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核能电厂的安全

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/16 12:18:29   

 关键词:  核能 安全

核能电厂的安全设施
核能电厂安全顾虑
裂产物是不稳定的,靠着衰变,成为稳定核种,并在过程中释放放射线及衰变热。因此当电厂停机时,反应器依然会持续放出大量的热能。必须要有适当的措施将其自系统中移除。核能电厂安全系统和措施的目的,即确保电厂在任何状况下,均能把衰变热持续带离系统,并防止放射性物质释放到外界环境。
要是安全系统亦不幸发生了故障,电厂于是进入了异常事件情况,可以依据「紧急操作程序书」,和厂方技术支持抢救机组,阻止事件进一步恶化。如果造成放射性物质外释,还可以依据核子事故紧急应变计划,指导电厂附近民众掩蔽或疏散,减少受到辐射的伤害。
核能电厂的安全防护体系
为了防范放射性物质外释,核能电厂从设计、施工到运转,甚至于意外事故的处置,都必须严格遵循相关的法规要求。整套安全措施设计理念建立在「深度防御」的哲学-将放射性物质置于层层防护屏障中,阻止放射性物质与外界环境接触。其的目的就是要把发生核子事故的机会及影响均降到最低程度。电厂的深度防御之安全防护体系:
第一道防线是燃料丸
燃料丸(FuelPellet)是高温烧结的陶瓷固体,质地致密坚硬、而且可以承受2,0000C以上的高温。核分裂就发生在燃料丸内,因绝大部份放射性物质移动距离非常短,所以几乎都滞留燃料丸内,只有极少量惰性气体和碘,会借着扩散作用而离开燃料丸。
第二道防线是燃料棒
燃料丸装入锆合金燃料护套(Cladding)成为燃料棒(Fuelrod),可以承受高温高压环境。通常护套破损的机率都小于百万分之一。只要护套不破裂,溢出燃料丸的放射性气体及碘,可以有效的被阻滞。
第三道防线是反应度先天稳定设计
反应度是衡量反应器设计安全非常重要的参数。我国反应器就规定必须设计成负的反应度,所以系统温度、压力升高时,会自动抑制反应进行,比如「水尽火熄」。又如同车速过快时,系统透过自动减少燃料来减速。
车诺比尔电厂的设计就完全不同,当系统温度与压力升高时,反应会更加快、更不受控制,就像「火上加油」一般。这就是车诺比尔电厂会酿成严重灾害的原因。
第四道防线是反应器控制系统
保护反应器是维护电厂安全最重要的手段,控制棒(Controlrod)群与备用硼液控制系统(StandbyBoronLiquidControlSystem,SBLC)是不可或缺的安全系统。一但反应器状况超过设定,系统立刻自动停机(就是一般所谓的「跳机」),只要1.5秒,就可以把核反应停止。如果控制棒故障怎么办?我们还有硼液控制系统作为后备,必要时,数十吨高浓度硼液会自动注入反应器,立即终止反应。
第五道防御是厚实反应器压力槽
核反应器是厚达30公分、重达1,000吨的高强度金属容器。放射性物质从燃料棒泄漏出来,也被局限在密闭的反应器内,只有发生极严重的事故,放射性物质才会泄漏到系统之外。
第六道防线是紧急炉心冷却系统
只要保持反应器水位,就可以防止反应器「干烧」而伤及燃料。所以在严重事故时,保持水位是最重要的行动。我国核电厂都有3套9回路的紧急炉心冷却系统,这些系统视反应器压力启动,只要有1回路把水注入反应器,系统就安全无虞。
安全系统设计准则
1.多重性
反应器安全系统的设计准则,衍生自深度防御哲学,目的在即使万一发生事故时,核能发电厂之安全系统能发挥其既定功能,保障反应器安全,阻止事故恶化并减轻事故后果。
所谓的多重性,是指用多套相同系统或组件来完成相同功能。所以核能电厂中与安全相关之重要的管阀、帮浦、热交换器、甚至电气、仪控系统等都有两套以上。即使其中一套发生故障,也有另外一套以上的设备可供使用。
2.多样性
多样性原则,是以不同的系统、组件、或手段措施来达成相同的功能。如此一来,可以避免多套相同系统因同一因素而失效的盲点。
举例说明多重性、多样性差别:一般人都同意,出外旅行,身上要多带些「钱」。但钱可以以多种形式携带,例如现钞、信用卡、支票。现钞固然方便,但不幸遗失后,损失无法回收。某些情况下,信用卡可能不如现钞方便,但信用卡确实较现钞来得「安全」。所谓的多样式是指外出旅行时,身上备有现钞及信用卡;那所谓的多重性,即指随身携带2张以上的信用卡。如果觉得两种携带方式还不够,可以在随身携带支票簿,再增加一份保障。
3.分散布置
核能电厂中,将重要设备分别安置在不同场所,称作分散布置。此一措施可以避免火灾或其它意外事故,同时毁坏重要设备,危害反应器的安全。
再以随身携带的钱为例,所谓分散布置即指不将所有的现钞放在同一个地方,或装在身上的同一个口袋内;如果有两张以上的信用卡,也不会放在同一个口袋或皮夹内。
4.可测试性
多重多样的安全系统在正常运转时并不使用,为了确定安全系统,在需要时可以正常运作。在设计上,即要求所有的安全系统在不影响机组正常运转的条件下,可以进行功能测试。
5.失灵安全
失灵安全这个设计准则,适用于核能电厂所有的系统,包括正常运转所需的系统以及与安全相关的系统。所谓的失灵安全是指系统的组件发生故障时,只会影响到核能电厂的持续运转,但不会威胁到电厂的安全。
以汽车煞车说明失灵安全设计准则。汽车煞车是依靠机械装置将车轮固定,使轮子无法转动而停车。但是骤然将轮子夹住,车子仍然会滑行打转;如果是在雨天或雪地,则滑行的距离会更远,打转的程度会更严重。因此有所谓ABS煞车的设计,基本上即利用特殊控制方法,在驾驶人猛踩煞车时,这套方法可以使煞车的机械装置不会立即将车轮夹死,而是自动采取一松一紧的方式,遂步使轮子停止转动。所谓的失灵安全,是指ABS这套装置失效时,煞车应会将轮子夹住;而不会是在让轮子处于放松的状态。因为将轮子夹住,车子可能会滑行,但还是停得下来。如果是放松的状态,车子连停都停不下来了。

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