聚变反应堆概率安全分析方法研究
发布时间：2021-11-08 11:42
当前,能源问题已成为全世界共同关注的焦点问题。聚变能一直被认为是有望彻底解决人类能源问题的方案之一。国际热核实验堆（ITER）作为当今世界最大的国际科学合作计划之一,计划建造、运行一个可持续燃烧的托卡马克聚变实验堆,以验证未来聚变商用堆的工程及技术可行性。ITER的正式建造标志着国际聚变研究步入工程实践阶段。概率安全评价技术（PSA）是核电站安全分析的重要方法之一,目前已广泛应用于核能系统的设计、运行和维修等各个领域。聚变堆的概率安全评价可以通过构建聚变堆的整体风险模型,对可能发生的事故场景、事故后果以及发生频率进行综合性的定量评价,为运营方以及监管部门提供技术支持。但是,目前聚变装置的概率安全评价工作仅针对部分系统开展,本文提出了一套适用于聚变堆的概率安全评价方法,具体工作如下:（1）针对聚变堆的设计特点和安全特性,建立了基于概率论的聚变堆安全评价框架。包括概率安全目标、始发事件分析、事故序列分析、系统可靠性分析以及风险评估。（2）概率安全目标是概率安全评价工作的基础和前提,现阶段缺乏适用于聚变堆的概率安全目标。本文基于在役电站现行概率安全目标的确立依据及发展历程,针对聚变堆特点,提...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１聚变装置的发展历程??聚变堆在工程实践阶段要确保聚变堆在设计、建造和运行过程中不会对周围??
概率安全评价是一项整体研宄工作，其具体流程包括：概率安全分析目标的??确定、电厂分析、始发事件的选取和事故序列分析、安全系统的可靠性分析以及??事故序列的定量化评估等。其具体的分析流程和步骤如图２．１所示：??系统分析?安全壳分析??厂???建造事件树??收集原始Ｉ?Ｉ从如古Ｌ？八忙?ｉ故序列?Ｉ物理过程?１１放射性核素释?ｊ放射性在环境迁??信息?１賴爭忏測分析分析?放与迁移分析?移和后果分析??—系统建模￣￣?—?—??—??＿Ｉ．?．－１?不确定性分析??人员可靠性和￣￣???????作规程的分析?丨腿郷＃?灵敏度和重要度分析??获得的结果与解释??１?级?ＰＳＡ?２?级?ＰＳＡ?３?级?ＰＳＡ??图２．１?ＰＳＡ的一般流程??事件树分析和故障树分析是ＰＳＡ分析中两个主要分析工具：通过事件树分??析从始发事件到事故后果的路径，计算不同事故序列的发生概率；通过故障树分??析计算系统失效的概率。??２．１．１事件树分析??事件树分析（Ｅｖｅｎｔ?Ｔｒｅｅ?Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＥＴＡ）是系统工程中一种常用的演绎方法，??起源于决策树分析。该方法从一个给定的始发事件开始，按事件进程，对各缓解??系统的状态逐步逐项进行分析，直至最终后果。ＥＴＡ通过水平树状图表达各种??事故序列［５５］。??确定始发事件：确定始发事件的目的是尽可能的找出所有导致反应堆不期望??事件（如堆芯损毁、大规模放射性释放）的原因。裂变堆始发事件一般通过工程??１０??
??图２．?２失冷事故事件树示意图??从图２．２左边始发事件开始，系统响应措施有３个，停堆、应急堆芯冷却系??统（ＥＣＣ）和余热排出系统（ＲＨＲ）。首先看停堆是否成功，如果失败，则依次??看ＥＣＣ和ＲＨＲ的响应是否成功。三个安全系统的依次响应体现了电厂的纵深防??御原则。在事件树中，给出的每一条途径体现了一种事故场景即事故序列。??事件序列分析：事件序列分析的目的是定量评估事件树中各事件序列的条件??概率。始发事件发生后，核电厂会响应一系列的动作以缓解其事故后果，将反应??堆带回安全状态。电厂响应的成功概率需要通过对安全系统进行可靠性分析得到。??事件序列分析的基础是题头事件的可靠性分析，通常通过故障树分析得到。对每??个始发事件组，规定在事件序列中防止放射性物质释放起到作用的最小功能组合，??然后确定执行（单独执行或与其它系统一起执行）每个安全功能所需要的全部安??全系统（前沿系统），并确定每个安全系统的成功准则，它应该是对系统所要求??的最低水平。??２．?１．２故障树分析??故障树分析（Ｆａｕｌｔ?Ｔｒｅｅ?Ａｎａｌｙｓｉｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]西安脉冲堆定量安全目标初步研究[J]. 唐秀欢,包利红,王宝生. 辐射防护. 2017(05)
[2]聚变数据库系统FusionDB研发与应用[J]. 王芳,胡丽琴,龙鹏程,邹俊,李春京,汪进,尚雷明,宋婧,程梦云,俞盛朋,郝丽娟,何桃,聂淼,薛峰,黄群英,吴宜灿,FDS团队. 核科学与工程. 2017(01)
[3]聚变堆安全特性评价研究[J]. 吴宜灿,郁杰,胡丽琴,陈志斌,王石生,杨琪,党同强,朱志强,梁参军,聂保杰,王大桂,李亚洲,王海霞,金鸣,倪木一,贾江涛,汪进,王芳,刘超,蒋洁琼,宋婧,龙鹏程,赵柱民,汪建业,FDS团队. 核科学与工程. 2016(06)
[4]核电厂概率安全目标发展概述[J]. 王梦溪,周迪,刘新建. 核安全. 2016(03)
[5]强流氘氚聚变中子源HINEG设计研究[J]. 吴宜灿,刘超,宋钢,王永峰,李桃生,汪建业,蒋洁琼,赵柱民,宋勇,胡丽琴,黄群英,李亚洲,王文,王志刚,王刚,季翔,王亮,王为田,于前锋,黄国强,程雄卫,王飞鹏,张思纬,李雅男,韩运成,宋婧,龙鹏程,FDS团队. 核科学与工程. 2016(01)
[6]有关核电厂安全目标的问题[J]. 汤搏. 核安全. 2015(04)
[7]日本福岛核事故后对概率安全分析方法的一些思考[J]. 邱艳荣,依岩,李虎伟. 核安全. 2012(04)
[8]秦山三期重水堆核电站风险监测器研发进展[J]. 吴宜灿,胡丽琴,李亚洲,罗月童,袁润,王芳,王家群,顾晓慧,汪进,陈珊琦,王强龙,黄群英,汪建业,张振华,陈明军,曾春,宋明海,苏长松,彭晓春,张刚平. 核科学与工程. 2011(01)
[9]国际热核实验反应堆计划及其对中国核能发展战略的影响[J]. 潘垣,庄革,张明,王之江,丁永华,于克训. 物理. 2010(06)
[10]国际热核实验反应堆（ITER）计划与未来核聚变能源[J]. 潘传红. 物理. 2010(06)
博士论文
[1]神光Ⅲ惯性约束聚变激光装置可靠性研究[D]. 孙权.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]核聚变实验装置EAST放电失效的可靠性分析[D]. 曹兴焕.合肥工业大学 2009
本文编号：3483622
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１聚变装置的发展历程??聚变堆在工程实践阶段要确保聚变堆在设计、建造和运行过程中不会对周围??
概率安全评价是一项整体研宄工作，其具体流程包括：概率安全分析目标的??确定、电厂分析、始发事件的选取和事故序列分析、安全系统的可靠性分析以及??事故序列的定量化评估等。其具体的分析流程和步骤如图２．１所示：??系统分析?安全壳分析??厂???建造事件树??收集原始Ｉ?Ｉ从如古Ｌ？八忙?ｉ故序列?Ｉ物理过程?１１放射性核素释?ｊ放射性在环境迁??信息?１賴爭忏測分析分析?放与迁移分析?移和后果分析??—系统建模￣￣?—?—??—??＿Ｉ．?．－１?不确定性分析??人员可靠性和￣￣???????作规程的分析?丨腿郷＃?灵敏度和重要度分析??获得的结果与解释??１?级?ＰＳＡ?２?级?ＰＳＡ?３?级?ＰＳＡ??图２．１?ＰＳＡ的一般流程??事件树分析和故障树分析是ＰＳＡ分析中两个主要分析工具：通过事件树分??析从始发事件到事故后果的路径，计算不同事故序列的发生概率；通过故障树分??析计算系统失效的概率。??２．１．１事件树分析??事件树分析（Ｅｖｅｎｔ?Ｔｒｅｅ?Ａｎａｌｙｓｉｓ，ＥＴＡ）是系统工程中一种常用的演绎方法，??起源于决策树分析。该方法从一个给定的始发事件开始，按事件进程，对各缓解??系统的状态逐步逐项进行分析，直至最终后果。ＥＴＡ通过水平树状图表达各种??事故序列［５５］。??确定始发事件：确定始发事件的目的是尽可能的找出所有导致反应堆不期望??事件（如堆芯损毁、大规模放射性释放）的原因。裂变堆始发事件一般通过工程??１０??
??图２．?２失冷事故事件树示意图??从图２．２左边始发事件开始，系统响应措施有３个，停堆、应急堆芯冷却系??统（ＥＣＣ）和余热排出系统（ＲＨＲ）。首先看停堆是否成功，如果失败，则依次??看ＥＣＣ和ＲＨＲ的响应是否成功。三个安全系统的依次响应体现了电厂的纵深防??御原则。在事件树中，给出的每一条途径体现了一种事故场景即事故序列。??事件序列分析：事件序列分析的目的是定量评估事件树中各事件序列的条件??概率。始发事件发生后，核电厂会响应一系列的动作以缓解其事故后果，将反应??堆带回安全状态。电厂响应的成功概率需要通过对安全系统进行可靠性分析得到。??事件序列分析的基础是题头事件的可靠性分析，通常通过故障树分析得到。对每??个始发事件组，规定在事件序列中防止放射性物质释放起到作用的最小功能组合，??然后确定执行（单独执行或与其它系统一起执行）每个安全功能所需要的全部安??全系统（前沿系统），并确定每个安全系统的成功准则，它应该是对系统所要求??的最低水平。??２．?１．２故障树分析??故障树分析（Ｆａｕｌｔ?Ｔｒｅｅ?Ａｎａｌｙｓｉｓ
【参考文献】：
期刊论文
[1]西安脉冲堆定量安全目标初步研究[J]. 唐秀欢,包利红,王宝生. 辐射防护. 2017(05)
[2]聚变数据库系统FusionDB研发与应用[J]. 王芳,胡丽琴,龙鹏程,邹俊,李春京,汪进,尚雷明,宋婧,程梦云,俞盛朋,郝丽娟,何桃,聂淼,薛峰,黄群英,吴宜灿,FDS团队. 核科学与工程. 2017(01)
[3]聚变堆安全特性评价研究[J]. 吴宜灿,郁杰,胡丽琴,陈志斌,王石生,杨琪,党同强,朱志强,梁参军,聂保杰,王大桂,李亚洲,王海霞,金鸣,倪木一,贾江涛,汪进,王芳,刘超,蒋洁琼,宋婧,龙鹏程,赵柱民,汪建业,FDS团队. 核科学与工程. 2016(06)
[4]核电厂概率安全目标发展概述[J]. 王梦溪,周迪,刘新建. 核安全. 2016(03)
[5]强流氘氚聚变中子源HINEG设计研究[J]. 吴宜灿,刘超,宋钢,王永峰,李桃生,汪建业,蒋洁琼,赵柱民,宋勇,胡丽琴,黄群英,李亚洲,王文,王志刚,王刚,季翔,王亮,王为田,于前锋,黄国强,程雄卫,王飞鹏,张思纬,李雅男,韩运成,宋婧,龙鹏程,FDS团队. 核科学与工程. 2016(01)
[6]有关核电厂安全目标的问题[J]. 汤搏. 核安全. 2015(04)
[7]日本福岛核事故后对概率安全分析方法的一些思考[J]. 邱艳荣,依岩,李虎伟. 核安全. 2012(04)
[8]秦山三期重水堆核电站风险监测器研发进展[J]. 吴宜灿,胡丽琴,李亚洲,罗月童,袁润,王芳,王家群,顾晓慧,汪进,陈珊琦,王强龙,黄群英,汪建业,张振华,陈明军,曾春,宋明海,苏长松,彭晓春,张刚平. 核科学与工程. 2011(01)
[9]国际热核实验反应堆计划及其对中国核能发展战略的影响[J]. 潘垣,庄革,张明,王之江,丁永华,于克训. 物理. 2010(06)
[10]国际热核实验反应堆（ITER）计划与未来核聚变能源[J]. 潘传红. 物理. 2010(06)
博士论文
[1]神光Ⅲ惯性约束聚变激光装置可靠性研究[D]. 孙权.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]核聚变实验装置EAST放电失效的可靠性分析[D]. 曹兴焕.合肥工业大学 2009
本文编号：3483622
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