O.B Xamoilov G.B.Uxưnhin A.M Bakhmenchep AN TOÀN CÁC CỤM THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN Sách dùng cho sinh viên đại học (Dịch từ nguyên tiếng Nga) Người dịch: TS Nguyễn Đức Kim Moskva 1989 О.Б Самойлов Г.Б Усынин А.М Бахметьев БЕЗОПАСНОСТЬ ЯДЕРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК Для студентов вузов Đã xem xét nguyên tắc bảo đảm an toàn, điểm đặc biệt thiết bị lượng hạt nhân, công trình kỹ thuật có độ nguy hiểm cao Đã mô tả tình cố chủ yếu, trình bày phương pháp phân tích xác suất tất định Đã giới thiệu hệ thống an toàn, phương pháp bảo đảm độ tin cậy chúng Đã xem xét vấn đề thuộc yếu tố người, dạng hỏng hóc thiết bị khác nhau, kinh nghiệm cố nhà máy điện hạt nhân Dùng cho sinh viên đại học Có thể có ích cho nhân viên vận hành nhà máy điện hạt nhân Москва 1989 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT АЗ АПТ АС АСТ АЭС (NMĐNH) БН БРУ (А) ВОБ ВВЭР ВТГР ГЦН ДГ ЕЦ ЗО ИРГ КГО КС МПА ПГ РБН РО РУ САОЗ СУЗ СЛА твэл ТМА ТВС (BNL) УСБ ЯЭУ ВWR PWR – bảo vệ cố – cố kèm theo chất tải nhiệt – sở nguyên tử (hạt nhân) – sở hạt nhân cung cấp nhiệt – nhà máy điện hạt nhân – ЯЭУ sử dụng lò phản ứng nơtron nhanh dạng lò phản ứng tương ứng – cụm thiết bị cảm ứng tác động nhanh (kèm theo phun khí vào khí quyển) – đánh giá xác suất độ an toàn – lò phản ứng lượng nước-nước – lò phản ứng grafit-khí nhiệt độ cao – máy bơm tuần hoàn vòng sơ cấp – máy phát diezen – tuần hoàn tự nhiên – nhà lò (tường bảo vệ) – khí trơ, phóng xạ – hệ thống kiểm tra độ kín vỏ bọc nhiên liệu – vỏ bảo hiểm – cố thiết kế cực đại – bình sinh – lò phản ứng nơtron nhanh – phận công tác – cụm thiết bị lò phản ứng – hệ thống làm nguội khẩn cấp vùng hoạt – hệ thống điều khiển bảo vệ lò phản ứng – hệ thống ngăn chặn cố – nhiên liệu (với số lò - viên nhiên liệu) – NMĐNH “Three Mile Island” – bó nhiên liệu – hệ thống an toàn điều khiển – cụm thiết bị lượng hạt nhân – lò phản ứng áp lực nước sôi – lò phản ứng áp lực LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, đào tạo cán chuyên môn tốt, làm việc lĩnh vực thiết kế, xây dựng vận hành cụm thiết bị lượng hạt nhân (ЯЭУ), không trang bị cho họ đầy đủ kiến thức yêu cầu đại, giải pháp bảo đảm an toàn phương pháp phân tích an toàn lò phản ứng Những vấn đề an toàn tách riêng theo truyền thống phân tán tài liệu khác có dạng mục nhỏ thuộc môn học “Điều khiển ЯЭУ”, “Kết cấu lò phản ứng hạt nhân”… Việc sử dụng quy mô lớn lò phản ứng hạt nhân để phát điện, cung cấp nhiệt năng, phương tiện vận tải hàng hải, đưa vấn đề an toàn lên hàng đầu Cần phải nghiên cứu soạn thảo chương trình đào tạo đặc biệt, trình bày cách có hệ thống vấn đề có liên quan đến khả gây phát thải chất phóng xạ mức phép vùng ЯЭУ, vốn xảy Điểm đặc biệt vấn đề an toàn ЯЭУ định chủ yếu hai yếu tố Thứ nhất, thiết bị hạt nhân tổ hợp kỹ thuật công nghệ cao cần có cách tiếp cận tiên tiến, có hệ thống phân tích điều kiện làm việc bình thường chế độ khẩn cấp Thứ hai, có liên quan đến nguy hiểm tiềm ẩn cư dân, nguy gây thiệt hại cho xã hội môi trường xung quanh, nên cần phải xem xét kết hợp bất lợi yếu tố vận hành tác động từ bên Hậu cố cần phải hạn chế Khi biên soạn sách này, sử dụng kinh nghiệm tác giả nhiều năm giảng dạy an toàn ЯЭУ Trường Đại học Bách khoa Gorki Ở đây, môn học phân chương trình chuyên ngành tương ứng, dạng chương trình tự học, giảng có tập lớn Ngoài ra, mục phân tích an toàn phần bắt buộc thiết kế môn học Mục đích chương trình – rèn luyện cho cán chuyên môn văn hoá an toàn, định hướng cho họ vấn đề chủ yếu, giúp họ thực cách có nhận thức yêu cầu văn pháp quy giải cách có hiểu biết vấn đề thực tế khác nhau, theo quan điểm an toàn Các tác giả hy vọng rằng, sách có lợi không cho sinh viên đại học, mà cho nhân viên kỹ thuật, muốn bổ sung hệ thống hoá kiến thức lĩnh vực Cấu trúc giáo trình mà tác giả đưa cấu trúc có thể, phù hợp với quan điểm hình thành phát triển họ mức độ quan trọng vấn đề an toàn khác kỹ sư thiết kế kỹ sư vận hành Do dung lượng hạn chế sách mà loạt vấn đề quan trọng trình bày cách ngắn gọn, số vấn đề không xem xét Để bổ sung thiếu sót dùng tài liệu trình bày phần phụ lục, mà tác giả cho chúng làm tăng chất lượng sách Các tác giả Chương NHỮNG LUẬN ĐIỂM CHUNG VỀ AN TOÀN 1.1 NHỮNG NGUYÊN TẮC VÀ TIÊU CHÍ AN TOÀN Nhiệm vụ chủ yếu bảo đảm an toàn sở hạt nhân (AC) tránh cho cư dân, nhân viên vận hành môi trường xung quanh khỏi mức tác động phóng xạ chấp nhận được, nhờ phương tiện kỹ thuật giải pháp tổ chức Ngoài ra, kinh nghiệm giới cho thấy, chủ yếu ngăn ngừa tình khẩn cấp tiềm ẩn có Các hệ thống kỹ thuật có độ phức tạp, công suất cao tổ hợp kỹ thuật hoàn toàn tạo nên nguy xuất cố định, nguy hiểm cho người môi trường xung quanh “Cái giá” chí cố đơn lẻ tăng dội Ở đây, ngành lượng hạt nhân ngoại lệ Xuất phát từ việc xác suất cố nghiêm trọng ЯЭУ rõ ràng không giảm xuống không, nên cần phải áp dụng biện pháp bảo đảm hạn chế hậu cố nguy hiểm phóng xạ An toàn ЯЭУ chủ yếu bảo đảm việc thực biện pháp nguyên tắc sau (hình 1.1): Hình 1.1 Các hướng chủ yếu bảo đảm an toàn ЯЭУ 1) xây dựng hệ thống bảo vệ đa tuyến tránh phát thải chất phóng xạ nguy hiểm tiềm tàng có nhiên liệu hạt nhân, khu vực AC bên ngoài, với việc sử dụng giải pháp thiết kế để giảm rủi ro hư hại rào cản bảo vệ đến mức tối thiểu chấp nhận được; 2) chất lượng cao luận vững kết cấu thiết bị lò phản ứng, thiết kế hệ thống quan trọng an toàn toàn AC nói chung, nghiên cứu kỹ trình xảy đó; 3) chất lượng cao trình chế tạo, lắp đặt, sửa chữa thiết bị; thiết bị AC hoạt động với chất lượng cao – vấn đề mấu chốt an toàn; 4) sử dụng phương tiện tin cậy để ngăn ngừa khắc phục trình khẩn cấp; trang bị cho AC hệ thống an toàn – hệ thống có nhiệm vụ ngăn ngừa cố hạn chế hậu chúng; 5) vận hành cách chuyên nghiệp AC, phù hợp với tài liệu kỹ thuật định mức hành, hướng dẫn tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thao tác; bảo đảm nguyên tắc “văn hoá an toàn” nói chung; 6) áp dụng biện pháp để giữ ổn định có tác động tình phát sinh từ bên có liên quan đến “yếu tố người”; 7) trì độ bền thiết bị hệ thống quan trọng an toàn nhờ bảo dưỡng kỹ thuật, kiểm tra khám nghiệm phương tiện kiểm soát chẩn đoán hiệu quả; 8) chọn mặt thuận lợi để xây dựng AC vùng bảo vệ-vệ sinh cần thiết Yêu cầu quan điểm an toàn – loại trừ hư hại dẫn đến thảm hoạ AC – thực việc tạo cấp an toàn liên tiếp (“bảo vệ theo chiều sâu”) Nhiệm vụ cấp an toàn thứ – ngăn ngừa cố rắc rối, trì điều kiện vận hành AC giới hạn, loại trừ xuất cố Cấp bảo đảm quy trình bảo đảm chất lượng, tính hoàn chỉnh kết cấu ЯЭУ, tin cậy hệ thống, trình độ chuyên môn nhân viên Nhiệm vụ cấp an toàn thứ hai – ngăn ngừa cố thiết kế – chuyển thiết bị lò phản ứng vào trạng thái an toàn ngăn ngừa phát triển cố, vốn cần khắc phục sớm, biện pháp sở nguyên tắc gọi hỏng hóc đơn lẻ (xem đây) Cấp bảo đảm hệ thống an toàn Nhiệm vụ cấp an toàn thứ ba – ngăn ngừa cố xác suất thấp, hạn chế hậu cố giả định Các biện pháp cấp hướng đến làm giảm nhẹ hậu hỏng hóc nhiều lần Ở giả định rằng, việc trùng hợp hai nhiều hỏng hóc hệ thống an toàn nguyên tắc, có tính đến nhiều sai lầm nhân viên vận hành Cũng xem xét cố không kiểm soát điều kiện hỏng hóc toàn hệ thống an toàn (ví dụ toàn nước làm nguội sau dừng lò) Khi tạo hệ thống cấp an toàn thứ ba người ta sử dụng nguyên tắc mà giá trị nguyên tắc chứng minh: dự phòng, tách biệt thực thể, tính đa dạng, tính độc lập kênh hệ thống an toàn, tính đến tính tự bảo vệ Các biện pháp cấp thứ ba bao trùm cố thiết kế Kết cục hình thành gọi tháp an toàn mà việc bảo đảm chất lượng nằm đáy tháp đó, rủi ro lại cố toàn cầu phá huỷ tất rào cản đỉnh Khi giải toán an toàn cần tính đến khía cạnh tâm lý vấn đề, điều thuộc nhận thức, mức phát tán sản phẩm phóng xạ phép, chí không dẫn đến hậu đáng kể không dư luận xã hội coi mức chấp nhận Chỉ có quan điểm ngăn chặn tất phát tán có cố có khả chiếm lòng tin Kinh nghiệm phạm vi hoạt động người chứng tỏ rằng, yếu tố người lớn việc bảo đảm an toàn Trong công nghiệp hoá học, từ 80 đến 90% cố, cách đó, có liên quan đến sai lầm nhân viên; theo thống kê cố hàng không vòng ba mươi năm trở lại đây, có đến 60 – 80% cố xảy lỗi người; ngành lượng hạt nhân, phần đóng góp sai lầm nhân viên tần suất cố nóng chảy vùng hoạt chiếm khoảng 60 – 80% Tất điều chứng tỏ rằng, cần ý đến việc phân tích mối quan hệ người thiết bị, vấn đề “con người – máy móc”, giống việc phân tích động thái thiết bị Việc ngăn ngừa tính chủ quan trình làm việc bình thường, việc nhân viên thấu hiểu ý nghĩa tiềm ẩn sai lệch so với quy trình thao tác thông thường theo quan điểm an toàn, việc ưu tiên cho an toàn lúc áp dụng giải pháp, tinh thần trách nhiệm người thiết kế, cách tiếp cận có hệ thống giai đoạn, việc không bỏ qua tiểu tiết (sức mạnh tiểu tiết chỗ chúng có nhiều), việc quan tâm cách thực chất đến kinh nghiệm – tất điều cần thiết cho cách tiếp cận, bảo đảm “văn hoá an toàn” 1.2 AN TOÀN TRONG CÁC TÌNH HUỐNG KHẨN CẤP Kinh nghiệm vận hành ЯЭУ giới, vào khoảng 5000 lò-năm, cho thấy, vấn đề an toàn – vấn đề cố có, mức tiềm tàng, xác suất thấp nguyên nhân hỏng hóc hệ thống kỹ thuật, sai lầm nhân viên tác động từ bên Các cố nhà máy điện hạt nhân (NMĐHN) khác với cố nhà máy điện khác chỗ chúng gây phát tán lượng đáng kể chất phóng xạ vào không gian xung quanh Trong ЯЭУ công suất 1000 MWe tích tụ sản phẩm phân hạch mà độ phóng xạ chúng đạt đến mức 3.1020 Bq Việc chất phóng xạ tích tụ lọt môi trường xung quanh đem lại hậu vô nghiêm trọng Phần lớn chất phóng xạ nằm nhiên liệu Việc chúng phát thải vỏ bọc nhiên liệu bị hư hại nặng nhiên liệu bị nóng chảy Sự nhiệt nhiên liệu diễn cường độ toả nhiệt nhiên liệu vượt cường độ dẫn thoát nhiệt Mất cân nhiệt vùng hoạt lò phản ứng xuất tình sau đây: Sự cố kèm theo chất tải nhiệt vòng sơ cấp bị hở bị phá huỷ Khi cân bị mất, trình toả nhiệt dư vùng hoạt đáng kể, trình lấy nhiệt bị xấu nhiều hẳn, chưa đưa chất tải nhiệt từ hệ thống làm nguội khẩn cấp vào vùng hoạt Đó số cố nghiêm trọng nhất, mà rào cản an toàn thứ hai (rào cản hệ thống vòng sơ cấp) bị phá huỷ, rào cản thứ – vỏ bọc nhiên liệu – dường hoàn cảnh nặng nề ví dụ nóng chảy phần vùng hoạt, vốn phụ thuộc vào hoạt động hệ thống an toàn Chất tải nhiệt chủ động cấp vào cụm thiết bị lò phản ứng, làm tăng áp suất đó, tạo nguy hỏng hóc khí sai phạm nhiệt rào cản – lớp tường bảo vệ (nhà lò) AC khu vực kín, nghĩa có nguy hư hại tất ba rào cản Những trình chuyển tiếp khẩn cấp Trong số chia thành trình kèm theo gia tăng độ phản ứng, mà cường độ toả nhiệt vùng hoạt tăng lên so với cường độ dẫn thoát nhiệt, trình kèm theo sai phạm dẫn thoát nhiệt, mà cường độ dẫn thoát nhiệt giảm xuống so với cường độ toả nhiệt vùng hoạt Khi phân tích tình khẩn cấp, mối quan tâm chủ yếu gia tăng không điều khiển công suất vùng hoạt (sự sinh nhiệt), suy giảm lưu lượng chất tải nhiệt (suy giảm dẫn thoát nhiệt) việc tăng cao áp suất lò phản ứng Các cố kèm theo gia tăng độ phản ứng kích thích tình nghiêm trọng – cố kèm theo phá huỷ vùng hoạt phá huỷ đồng thời tất rào cản an toàn Trong trình chuyển tiếp khẩn cấp, thông số chủ yếu lò phản ứng bị sai lệch đáng kể so với giá trị bình thường Nhiều tình khẩn cấp loại khắc phục nhờ hệ thống điều khiển, hệ thống đưa lò phản ứng trở lại trạng thái vận hành bình thường Nhưng số tình dường hệ thống điều khiển “không với tới được”, cần phải dừng lò phản ứng nhờ hệ thống bảo vệ cố để tránh hư hại nhiên liệu hệ thống vòng sơ cấp – hai rào cản đường lan truyền sản phẩm phân hạch Lưu ý rằng, bảo vệ lò phản ứng cách tin cậy sử dụng thuộc tính nội vốn có lò phản ứng phương tiện thụ động, nghĩa nhờ khả tự bảo vệ, vốn đặc tính kỹ thuật-vật lý lò phản ứng định, nhờ hệ thống thụ động Việc tìm kiếm giải pháp, hướng tới khả tự bảo vệ cao cụm thiết bị lò phản ứng, định cố gắng giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực yếu tố người đến tính an toàn, điều đặc biệt quan trọng tăng quy mô mở rộng phạm vi sử dụng lượng hạt nhân Khả tự bảo vệ cụm thiết bị lò phản ứng tạo điều kiện đơn giản hoá cấu trúc giảm khối lượng phương tiện bảo vệ chủ động, vốn không tránh khỏi liên quan đến việc phức tạp hoá, phức tạp lại giảm độ tin cậy thiết bị Nguyên tắc đa dạng rào cản bảo vệ theo chiều sâu phần quan trọng triết lý bảo đảm an toàn lò phản ứng hạt nhân Theo triết lý đó, xảy biến cố cần lại hai rào cản để bảo vệ môi trường xung quanh khỏi phát tán chất phóng xạ từ vùng hoạt lò phản ứng Vì vậy, nguyên tắc, quan trọng bảo đảm tính độc lập chức rào cản trường hợp cố Phân tích cố xảy cho thấy, biến cố chủ yếu kích thích cố – chất tải nhiệt, trình chuyển tiếp, tương tác hệ thống Các sai lầm nhân viên, hỏng hóc kỹ thuật thiết bị nguyên nhân chủ yếu sai phạm chức hoạt động bình thường Các hệ thống an toàn Nguyên tắc hỏng hóc đơn lẻ Việc bảo đảm an toàn xuất chế độ khẩn cấp (sự cố) thực nhờ hệ thống đặc biệt đưa vào AC, chúng có nhiệm vụ ngăn ngừa cố hạn chế hậu chúng Các hệ thống an toàn “kiểm soát” cố lúc thực chức chủ yếu sau đây: dừng lò phản ứng; dẫn thoát nhiệt dư; hạn chế lan truyền sản phẩm phóng xạ Các hệ thống an toàn chia thành hệ thống bảo vệ, ngăn chặn, điều khiển bảo đảm Trạng thái bình thường hệ thống an toàn – chế độ chờ cố, yêu cầu chủ yếu chúng – khởi động tin cậy bảo đảm đặc tính thiết kế hoạt động 10 n(t ) − n0 ρ = (e n0эф ρ −β ρ − β эф l t − 1) (П5) Tiệm cận đột biến tức thời nhỏ (n(t) = n0; ρ = t < 0; ρ = số 1976 qкрравн = 0, 795(1 − x ) −0,5+ 0,105 P ( ρ w) −0,127 + 0,311(1− x ) (1 − 0, 0185 P), MW/m2 x ≤ 0, 1979 нep кр q =q равн кр B; n  lкр   ; B= q ( z ) dz ∫  qкр l lкр −1  l = 0,7 m; П = 3,79 – 19,6 (P/Pкр) + 17,9 (P/Pкр)2 1974 P = 7,5 ÷ 17 MPa ρw = 700 ÷ 3800 kg/(m2.s) нep qкр = 3,16.106 [(2, 022 − 0, 00625 P) + (0,1722 − 0, 00143P) .exp[(18,177 − 0, 06 P) x ][(0,110 − 1,178 x x  ρw   ÷+1,037].(1,157 − 0,869 x )[0, 2664 + 0,8357  1000  exp(−124d r )][0,8258 + 0,34.10 −6 (i′ − iвх )]; P = 8,3 ÷ 16,7 MPa ρw = 1500 ÷ 3000 kg/(m2.s) x = −0, 03 ÷ 0, 49 P = 5,6 ÷ 14,0 MPa ρw = 675 ÷ 6750 kg/(m2.s) L = 0,254 ÷ 2,5 m dr = (5 ÷ 17,7).10-3 m iвх ≥ 930 kJ x = −0,15 ÷ 0,15 lкр нep qкр = qкрравн / B; B = 1971 C = 6,9 ( − x ) 4,31 C ∫ q( z ) exp −C (lкр − z ) dz; q 1 − exp(−clкр )  lкр / ( ρ w /1000 ) P = 4,2 ÷ 10,2 MPa ρw = 540 ÷ 8100 kg/(m2.s) 0,478 qкр = (2, 24 + 0,55 ρ w)106 a > a1; qкр = (5,16 − 0, 63ρ w / 1000 − 14,85a)10 a1 < a < a2; q = (1,91 − 0,383ρ w /1000 − 2, 06a)10 кр a > a2; a1 = 0,197 − 0, 08 ρ w /1000; a2 = 0, 254 − 0, 019 ρ w /1000; qкр = qкр0 + 6, 2.103 (7, − P) Π об = 0,88 ÷ 1, 00 Π см x < 0, 45 dr = (6,2 ÷ 32).10-3 m L = 0,74 ÷ 2,74 m PHỤ LỤC Các số độ tin cậy số phận hệ thống an toàn Tên hệ thống phận Các hệ thống bảo vệ ngăn chặn: phận công tác Đặc tính hậu hỏng hóc Đánh giá điểm Tần suất hỏng hóc, Xác suất hỏng hóc 1/h 1/yêu cầu Không đưa vào vùng hoạt Rơi phận công tác – 3,2.10-7 máy bơm Không khởi động Dừng làm việc 10-5 3.10-5 10-3 van có dẫn động khí nén Không khởi động (1 – 3).10-5 3.10-4 khoá có dẫn động điện Không khởi động 10-5 10-3 van chiều Kẹt tư đóng Kẹt tư mở Rò rỉ ngược Rò rỉ 0,5.10-6 5.10-6 0,55.10-6 0,52.10-7 10-4 – – – van bảo hiểm Không mở Không phối hợp Mở trước thời hạn 0,5.10-6 10-5 10-5 10-2 – Không khởi động Rò rỉ Hở – 10-5 10-9 10-3 – – van điện từ trao đổi nhiệt thùng chứa 10-4 Các hệ thống bảo đảm: máy phát diezen Không khởi động Dừng làm việc 0,5.10-4 3.10-3 3.10-2 – tích điện Không có điện áp đầu cực Không bảo đảm công suất cần thiết đầu 3.10-6 – – 2,6.10-3 cáp Đứt Đoản mạch nối đất Đoản mạch với nguồn cấp 3.10-6 3.10-7 10-8 – – – máy biến áp Đứt cuộn cảm Đoản mạch 10-6 10-6 – – thiết bị bảo hiểm Ngắt trước thời hạn Không khởi động 10-6 – – 10-5 thiết bị chuyển mạch 10 kW Không ngắt Không nối 10-6 2,3.10-6 – – Sai lệch điều chỉnh Không khởi động Chỉ thị không Không có thị 3.10-5 10-6 4,5.10-6 3.10-7 – – – – Chỉ thị không Chỉ thị không 1,8.10-5 4,5.10-6 – – Các hệ thống điều khiển: dụng cụ đo đạc (có khuyếch đại), thiết bị thị, cảm biến áp kế cảm biến nhiệt độ thiết bị đo liều gamma dụng cụ bán dẫn công suất lớn Sai phạm chế độ thực chức Đoản mạch 3.10-6 10-6 – – dụng cụ bán dẫn công suất nhỏ Sai phạm chế độ thực chức Đoản mạch 10-6 10-7 – – Dính Hở tiếp điểm kín (2 – 5).10-6 10-7 – – Không khởi động Ngắt trước thời hạn – 10-6 10-3 – rơle thiết bị ngắt tự động PHỤ LỤC Nội dung luận chứng kỹ thuật an toàn cụm thiết bị lò phản ứng Mở đầu Những tiêu chí nguyên tắc bảo đảm an toàn 1.1 Các nguyên tắc bảo đảm an toàn 1.2 So sánh thiết kế РУ với thiết kế tương tự 1.3 Sai lệch so với yêu cầu văn định mức Mô tả hệ thống, thiết bị công trình РУ quan trọng an toàn 2.1 Phân loại hệ thống, thiết bị công trình РУ 2.X Tên gọi hệ thống quan trọng an toàn 2.X.1 Nhiệm vụ nguyên lý thiết kế 2.X.2 Mô tả kết cấu và/hoặc sơ đồ công nghệ 2.X.3 Điều khiển kiểm soát 2.X.4 Các vật liệu 2.X.5 Bảo đảm chất lượng 2.X.6 Các công việc hiệu chuẩn khởi động 2.X.7 Kiểm tra thử nghiệm vận hành 2.X.8 Hoạt động bình thường hệ thống 2.X.9 Hoạt động hệ thống có hỏng hóc 2.X.10 Phân tích độ tin cậy hệ thống 2.X.11 Đánh giá thiết kế hệ thống Yêu cầu hệ thống, thiết bị công trình AC quan trọng an toàn 3.1 Danh mục hệ thống , thiết bị công trình AC quan trọng an toàn, có liên quan đến việc thực chức РУ 3.X Tên gọi hệ thống quan trọng an toàn 3.X.1 Tên gọi 3.X.2 Yêu cầu an toàn РУ hoạt động bình thường 3.X.3 Yêu cầu an toàn có sai phạm vận hành bình thường có cố Phân tích an toàn РУ 4.1 Danh mục biến cố khởi nguồn 4.2 Phân tích an toàn 4.2 Lựa chọn đường phát triển trình 4.2.2 Mô tả hoạt động hệ thống công trình có ảnh hưởng đến diễn biến trình 4.2.3 Phương pháp phân tích 4.2.4 Các kết phân tích 4.3 Các kết luận Phân tích cố giả định Các vấn đề vận hành 6.1 Các giới hạn điều kiện vận hành an toàn 6.2 Đưa РУ vào vận hành 6.3 Các biện pháp bảo đảm tiến hành giải pháp sau cố Ngừng vận hành, tháo dỡ РУ Ghi chú: Số mục 2X 3X tương ứng với số hệ thống xem xét TÀI LIỆU THAM KHẢO Бахментьев А Б., Самойлов О Б., Усынин Г Б Методы оценки и обеспечения безопасности ЯЭУ М.: Энергоатомиздат, 1988 Безопасность ядерной энергетики / Под ред Дж Раста и Л Уивера: Пер с англ М.: Атомиздат, 1980 Букринский А М Аварийные переходные процессы на АЭС с ВВЭР М.: Атомиздат, 1982 Греденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д Математические методы в теории надежности М.: Наука, 1965 Козлов В.Ф Справочник Энергоатомиздат, 1987 по радиационной безопасности М.: Овчинников Ф Я., Семенов В В Эксплуатационные режимы ВВЭР М.: Энергоатомиздат, 1988 Правила ядерной безопасности атомных электростанций ПБЯ-04-74 М.: Атомиздат, 1977 Сборник нормативных материалов по безопасности АЭС Вып 1, М.: Энергоатомиздат, 1977 Сидоренко В А Вопросы безопасной работы реакторов ВВЭР М.: Атомиздат, 1984 10 Уолтер А., Рейнольдс А Реакторы-размножители на быстрых нейтронах: Пер с англ А А Ванькова и В В Яровицына М.: Энергоатомиздат, 1986 11 Хенли Э Дж., Кумамото Х Надежность технических систем и оценка риска: Пер с англ В С Сыромятникова и Г С Деминой / Под ред д-ра техн наук Сыромятникова М.: Машиностроение, 1984 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chương NHỮNG LUẬN ĐIỂM CHUNG VỀ AN TOÀN 1.1 Những nguyên tắc tiêu chí an toàn 1.2 An toàn tình khẩn cấp 1.3 Các phương pháp phân tích luận giải an toàn Chương CÁC RÀO CẢN AN TOÀN 2.1 Nguyên tắc bảo vệ theo chiều sâu 2.2 Thanh nhiên liệu – rào cản an toàn thứ 2.3 Hệ thống vòng sơ cấp – rào cản an toàn thứ hai Chương NGĂN NGỪA SỰ CỐ 3.1 Những khái niệm chung 3.2 Cảnh báo tình khẩn cấp trình vận hành 3.3 Phép chẩn đoán kiểm tra hư hại Chương CÁC QUÁ TRÌNH KHẨN CẤP TRONG LÒ PHẢN ỨNG 4.1 Những khái niệm chung 4.2 Các biến cố khởi nguồn trình khẩn cấp 4.3 Những đặc tính an toàn nội lò phản ứng 4.4 Các cố kèm theo thay đổi độ phản ứng 4.5 Các cố kèm theo sai phạm dẫn thoát nhiệt 4.6 Các cố chất tải nhiệt Chương CÁC HỆ THÔNG AN TOÀN 5.1 Bảo đảm độ tin cậy hệ thống an toàn 5.2 Các hệ thống dừng lò khẩn cấp 5.3 Các hệ thống dẫn thoát nhiệt khẩn cấp 5.4 Các hệ thống an toàn ngăn chặn 5.5 Các hệ thống an toàn điều khiển 5.6 Các hệ thống an toàn bảo đảm Chương PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY CỦA CÁC HỆ THỐNG AN TOÀN 6.1 Các mục đích phân tích độ tin cậy 6.2 Phân tích định tính 6.3 P hương pháp câu hỏng hóc 6.4 Đánh giá định lượng độ tin cậy Chương CÁC SỰ CỐ KÈM THEO PHÁ HUỶ VÙNG HOẠT 7.1 Các vấn đề chung 7.2 Thoát sản phẩm phân hạch giữ chúng vòng sơ cấp 7.3 Các kết nghiên cứu vùng hoạt bị hư hại lò phản ứng có cố TMA 7.4 Các trình khu vực tường bảo vệ, tải trọng khu tường bảo vệ có cố nóng chảy vùng hoạt 7.5 Các cố nghiêm trọng lò phản ứng nơtron nhanh Chương AN TOÀN PHÓNG XẠ KHI CÓ CÁC SỰ CỐ 8.1 Các khái niệm an toàn phóng xạ 8.2 Các nuclit có ý nghĩa sinh học 8.3 Các tình khẩn cấp Chương VAI TRÒ CỦA NHÂN VIÊN TRONG BẢO ĐẢM AN TOÀN ЯЭУ 9.1 “Mối tương quan” nhân viên với cụm thiết bị hạt nhân 9.2 Các sai lầm nhân viên vận hành 9.3 Các tác động điều khiển tình khẩn cấp Chương 10 NHỮNG HỎNG HÓC DO NGUYÊN NHÂN CHUNG, CÁC TÁC ĐỘNG BÊN TRONG VÀ BÊN NGOÀI 10.1 Những hỏng hóc nguyên nhân chung 10.2 Các tác động từ bên 10.3 Các tác động từ bên Chương 11 PHÂN TÍCH AN TOÀN 11.1 Các khái niệm chung 11.2 Cách tiếp cận tất định 11.3 Đánh giá xác suất độ an toàn Chương 12 KINH NGHIỆM CÁC SỰ CỐ VÀ CÁC RỐI LOẠN 12.1 Những khái niệm mở đầu 12.2 Sự cố WIDSCALE Cháy grafit lò phản ứng 12.3 Sự cố lò phản ứng ‘‘ENRICO FERMI’’ Mất cấp nước cục 12.4 Hỏa hoạn NMĐHN ‘‘BRAUN FERRI’’ 12.5 Sự cố chất tải nhiệt NMĐHN ‘‘THREE MILE ISLAND’’ 12.6 Sự cố NMĐHN ‘‘JINA’’ rò rỉ bình sinh 12.7 Rắc rối NMĐHN “XALEM” Hỏng hệ thống bảo vệ cố 12.8 Tình khẩn cấp toàn nước cấp NMĐHN “DAVIS BESH” 12.9 Sự cố kèm theo phá hủy toàn vùng hoạt NMĐHN CHECNÔBƯN Chương 13 AN TOÀN CÁC ЯЭУ ĐANG HOẠT ĐỘNG 13.1 ЯЭУ sử dụng lò phản ứng ВВЭР-1000 13.2 ЯЭУ sử dụng lò phản ứng ВВЭР-440 13.3 ЯЭУ sử dụng lò phản ứng dạng PWR 13.4 ЯЭУ sử dụng lò phản ứng dạng БН 13.5 ЯЭУ sử dụng lò phản ứng dạng ВТГР Chương 14 CÁC LÒ PHẢN ỨNG CÓ ĐỘ AN TOÀN CAO 14.1 Quan điểm lò phản ứng có độ an toàn cao 14.2 Các lò phản ứng nước-nước an toàn cao Cụm thiết bị lò phản ứng ACT 14.3 Các lò phản ứng nước-nước an toàn cao Lò phản ứng PIUS – SECURE 14.4 Các lò phản ứng hêli nhiệt độ cao ВТГР có độ an toàn cao PHỤ LỤC Động học lò phản ứng quan hệ phản hồi PHỤ LỤC Các đề xuất dùng để tính toán phụ tải tới hạn chùm hấp thụ PHỤ LỤC Các số độ tin cậy số phận hệ thống an toàn PHỤ LỤC Nội dung luận chứng kỹ thuật an toàn cụm thiết bị lò phản ứng TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC [...]... sai lầm của nhân viên Từ quan điểm đó, tốt hơn cả là những ЯЭУ có khả năng tích hợp lớn và có các hệ thống an toàn thụ động với tổ hợp các tính chất, quyết định độ an toàn nội tại và tính tự bảo vệ của cụm thiết bị lò phản ứng 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VÀ LUẬN GIẢI AN TOÀN Cách tiếp cận tất định Những yêu cầu định mức hiện hành đang đòi hỏi cách xem xét tất định đối với các vấn đề an toàn trong... quan điểm hư hại Để thực hiện các yêu cầu cảnh báo các rối loạn gây sự cố, nghĩa là, ví dụ như để loại trừ khả năng quá nhiệt của các thanh nhiên liệu và mất độ kín của hệ thống vòng sơ cấp (các rào cản an toàn thứ nhất và thứ hai), cần xác lập một bộ các giới hạn thiết kế và các giới hạn vận hành an toàn Các giới hạn thiết kế – các giá trị định lượng của các thông số và các đặc tính trạng thái thiết. .. đó, phần quan trọng là việc phân tích định lượng độ tin cậy của thiết bị và các hệ thống quan trọng đối với an toàn Sử dụng phân tích xác suất dễ xác lập những vấn đề ưu tiên và dễ chọn hướng nghiên cứu các vấn đề an toàn của các lò phản ứng hạt nhân Phân tích bằng cách so sánh các giải pháp kỹ thuật và các giá trị xác suất sẽ cho phép lựa chọn một cách có cơ sở các giải pháp kỹ thuật cạnh tranh khác... cách chế tạo chúng theo kết cấu, nguyên tắc hoạt động khác nhau…Như đã biết, sự đa dạng luôn che chở cho cuộc đời tránh khỏi những cảnh ngang trái Sự cần thiết phải ngăn ngừa những hỏng hóc do nguyên nhân chung đã dẫn đến nhu cầu xây dựng các hệ thống an toàn theo cấu trúc dạng kênh Với cấu trúc như vậy, tập trung thực hiện toàn bộ các chức năng an toàn trong một kênh an toàn Số lượng các kênh an toàn. .. và duy trì cụm thiết bị trong trạng thái kỹ thuật chấp nhận được Khi phân tích các trạng thái ЯЭУ người ta sử dụng các khái niệm trạng thái kỹ thuật và trạng thái có khả năng hoạt động Trạng thái kỹ thuật – tập hợp các dấu hiệu hoặc các điều kiện, xác lập các mối tương quan giữa các giá trị hiện tại của các thông số và các đặc tính trạng thái thiết bị và các hệ thống ЯЭУ, với các giới hạn thiết kế,... nghiên cứu chế tạo các hệ thống an toàn cần lưu ý rằng, một số lượng lớn các bộ phận, vốn làm tăng số lượng các mối tương quan, sẽ làm tăng ảnh hưởng của các yếu tố rối loạn Các hệ thống phức tạp chịu ảnh hưởng của các rối loạn và sai sót lớn hơn nhiều so với các hệ thống đơn giản, nghĩa là, những biện pháp an toàn dư thừa có thể gây ảnh hưởng xấu đến chính an toàn Có thể coi việc tạo ra các hệ thống, được... thống vòng sơ cấp Khi thiết kế, phải có luận chứng để xác định số lần được phép khởi động các hệ thống bảo vệ an toàn trong suốt thời gian hoạt động của AC (trong đó có cả các lần khởi động giả) theo quan điểm tác động lên tuổi thọ của thiết bị, và xác định phần đóng góp của chúng vào việc làm hư hại thiết bị Các hệ thống vòng sơ cấp cần có các cơ cấu đặc biệt và có các dụng cụ, thiết bị để kiểm tra, thử... các giải pháp kết cấu và thiết kế, chế tạo tất cả các bộ phận một cách có chất lượng, tuân thủ quy trình thao tác vận hành Cốt lõi của các biện pháp chống sự cố là chất lượng của việc chế tạo và lắp ráp thiết bị Các thử nghiệm khởi động thiết bị, kiểm tra các đặc tính khi hoạt động, thể hiện sự phối hợp theo thiết kế của tất cả các bộ phận và hệ thống, kiểm tra tình trạng thiết bị và phòng ngừa sai phạm... là cần thiết để vận hành an toàn Các chỉ số trạng thái kỹ thuật được quy định trước cho đặc tính thiết bị và các hệ thống, giống như các sản phẩm với chức năng kỹ thuật-công nghiệp, có những đặc tính kỹ thuật nhất định Trong khi đó, giá trị của các thông số được dùng để tiến hành phân tích so sánh chúng với các thông số danh định trong các tài liệu thiết kế Trạng thái có khả năng hoạt động (khả năng. .. định một cách tin cậy các đặc tính sau đây của cụm thiết bị: các sai lệch về động thái của các kết cấu; các giá trị nhỏ (bất thường) của hàm lượng hơi trong vùng hoạt của các lò phản ứng không sôi; sự dịch chuyển của các thanh điều chỉnh và các bộ phận kết cấu khác của vùng hoạt Kiểm tra độ mỏi chu kỳ Mục đích kiểm tra – bảo đảm hoạt động tin cậy của thiết bị trong suốt thời hạn làm việc bằng cách kiểm ... việc lĩnh vực thiết kế, xây dựng vận hành cụm thiết bị lượng hạt nhân (ЯЭУ), không trang bị cho họ đầy đủ kiến thức yêu cầu đại, giải pháp bảo đảm an toàn phương pháp phân tích an toàn lò phản... xây dựng hệ thống an toàn theo cấu trúc dạng kênh Với cấu trúc vậy, tập trung thực toàn chức an toàn kênh an toàn Số lượng kênh an toàn chọn theo độ dư cần thiết thực chức an toàn, nghĩa là, theo... tăng chất lượng sách Các tác giả Chương NHỮNG LUẬN ĐIỂM CHUNG VỀ AN TOÀN 1.1 NHỮNG NGUYÊN TẮC VÀ TIÊU CHÍ AN TOÀN Nhiệm vụ chủ yếu bảo đảm an toàn sở hạt nhân (AC) tránh cho cư dân, nhân viên