放射性元素制取系统始发事件的选取研究

赵国志 曲鹏

摘 要：本文首先回顾历史上主要的放射性元素制取系统事故，参考PSA技术对核电厂始发事件的研究，基于放射性元素制取系统的相关设计方案，分别参考其他系统相关经验和采用主逻辑图推导法，找出初步的始发事件，为下一步PSA和安全分析工作提供依据。

关键词：概率安全评价 放射性元素制取系统 始发事件

中图分类号：R146 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0072-02

Abstract：In this paper， first review the history of the major accidents of radioactive isotope production system， based on PSA technology for nuclear power plant andrelated design of radioactive isotope production system， considering other relating systems experience and applying master logic diagram method to findpreliminary initial events for pride the basis for the next PSA and nuclear safety assessment.

Key Words： Probabilistic Safety Assessment； Radioactive isotope production system； Initial event

概率安全评价（PSA）在核电厂中已经深入且广泛地得到应用，我国秦山三期、大亚湾核电和实验快堆都开展了PSA的相关工作[1]。其中，始发事件的选取是PSA的起点。在核电领域始发事件的选取通常应用的方法主要有工程评价法、主逻辑图法、参考其他堆经验、失效模式与效应分析法，通常前两个方法的应用更为普遍[2]。

在国内，放射性同位素制取系统虽然经历了较长的发展阶段，但是相关的安全分析仍较少，本文分别采用工程评价法（参考国外放射性制取系统的事故和运行经验），和根据放射性制取系统的设计方案，采用主逻辑图方法推导分别初步得出始发事件清单，为放射性同位素制取系统的安全分析和应急预案的编写提供依据。

1 放射性制取系统事故

在世界范围内放射性元素制取厂的事故的影响远小于诸如前苏联切尔诺贝利事故、美国三里岛核事故和日本福岛核事故等，但由于放射性制取系统的物料以气体形式存在，因此发生事故时对人员和环境的危害仍是很大的。

1.1 日本Kamikita放射性元素制取厂事故

1994年日本Kamikita放射性元素制取厂中央操作室与外部控制室连接突然中断，导致取料系统跳停，但未发生放射性物料泄漏。

1.2 英國Urenco放射性元素制取厂失效事件

英国Urenco放射性元素制取厂从1997年开始运行，在2008年底增加了新的生产模块，每个模块由一组级联单元组成。2010年在对加入新模块的工厂进行所有安全相关问题的审核时，发现三项安全系统均处于失效状态，不能很好地配合新加入模块功能。虽然失效问题未造成事故后果，但是安全协会主席等均对放射性制取厂的安全机制和相关结构重新进行了总结。

1.3 美国Paducah放射性元素制取厂短暂断电事件

2012年12月，美国Paducah放射性元素制取厂操作人员和维护人员未能认识到在设备维护阶段放射性气体探测器会由于短暂断电而失效，形成了严重的安全隐患，并持续到维护结束，事故后期进行了烟雾报警观察，并未造成放射性气体的泄漏。

始发事件主要分为外部事件和内部事件，通过以上几点事故经验可以初步判断，把放射性气体泄漏作为始发事件逻辑的顶事件是合理的，各种不同的设备故障、人员差错等内部事件作为始发事件与核电厂内部事件的选取原理上是相似的，外部事件通常包括地震、大风、飞机等外部坠落等。

1.4 我国的放射性元素制取系统安全分析现状

由历史上几次放射性元素制取系统事故，虽然不像切尔诺贝利、三里岛和日本福岛核电厂事故那样严重，但是放射性元素制取事故时会有放射性气体物料向环境释放，会对周边环境和人员造成极大危害。我国放射性元素制取已建立较为规范的事故应急计划[3]，但仅是针对放射性气体物料泄漏后的应急措施。由此可见，对放射性元素制取系统的概率安全分析基本处于空白阶段，因此本文对放射性元素制取的始发事件进行了研究，为今后放射性元素制取详细的概率安全分析奠定基础。

2 主逻辑图演化法

放射性同位素制取系统主要分为两类，主要系统可归纳为：主工艺系统、电气系统、供取料（收集）系统和辅助设备。这些系统的状态可以分为：正常运行、失效、泄漏和表面沾污等，其中放射性物料在其中的形态如表1所示。

当顶事件确定以后，对于放射性同位素制取系统中的主工艺系统中的密封性问题，泄漏的主要可能原因有：容器、管道、阀门的密封失效；金属软管连接时发生扭曲破损，管路真空检测未严格检查；化工间与料瓶连接的管道和阀门经长期腐蚀导致在倒料过程中管道破裂、阀门泄漏等。需要考虑所有可能的放射性物质泄漏设备和方式，其中当发生大气渗透、返气以及气体压力超限，保护阀门的动作、卸料罐以及事故收料器的安全可靠性都可以作为底事件，见图1。

此外，通过放射性元素系统自身的设计特点，总结出其他始发事件。

（1）冷却系统故障：①管道破损；②金属软管损坏；③供取料系统等密封垫圈等失效；④级联密封性失效；⑤容器破裂。

（2）物料位置/形态变化：①级联系统失效；②泵失效；③主工艺系统失效；④压缩机失效；⑤冷却水系统失效。

（3）供给量变化：①吹洗、监测系统失效；②收集系统失效；③排空系统阀误动作。

（4）辅助电气设备异常：①压力控制失效；②全厂断电，备用电源不可用。

3 结语

本文通过总结历史上放射性元素制取系统的主要事故，说明了对其进行系统概率安全分析的重要性，并通过主逻辑图推导法，初步得出放射性元素制取系统的始发事件，为后续放射性元素制取系统的PSA和安全分析工作提供依据。

参考文献

[1] 王强龙，杨志义，胡丽琴，等.加速器驱动次临界系统始发事件的选取研究[J].核科学与工程，2013，33（3）274-279.

[2] 依岩，种毅敏.高温气冷堆概率安全分析报告评审的思考[J].核安全，2011（1）：31-35.

[3] 荆永宇，林华.兰州铀浓缩厂核事故应急准备与响应[J]. 原子能科学技术，2006，40（S1）：196-199.