(100000堆·年)。与其他社会活动的风险相比,这一风险是很微小的,停止核电厂的运行和建造并不符合公众利益。为了定量评价核电厂此前各项改进的效果以及核电厂运行的风险,同时也为了回应反核方的观点,美国原子能委员会(USAEC)组织了一个由拉斯穆森担纲的约60人的研究小组开展核电厂安全研究,这是PSA方法第一次应用于核电站设施上。
1975年10月,历时两年多,耗费400万美元的《反应堆安全研究:美国核电厂事故风险的评价》(以下简称RSS报告)发表,即著名的WASH-1400报告,又称拉斯穆森报告。标志着一门新的学科——概率风险评价(PRA,又称概率安全评价PSA)的真正诞生。这也是核电与核安全发展史上的一个里程碑。这项研究的结果给出了一种对核电厂安全的全新认识。它指出:核电厂堆芯损坏的风险主要来自小失水事故和瞬态,而不是以前人们主要关心和设防的大失水事故;这种堆芯损坏频率的最佳估计值为5×10-5/堆•年,上限值为3×10-4/堆•年,比人们原来认为的要高得多,但是事故的后果远远没有原先想象的那么严重。而概率与后果的乘积,作为风险的量度,相对其他人类活动和自然现象的风险而言是相当低的。它还指出,操纵员的行为有着非常重要的作用,人员失误会加剧事故的严重性。在该报告的摘要
中,将核电厂事故的风险与其他人类活动的风险作了比较,指出核事故的风险要比非核事故的风险小得多,反应堆是安全的。该项研究所采用的是以概率论为基础、以事件树/故障树为工具的定量分析方法。RSS报告不仅是核领域中,而且也是包括NASA在内的其他各方所一致公认的第一份真正意义上的概率风险评价报告。
1979年三哩岛事故之前,PSA研究始终徘徊不前,但三哩岛事故的发生极大地改变了美国及世界范围内对核工业严重事故的看法。三哩岛事故调查委员会建议在确定核电厂安全状况时应广泛地采用