从核设备设计提升核电安全性的基本思考

姜文博

摘要：对于核电的发展来说，日本福岛核事故产生的影响是比较深远的，并且引发人们高度的重视核安全。各国对于发展核电的态度不尽相同，无论是停止继续发展核电的理念，还是继续坚持发展核电的国家战略，都涉及到公众对于本国核监管部门的信任状态。我国属于高速发展核电的国家之一，怎样保障基于安全的状态中将核电高效的发展，属于我国核电从业者重点探究的内容。

关键词：核设备设计;核电;安全性;基本思考

福岛核事故的产生给各个国家敲响警钟，世界各国予以核安全发展更高的关注度。我国处于核电高速发展的状态中，应该确保核电安全发展的情况下提升发展效率。本文主要是进行回顾日本福岛核事故，以此提出在核设备设计方面提升核电设计安全性的策略，介绍构建先进核电标准体系、运用科学的设计分析方法、构建完整试验验证体系等等，促进核安全提升，提供给核电设计人员指导。

一、建立先进的核电标准体系

设计标准属于维护设备设计可靠的重要基础，并且在核安全中处于源头的地位，所以必须要充分的保障核电标准体系具备先进性。目前，在核电厂的设计中，已经融入国际最新的核安全规范，高标准要求在设计、材料、制造、检验、运维等等环节都有所涉及，在将验收标准方面，将核设备设计安全裕度增强，属于积极构建科学完善的中国核设备标准体系的关键途径。回顾分析福岛核事故能够发现，产生的主要因素之一就是设计标准并不高，并未更新先进的规范要求。因为事故之前，有专家建议采取最新的核安全标准，进行安全工作的改进，例如对于反应堆安全壳加固、实现电源和水源多元化、安装氢氧复合器等，但福岛方面未能及时按照革新后的规范进行。

我国的核电发展，要牢牢吸取经验教训，促进核电国产化的设备标准体系提升，在设计分析标准中纳入进超设计基准事故综合考虑。我国核设备标准体系建设事业还有待加强，标准体系有待健全完善。为做好此项工作，对三代核电技术尤其非能动核电技术更好的适应，我国前期已经构建中国先进核电标准体系建设项目、ASME中国国际工作组，融入大批核电专家，通过三代核电的标准，进行分析中国核电标准体系的建设，促进核电设备设计能力增强。

二、采用先进设计分析方法

为将核电厂安全水平提升，需要采取最优设计方法。在计算机技术高速发展的情况下，传统设计方法不能达到核电安全性的高要求标准，当前普遍的运用精确的数值模拟分析方法。堆型概念设计时，采取CAD-CAE分析技术形成协同仿真设计分析平台，提供给图纸设计工作有价值的参考，保障概念设计完善、合理，提高设计的安全性。计算机仿真虚拟设计主要目标即为，在计算机中仿真虚拟设计投入生产之前的产品，以虚拟设计、分析、优化、修正的方式，得到仿真虚拟产品，也可展开相应的试验。经反应堆下腔室流场CFD虚拟仿真分析，能够观察到各结构设计下下腔室流场分布、堆芯人口流量分配不均匀系数，得到优化的结构。再展开CFD数值模拟，了解到蒸汽发生器汽水分离器中的流场、汽水流动情况，改进分离效率，增强研发效率。另外，采取大型结构应力分析软件，三维应力分析核岛主设备，能够将设备安全裕量可靠度进行提升。

三、形成完整试验验证体系

为保障所设计核电设备具备较高的科学合理性，就需要运用相应试验验证，让设计分析结果准确可靠，并形成科学的工程试验数据管理系统。例如，尽管秦山300MW核电厂的建立之初工业环境比较滞后，但是运行多年以后，得到广泛的认可，这跟前期阶段设计研发者进行大量的验证试验具有直接的关联性。在技术高速发展的情况下，目前研发核电设备主要是运用仿真软件联合起试验手段展开，计算机仿真可以带给最终试验最佳策略，将试验成本减少的同时将试验针对性提升。例如，研发堆内构件过程中，为可以让堆内构件具备较优堆芯流量分配状态，将流致振动的隐患降低，设计开始时为了优化设计采取CFD数值模拟仿真计算模式仿真虚拟产品，把优化产品模型缩比处理，再展开验证操作，通常会运用到两种试验，一种是缩比模型的水力模拟，另一种就是流致振动试验，让设计产品符合规范要求标准。

四、重视超设计基准事件

为提升核电设计安全性，应该对于超设计基准事件做出科学的分析评估核设备的方法。在发生了福岛核事故以后，美国NRC及时提出评估日本福岛核事故的建议，结果显示，认为此次事故问题的引发因素主要就是远远超出设计基准事件的自然灾害。相关报告内对于假想设计基准事件、假想超设计基准事件概念进行阐述，并且针对事件发展过程详尽介绍，做出分析评估流程。对于假想设计基准事件，在确保核电厂构筑物、系统、设备和部件完整的同时，对系统要求明确规定，全面的纳入安全导则。例如，在电厂事故工况中，予以SSE叠加LOCA充分的考虑，遵循ASME规范核部件的D级限制展开科学的评价。针对假想超设计基准事件，还有待健全完善导则、规范以及评估要求等。所以，面对超设计基准事件，应该积极的探索出更先进的分析评估模式。

五、强化核安全文化理念

注重建设较高的核安全理念、核安全文化，让每一位从事设计的人员增强和安全意识至关重要。在报告INSAG-4《安全文化（Safety Culture）》（IAEA国际核安全咨询组提出）中，提出安全文化的内容，核设施设计者应该严格的履行。所有核设施的质量，密切的关联于核设施的设计工作，直接的影响到核电厂的安全可靠性，保障设计无缺陷的情况下，才能避免后期频繁的维修，防范核事故问题。因此，核设备设计者应该始终把“安全第一”作为工作的原则，树立设计安全的责任意识，明确认知自身设计工作中的系统、设备、部件等，对于全部核电厂安全可以产生重要的影响，避免任何一个环节工作的失误。另外，设计人員要积极的融入到核安全文化中，加强学习，精益求精，提升自身的业务技能，时刻保持高度警惕性，拥有独到的专业见解，促进设计水平有效的提升。

结语：

人们对于核安全的关注度在不断的提升，每次出现的核事故问题，都可以带给核电设计更多的经验教训，促进核电厂设计更加健全完善。核电研发设计人员，应该对于核事故产生的因素进行深入剖析，在核电设计源头就进行科学的把控，探究分析重大技术问题，将核电设备的安全性提升，让核电事业在安全的状态中得到高质高效的发展。

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