研究概率安全目标Multimodule高温气冷堆基于中国社会风险

文摘

核安全目标是基本标准限制核电站的运营风险。社会风险的统计是核安全的基础目标。核心损坏频率(CDF)和早期释放的频率(LERF)是典型的概率安全目标,目前用于水冷反应堆的规定。事实上,中国当前的概率安全目标指的是美国核管理委员会(NRC)和国际原子能机构(IAEA)和他们不是基于中国社会风险。提供和LERF提出了水反应堆不适合高温气冷反应堆(HTGR),因为HTGR的设计非常不同于水反应堆。和当前核安全目标是建立了单反应器,而不是单位或者网站。因此,在这篇论文中,美国核管理委员会的安全目标的发展首先调查;之后,中国的社会风险研究为了建立之间的关系的概率安全目标multimodule HTGR和中国的社会风险。最后,详细讨论了一些关于multireactor站点的其他事项。

1。介绍

核能是一种特殊的能量来源有很多优势,它有利于解决能源危机1]。然而,大量的放射性物质会产生使用核能时,他们严重威胁环境。到目前为止,世界上有三大核事故:在美国三里岛核事故,在前苏联切尔诺贝利核事故,并在日本福岛核事故。每个核事故严重损坏人体健康和周围环境(2]。由于核事故的不良影响,我们需要确保安全设计、安全施工、安全运行的核电站安抚公众的担忧和疑虑。

核安全目标是将控制不利影响的严重程度对公众和环境当核电站在运行或事故发生。一方面,可以用于指导安全目标的设计、操作、核电站和管理,建立一套有效的保护措施在核电站保护人员、社会和环境的放射性危害。另一方面,合理的安全目标可以促进公众理解安全的核能,核能的发展产生积极的影响。为了促进实现核安全目标和安全目标更适用于核电站的实际设计和管理,子公司数值安全目标总是定义和使用代理安全目标为定性和定量的安全目标。核心损坏频率(CDF)和早期释放的频率(LERF)是典型的概率安全目标是用来评估水冷反应堆的安全(3]。

模块化的球床高温气冷堆(HTR-PM)是在中国作为一个示范项目建设。它包括一个涡轮和两个反应堆,和两个反应堆是用于驱动一个涡轮(4]。典型的运作和LERF开发基于水冷反应堆的特点并不适用于HTR-PM由于高温反应器独特的设计理念(HTR)。最重要的区别是,核心损坏HTR不会发生。因此,的概率安全目标HTR-PM重建了中国国家核安全局(NNSA);即“所有超出设计基准事故序列的累积频率导致非现场(包括植物边界)个人有效剂量超过应当小于50毫西弗 。“需要注意的是,这个安全的目标是致力于HTR-PM项目,它是集中在单一反应器,而不是单位(两个反应堆和一个涡轮机)。为了促进发展multimodule HTGR,概率安全目标基于“单元”或“植物”必须研究。

根据核安全目标制定的方法,社会风险统计是核安全的基础目标。目前,概率安全目标(CDF和LERF)中国核电站指美国核安全目标,这是基于美国的社会风险,而不是中国的社会风险。因此,有必要探讨中国社会风险的死亡率统计数据提供了一个基础的概率安全目标multimodule HTGR。

本文旨在研究的概率安全目标multimodule HTGR支持概率安全评估高温气冷反应堆。节2,现有的核安全目标在国际原子能机构(IAEA),美国核管理委员会(NRC),和中国一直调查提供技术参考验证HTGR的概率安全目标的价值。和美国国家的制定和发展核管理委员会(USNRC)进行了研究,以指导发展的概率安全目标multimodule HTGR。节3,中国的社会风险和其他国家已经详细调查提供了依据确定的概率安全目标的价值multimodule HTGR。节4关键的方面发展概率安全目标multimodule HTGR研究,和之间的关联概率安全目标和中国社会已经建立的风险。最后一个部分是讨论和结论。

2。进化的安全目标

2.1。概述现有的安全目标

在经济合作与发展组织发布的报告/核能,概率安全目标包括以下四类:核心损坏频率(CDF);发布频率,如大型发布频率(探测器)和早期释放的频率(LERF);剂量的频率;和标准控制故障频率(CFF) [3]。目前,许多国家或组织制定概率安全目标,包括国际原子能机构(IAEA) (5),美国核用户请求文档(黑绿豆)(6),欧洲效用要求(欧元)7),和欧洲加压反应堆(EPR) (8]。

在本节中,概率在国际原子能机构的安全目标,美国,和中国,以及核安全目标之间的比较在中国和美国。(1)国际原子能机构通过的概率安全目标我们直接在1986年切尔诺贝利核事故后。1988 - 2001年期间,国际原子能机构发布了INSAG-3, INSAG-12 NS-G-1和ns - g - 1.2为核安全目标(9- - - - - -12]。当前国际原子能机构的概率安全目标如下:对于现有的反应堆, ( , ), ;为新的反应堆, ,消除放射性大释放几乎需要早期场外应急响应。(2)美国是第一个量化核安全目标,结合确定性理论和概率理论研究的技术安全目标。1986年,核管理委员会(NRC)发布最终的核电站安全目标政策声明,确定定性的安全目标,量化安全目标,和子公司安全目标(13- - - - - -15]。当前概率美国的安全目标如下:对于现有的反应堆, , 。(3)中国核安全目标主要是指我们,国际原子能机构的核安全目标。许多法律、法规在中国已经发行,与卫生行动框架有关,包括102 - 1991年haf102 - 2004, had102/17 - 2006核安全“十二五”规划,haf102 - 2016和核安全“十二五”规划16- - - - - -19]。在中国当前概率安全目标如下:对于现有的反应堆, , ;为新的反应堆, , 。

核安全目标系统在中国和美国在图所示1。我们比较中国和美国的核安全目标从保护和预防,定性的安全目标,量化安全目标,和子公司的安全目标。事实上,在中国没有具体量化的安全目标。

2.2。概率安全委员会的目标

在本节中,安全目标的演变的研究,包括运作之间的关系和LERF (QHO)与定量健康目标。

2.2.1。NRC的概率安全目标的概述

1979年,三哩岛核事故发生在美国。事故发生后,建议建立核电反应堆定量提出了安全目标和完善安全原则。1980年,美国核管理委员会发布了一套应对核安全目标。1981年,美国核管理委员会制定核安全目标政策声明草案根据专家研讨会的结果(13]。1983年,美国核管理委员会发布了一个正式的核安全目标政策声明根据讨论的结果在不同行业14]。1986年,美国核管理委员会发布了一份最终的核安全目标政策声明和提供两个定性的安全目标和两个定量安全目标(15]。

个人定性安全目标(IQSG)意味着提示死亡风险平均个人附近的核电站反应堆造成的事故。社会定性安全目标(SQSG)意味着癌症死亡人口领域的核电站造成核电站操作。因为质量安全目标不能用来指导核电站的设计和操作(NPP),提出了两个量化安全目标的基础上,两个0.1%规则,其中包括早期定量健康目标(EQHO)和潜在的定量健康目标(LQHO)。EQHO和LQHO被来自美国的社会风险;即风险NPP的居民显然不能超过其他现有的社会风险;这是所谓的“两个0.1%规则。”The risk to the average individual in the vicinity of a nuclear power plant of prompt fatalities that might result from reactor accidents should not exceed 0.1% of the sum of prompt fatality risks resulting from other accidents to which members of the US population are generally exposed. The risk to the population in the area near a nuclear power plant of cancer fatalities that might result from nuclear power plant operation should not exceed 0.1% of the sum of cancer fatality risks resulting from all other causes [15]。

提供和LERF子公司的安全目标是代理安全目标LQHO EQHO,分别由于量化安全目标的适用性仍是贫穷。提供的单位和LERF每个反应堆(r·y)。每年单位个人的死亡风险是(y)。基于网站的后评估,周围环境,核电站和人口条件在美国, 和 实现0.1%和0.1%的定量安全目标。美国核安全目标之间的关系如图2。定量安全目标(IQSG和SQSG)意味着核电站的操作不会导致明显的附加险公众的生命和健康。定性安全目标(EQHO和LQHO)测量/通过定量的安全目标。子公司安全目标(LERF和提供定量的安全目标更具体和更容易实现。

2.2.2。LERF和EQHO20.]

是早期的一个子公司目标量化的健康目标(EQHO)早期迅速死亡。的合理性取代LERF EQHO证明如下。

根据数据调查核安全目标,个人的风险提示死亡造成的其他事故 在美国。这些事故包括交通事故、生产事故等事故。根据早期定量健康目标的0.1% (EQHO),个体早期风险( )核电站事故造成的需要不到 。附近的核电站意味着延长1英里从核电站的边界。个体早期风险(IER) 在哪里提示早期死亡的数量在1英里所造成的事故序列米;的频率是致命的早期大释放引起的事故序列米;和人口总数在核电站的1英里。

然后,在人口 ,提示早期死亡的数量造成的事故序列米是由

的条件概率是早期提示死亡造成的事故序列米的条件概率,也就是说一个人的早期放射性释放核事故引起的死亡。

根据公式(1)和(2),个体早期提示死亡风险

假设一个严重事故序列米,最大的影响在早期迅速死亡的风险。这次事故序列米对应于一个大容器破损,和一个没有洗涤装置释放发生在周围的人群有效疏散。根据萨里郡PRA nureg - 1150年,CPEF最严重的事故序列 。

把 和安全的目标价值 到公式(3)。然后,当最严重事故序列米发生时,个体早期提示死亡风险

因此,使用 早期的子公司目标量化的健康目标(EQHO)早期提示死亡是可以接受的。

2.2.3。提供和QHO20.]

是潜在的一个子公司目标量化的健康目标(LQHO)潜在的癌症死亡。用它代替LQHO的合理性证明如下。

根据数据调查核安全目标,个人从所有其他原因是癌症死亡的风险 在美国。根据潜在的量化健康目标的0.1% (LQHO)、个人潜在的风险( )由于核电站操作需要不到 。核电站是一个扩展的面积10英里的边界的核电站。个人潜在的风险(劳工关系) 在哪里是潜在的癌症死亡人数的数量在10英里所造成的事故序列n;是致癌的厂外个人剂量的频率造成的事故序列n;和人口总数在10英里的核电站。

然后,在人口 ,潜在的癌症死亡人数的数量造成的事故序列n是由 在哪里的条件概率是潜在的癌症引起的死亡事故序列n。

根据公式(5)和(6),个人潜在的癌症风险

假设一个严重事故序列n,对潜在的癌症死亡风险最大的影响。这次事故序列n对应于一个大开口的容器,一个没有洗涤装置释放发生在周围的人有效地疏散。假设最糟糕的事故发生在一个开放的容器;的条件概率大的潜在释放事故序列n( )是1.0。

然后,

将公式(8)到公式(7),个人潜在的癌症死亡风险的风险

根据萨里郡PRA nureg - 1150年,CPLF最严重的事故序列 。

把 和安全的目标价值 到公式(6)。然后,当最严重事故序列n发生时,个人潜在的癌症死亡风险

因此,使用 作为子公司潜在的目标量化的健康目标(LQHO)潜在的癌症死亡人数是可以接受的。

3所示。调查中国社会风险

根据早先的过程确定概率安全目标,概率安全目标是基于社会风险。中国目前的概率安全目标指NRC和原子能机构,和他们不是基于中国社会风险。因此,我们需要研究中国社会风险首先然后制定和验证基于中国社会风险概率安全目标。

关于社会的数据(即风险。,米或tality rate) can be obtained from the Chinese government and international organizations. Chinese statistics include the National Economic and Societal Development Statistical Bulletin and China’s Health Statistical Yearbook [21,22]。国际组织的统计数据包括世界卫生组织的数据(23)和世界银行(World Bank)的数据(24]。

根据概率的内容安全目标,我们专注于早期提示核电站造成的死亡人数和潜在的癌症死亡操作可以由事故死亡率和癌症死亡率在社会,分别。

在这一部分中,首先研究了中国社会的总体概述,包括分析中国社会死亡的主要原因,然后做一个对比中国和其他几个国家的死亡率。

3.1。中国死亡的主要原因

中国的总人口,死亡的人数,城乡居民的数量,从2012年到2017年国内生产总值(GDP)见表1。

不同导致的死亡率也计算在内,分别,当数中国人口死亡的主要原因。然后,死因是根据死亡率的价值排序。源数据来自中国政府和国际组织,和统计结果进行比较,以确保数据的真实性。中国政府(2012 - 2017)的统计数据如表所示2。国际组织的统计数据(2000、2010、2015、2016)如表所示3。

中国人口的死亡的原因是统计源数据来源于中国政府和国际组织如上所示。根据上述的比较数据,通过这两个渠道获得的数据之间的差别很小,证明数据真实、可靠。中国人口死亡的主要原因包括:恶性肿瘤、脑血管疾病、心脏病、呼吸系统疾病、损伤和中毒的外部原因。

3.2。在其他国家死亡的主要原因

有必要研究其他国家的社会风险和比较结果与中国社会风险。一方面,数据的真实性和可靠性可以通过比较分析来证明。另一方面,调查更多国家的社会风险可以帮助我们提供进一步的建议基于社会风险的核安全目标。中国、美国、日本、英国、法国、印度、埃及和苏丹被选为研究对象根据发展现状和国家核电在每个国家的水平。这些国家的死因和死亡在2016年统计,结果如表所示4。

根据国际组织的统计数据,中国的死因和死亡,美国、日本、英国、法国、印度、埃及和苏丹在2016年。根据死因和死亡率的比较中国和美国的社会死亡的风险在中国和在美国是相似的。例如,心血管疾病造成的死亡率、恶性肿瘤、呼吸系统疾病和伤害是317.10,167.88,66.47,51.15,259.87,194.83,76.65和56.98。概率安全目标,我们专注于恶性肿瘤的死亡率和外部原因,中国和美国之间是相似的。

此外,美国的核安全目标制定和修订从1979年到1986年。国际组织的数据显示,恶性肿瘤的死亡率和外部原因在美国从1978年到1985年统计,结果如表所示5。

根据表中的统计数据,恶性肿瘤的死亡率和外部原因在美国从1978年到1985年,不会有太大的改动,他们类似于目前在中国恶性肿瘤的风险和外部原因。

3.3。概率安全目标Multimodule HTGR

高温气冷反应堆非常可能导致严重的核心损坏和早期释放由于固有的安全性和独特的设计理念。提供和LERF提出了水冷反应堆不适合高温气冷堆。因此,的概率安全目标HTR-PM重建了中国国家核安全管理局(NASA);即“所有超出设计基准事故序列的累积频率导致非现场(包括植物边界)个人有效剂量超过应当小于50毫西弗 ,”,这种风险度量的定义是“大的频率发布类别”HTR-PM概率安全分析(PSA)模型。在本节中,我们验证了中国现有的概率安全目标的合理性对水反应堆,然后研究了概率安全目标为中国高温气冷反应堆。

3.4。中国现有的概率安全目标

恶性肿瘤的死亡率和外部原因是重要的基础当验证中国现有运作的合理性和LERF基于当前中国社会风险。根据上述统计数据对中国社会风险,恶性肿瘤的死亡率的统计结果和外部原因如下。从中国政府统计数据如表所示6,统计数据来自国际组织如表所示7。

根据中国政府和国际组织的数据表所示6和7,个人潜在的癌症死亡风险(ILCFR) ,和个人提示早期死亡风险(IEPFR) 。

根据中国的社会风险,在中国现有的概率安全目标的合理性是图所示3。基于中国社会风险,量化安全目标(“两个0.1%规则”),个人潜在的癌症死亡风险造成的核电站操作( )应小于 ,和个人早期提示核电站事故造成的死亡风险( )应小于 。根据子公司核电站安全目标和评估,小于 ,和小于 。如上所示,中国当前的概率安全目标可以满足中国社会风险控制的需要。

3.5。概率安全目标Multimodule HTGR

的设计特点和深度防护措施multimodule HTGR核电站不同于水反应堆的核电站。由于安全设计理念,固有的安全,和被动安全措施,有极低的大释放频率和时间之前放射性物质被释放到环境中。这是事故后缓解和应急响应时间,允许更多的措施来消除核心损坏和早期释放。因此,使用中定义的“频率大类别发布”HTGR PSA的风险指数,而不是提供或LERF。根据HTR-PM的风险度量,它应小于 。然而,应该指出的是,这种安全的目标是致力于HTR-PM项目,并专注于单一的反应堆,而不是单位(两个反应堆和一个涡轮机)。因此,本文试图研究这种风险度量是否可以扩展应用到multimodule HTGR;也就是说,我们可以使用“大释放的频率低于类别 或 直接的风险度量multimodule HTGR。

在下面,我们将使用HTR-PM演示的风险度量的概率安全目标。

“大”释放一类HTR-PM类似于水的LERF反应堆,它专注于早期提示死亡风险和EQHO。个体早期风险(IER) 在哪里提示早期死亡的数量在1英里所造成的事故序列h。的频率是致命的大类别造成的事故序列h。人口总数在核电站的1英里。

然后,在人口 ,提示早期死亡的数量造成的事故序列h是 在哪里的条件概率是早期提示死亡造成的事故序列h的条件概率,也就是说一个人的早期放射性释放核事故引起的死亡。

根据公式(9)和(10),个体早期提示死亡风险

根据数据调查对中国社会风险,个人的风险提示所有其他事故引起的死亡 在中国。根据早期定量健康目标的0.1% (EQHO),个体早期风险( )核电站事故造成的需要不到 。假设一个严重事故序列h,最大的影响在早期迅速死亡的风险。一个没有洗涤装置释放发生在周围的人群有效疏散。

假设

根据概率为multi-HTGR安全目标, 。

因此, 。

即早期提示的条件概率死亡造成的严重事故序列h是0.5;它只是满足EQHO个人提示早期死亡的风险。

在国际放射防护委员会(ICPR)出版,根据确定性效应的剂量阈值,60天的半数致死量(LD₅₀[60])3∼5 Gy /时间。的概率随机效应随剂量增加而增大。随机效应包括癌症和遗传性疾病的诊断。对于癌症,致命癌症的概率系数 为公众和 职业工人从事辐射。遗传性疾病,遗传性疾病的概率系数 为公众和 为工人。ICPR ICRP 60 103后的结论;合并后的损害将保持不变在致命的癌症和遗传性疾病 。HTR-PM,有极低的大释放的频率,和个人有效剂量控制阈值是50毫西弗。根据以上分析的结果,当 和 ,的风险度量HTR-PM可以满足中国需求的社会风险。事实上,个人有效剂量控制阈值50毫西弗,和实际极低,所以HTR-PM有大量保证金的风险度量与中国社会风险。因此,它给了我们信心,扩大的风险度量HTR-PM(例如, )对multimodule HTGR(例如, 或 ),然后的风险度量multimodule HTGR可以满足中国需求的社会风险。

4所示。讨论

现有核安全目标主要是为一个反应堆。但事实上,大多数的工厂网站multireactor网站。Multireactor意味着一个核电站站点与两个或更多核反应堆在一个网站。从福岛核事故,我们意识到核事故发生的可能性和严重性同时在多个核反应堆。核安全目标是保护生命,健康和环境的人群。的人群,不仅单个反应器对人体的影响必须考虑,而且也会影响人体的整个厂址。

例如,扩大的风险度量HTR-PM从一个反应堆厂址和探索概率安全目标的适应性。当前的HTR-PM概率安全目标是所有事故序列的累积频率导致工厂外的个人有效剂量(包括站点边界)超过50 mSv小于 。扩大工厂网站意味着从一个反应堆 更改为 (网站一年,年代 y)。

通过推导部分4, ;然后, 。即早期提示的条件概率死亡造成的严重事故序列h在整个工厂网站是0.5;它只是满足EQHO个人提示早期死亡的风险。

假设有两个反应堆在厂址,并假设两个反应堆序列同时遭受最严重的事故。为了确保的概率安全目标multimodule HTGR网站,确保足够的安全裕度,它是必要的,以确保设计基础事故之外的累积频率与个人有效剂量超过 为每个反应堆小于 。

事实上,个人有效剂量和累积频率造成整个工厂的网站不一定是简单的个人有效剂量和累积频率由每一个反应堆。然而,为了确保概率安全目标,每一个的概率安全目标的价值反应堆小于整个工厂的网站。我们需要考虑以下几点:(一)一个反应堆的安全性和可靠性是恒定的。反应堆在网站上需要的数量控制,不能无限增加。(b)反应堆的设计仍然可以基于单一反应器为方便设计。但对整个工厂的网站,我们可以考虑不同类型的反应堆在同一网站不同风险水平。

5。结论

据统计在中国社会风险,个人潜在的癌症死亡风险(ILCFR) ,和个人提示早期死亡风险(IEPFR) 。死亡率是相似的在中国和美国,和近年来的变化很小。中国目前的概率安全目标能满足小贡献社会风险的要求。

的概率安全目标HTR-PM推荐的中国国家核安全局(NNSA)如下:所有beyond-design-basis事故序列的累积频率导致非现场(包括植物边界)个人有效剂量超过应当小于50毫西弗 。根据推理,概率安全目标是理性的。和HTR-PM有大量的风险度量保证金根据中国的社会风险;也许,它可以扩展应用到multimodule HTGR不到作为“大的频率发布类别 或 。”

最后,我们认为这是更好的,基于整个核电站概率安全目标网站,而不是一个反应堆。我们需要控制反应堆的数量在一个网站上,我们可以考虑不同类型的反应堆在同一网站不同风险水平。和上面的分析过程是适用于其他类型的反应堆。

数据可用性

本文使用的数据来自中国国家统计局(National Bureau of Statistics) (http://www.stats.gov.cn/)和世界卫生组织(https://www.who.int/data/collections)。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究得到了国家科技重大项目(2018 zx06902015)和中国国家自然科学基金(项目没有。71601139)。

引用

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