居住在核能电厂邻近课件.ppt
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1、PRA評估改善的效果林家德100年6月20日日本福島第一核能電廠事故研討會原子能委員會1PRA簡介Probabilistic Risk Assessment(或稱QRA)約於1960年代萌芽,為結合可靠度、故障樹與事件樹分析等之方法論1975年美國WASH-1400報告為該方法論首次完整具體展現1988 IPE+IPEEE1995年美國NRC發表PRA policy statement風險告知應用(管制與運轉決策制訂)PRA標準火災PRA2美國核能工業界風險告知應用經驗From:Feb.2009 NEI簡報簡報(T.Pietrangelo to USNRC)3美國NRC安全目標(Safety
2、Goal)定量健康標的定量健康標的(Quantitative Health Objective,QHO)(1986):居住在核能電廠鄰近(1 mile)的一般民眾,其個人因為反應器事故所致的立即死亡風險,不應超過美國一般民眾因為其他意外所致立即死亡風險總和的0.1%。早期大量輻射外釋頻率 應小於 110-5/yr(早期致死率替代早期致死率替代QHO)iiiPWRFF (510-4)(0.1%)=510-7/yr i th 核種的外釋頻率 ith類別核種的人口權重風險因數4國內EPZ的劃定主要參考主要參考美國美國NUREG-0396 報告為評估之技術基礎報告為評估之技術基礎(MACCS2程式程式
3、)*準則一:設計基準事故準則一:設計基準事故在緊急應變計畫區外所造成之預期輻射劑量,不在緊急應變計畫區外所造成之預期輻射劑量,不超過核子事故民眾防護行動規範之疏散干預基準。超過核子事故民眾防護行動規範之疏散干預基準。(完全遵循完全遵循NUREG-0396)依據疏散干預基準,採用七天輻射累積劑量依據疏散干預基準,採用七天輻射累積劑量100毫西弗為準則毫西弗為準則準則二:爐心熔損事故準則二:爐心熔損事故在緊急應變計畫區外所造成之預期輻射劑量,超在緊急應變計畫區外所造成之預期輻射劑量,超過核子事故民眾防護行動規範過核子事故民眾防護行動規範疏散干預基準疏散干預基準之年機率應小於之年機率應小於十萬分之三
4、十萬分之三。嚴重事故的發生機率目標為小於每年嚴重事故的發生機率目標為小於每年1 10-4 依依NUREG-0396說明,目前採用說明,目前採用大多數大多數爐心熔毀事件為爐心熔毀事件為70%得到得到 (1 70%)1 10-4 =3 10-5 依據疏散干預基準,採用七天輻射累積劑量依據疏散干預基準,採用七天輻射累積劑量100毫西弗為準則毫西弗為準則*NUREG-0396(EPA 520/1-78-016),Planning Basis for the Development of State and Local Government Radiological Emergency Response
5、 Plans in Support of Light-Water Nuclear Power Plants,USNRC,December 1978.H.N.Jow,J.L.Sprung,J.A.Rollstin,L.T.Ritchie,and D.I.Chanin,MELCOR Accident Consequence Code System(MACCS).NUREG/CR-4691,Sandia National Laboratories,Albuquerque,USA(1990).From:張柏菁簡報100.5.31:緊急應變計畫區劃定緊急應變計畫區劃定5核能電廠執照基準變更(多安全才安全
6、?)LERF(/ry)CDF(/ry)基準基準CDF(/ry)基準基準LERF(/ry)10-410-510-510-6 10-7 10-6 10-6 10-5區域 I:不允許電廠更動區域 II:風險小變化區電廠須驗證其總風險小於1E-4/ry追蹤累積影響區域 III:風險微小變化區相對於基準CDF或LERF有較多彈性追蹤累積影響區域區域I區域區域II區域區域IIICDF:爐心熔損頻率(Core Damage Frequency)LERF:早期大量輻射外釋頻率(Large Early Release Frequency)RG 1.174可接受準則可接受準則6核電廠安全作業績效缺失顯著性評估:P
7、RiSE提供原能會駐廠視察員快速評估電廠安全作業異常狀況的即時風險量化指標,即所謂SDP作業;2006年起台灣正式實施核安紅綠燈管制制度,即採用PRiSE做為衡量電廠安全性的工具。7以現有的先進分析技以現有的先進分析技術,量化或定性評估術,量化或定性評估每個事故情節可能造每個事故情節可能造成的損失,包括經濟成的損失,包括經濟損失、資產損失與損失、資產損失與/或或人員傷亡數。人員傷亡數。後果分析後果分析以歸納邏輯方式釐清系以歸納邏輯方式釐清系統在遭遇意外事件之後統在遭遇意外事件之後,可能衍生的各種事故,可能衍生的各種事故情節情節(亦即一連串的事件亦即一連串的事件組合組合),這也是風險的構,這也是
8、風險的構成單位。成單位。分析設施本身有哪些分析設施本身有哪些可能造成風險的源頭可能造成風險的源頭,例如設施本身內部,例如設施本身內部的事件,包括硬體或的事件,包括硬體或人為誤失,也可包括人為誤失,也可包括設施外來的事件,例設施外來的事件,例如地震、颱風等如地震、颱風等;並透過統計或專家判並透過統計或專家判斷,以頻率方式表示斷,以頻率方式表示其發生可能性。其發生可能性。PRA:以情節為基礎的風險定量架構How likely is it?What are the consequences?What can go wrong?事件樹分析事件樹分析人為可靠度分析人為可靠度分析數據分析數據分析以演繹邏輯
9、的方式,以演繹邏輯的方式,分析系統的保護設備分析系統的保護設備/動作無法成功執行的動作無法成功執行的各種原因,並藉此將各種原因,並藉此將複雜的事故情節轉換複雜的事故情節轉換為比較容易處裡的個為比較容易處裡的個別設備失效與別設備失效與/或人為或人為誤失的組合。誤失的組合。故障樹分析故障樹分析肇始事件分析肇始事件分析以統計、數據分析、人為可靠度分析技以統計、數據分析、人為可靠度分析技術,估算設備失效或人為誤失發生的可術,估算設備失效或人為誤失發生的可能性,並以機率表示,除了作為論證基能性,並以機率表示,除了作為論證基礎之佐證外,也提供故障樹及風險得以礎之佐證外,也提供故障樹及風險得以定量的方式。定
10、量的方式。8深度防禦與真實9超限事件深度防禦深度防禦10肇始事件光譜Log(頻率頻率)log(事件大小事件大小)Heavy Tail regionUnknown unknownsBlack swans汽機跳脫反應器未隔離暫態反應器隔離暫態反應器急停且喪失正常熱移除隨機喪失外電喪失匯流排颱風喪失外電小破口LOCA地震喪失外電電廠全黑大破口LOCA中破口LOCA嚴重ATWS火災超級地震+海嘯長期電廠全黑長期喪失熱沈多重人為誤失11福島事故主因 地震(0.5g PGA)+海嘯(超過設計基準,1014公尺)廠內、外AC電源全部喪失 海水最終熱沉喪失 運轉員在極高壓力且幾近眼盲(loss of almo
11、st all I&Cs)的情況下搶救爐心 二次圍阻體內氫爆 可能造成圍阻體廠房內設備、電纜損壞 造成廠區輻射劑量過高讓事故後的救援行動更加困難 外電回復時間冗長(已遠超過單純的SBO)電氣設備全泡水,電即使來了也沒用12廠外事件記錄IAEA資料庫整理資料庫整理(2002):河水氾濫河水氾濫14/11/80 Garigliano義大利 水床水位增加造成內漏,地下水受到廢樹脂儲存槽的污染 3/12/82 Dresden美國 河水氾濫高於歷史記錄60公分,氣象站、電話與電廠設施損壞31/3/94 Cooper美國 萬年洪峰通過,地下水內滲,電力受損,電纜渠道淹水蔓延、污染;規劃緊急撤退路線受阻 海水
12、倒灌海水倒灌(退潮退潮)13/12/80 Hinkley英國 漲潮與暴風雨 海水泵室損壞,喪失廠用水22/1/84 Borssele荷蘭 退潮(歷史性)與強風,加上廠用水渠道缺水(魚群)喪失廠用水12/1999 Blayais法國 廠址淹水,緊急系統受損自1985以來,美國電廠有 17 次廠外水災防護不良事例(source:NRC generic reports in IRS)降雨過量造成淹水降雨過量造成淹水11/7/2000 Chernobyl 3 RF烏克蘭 廠址洩水不良造成柴油機廠房淹水,喪失三個緊急電源系統,反應器停機13地下水滲漏地下水滲漏(地下水床高度疑似升高地下水床高度疑似升高)
13、17/10/80 Indian Point美國 滲漏 電力與泵損壞87+11/12/89 Clinton美國 無密封開口滲漏與水有關的事件與水有關的事件12/1/87 St.Laurent法國 進水口結冰,外電因暴風雨喪失 喪失廠用水19801990 美國六座電廠、韓國兩座、印度一座、荷蘭一座,均曾因生物滋長(貽貝、魚、蚌、蝦、水母等)而致喪失廠用水,通常伴隨海水高度上升1985 美國 開關場受到鹽霧污染結合效應結合效應喪失外電(33次因為廠外水災)電網喪失撤退路徑受阻最終熱沉(UHS)喪失外來飛射物外來飛射物1982 法國 武裝攻擊,混凝土牆穿孔1999 英國 飛機墜毀於在廠界外800公尺處
14、IAEA資料庫整理(2002)(續1)14 廠內飛射物廠內飛射物 30 次事件:汽機過速、汽機封盤破裂、蒸汽產生器管塞破損、燃料組件掉落傳送箱掉落 廠外爆炸火災廠外爆炸火災 1988美國:5公里外化學工廠爆炸,產生有毒煙霧,但未影響核電廠 廠內爆炸火災廠內爆炸火災 32 次事件:變壓器爆炸、氫氣儲槽或外漏爆炸 廠內火災廠內火災 134 次事件:變壓器、廢料著火、柴油引擎廠房燃料、維護作業、汽機與發電機、化學實驗室 有毒氣體外洩有毒氣體外洩 6 次事件:均來自廠內 電磁干擾電磁干擾(廠內與廠外廠內與廠外)6 次廠內發生:高壓開關干擾 2 次廠外發生:在通訊中心周邊,但無法確定來源 進水口損壞進水
15、口損壞 3 次事件:冰塊與殘駭造成IAEA資料庫整理(2002)(續2)15IAEA廠外事件效應調查(2002)事件事件次數次數效應效應森林大火森林大火2 events跳機、汽機跳脫跳機、汽機跳脫閃電閃電5 events跳機跳機地震地震5 events汽機跳脫汽機跳脫風雪風雪2 events喪失外電喪失外電河水氾濫河水氾濫4 events挑戰深度防禦挑戰深度防禦鹽霧鹽霧2 events接地與腐蝕接地與腐蝕取水口海生物滋長取水口海生物滋長3 eventsNA電磁干擾電磁干擾1 eventNA地下組件管路腐蝕地下組件管路腐蝕4 eventsNA(天然氣天然氣)氣雲爆炸氣雲爆炸(not affect
16、ing NPPs)1 eventNA16事例 1:美國Cooper電廠 BWR,位於內布拉斯加州 1993年7月,堤防崩壞,河水氾濫,造成區域緊急撤退路線受阻 反應器與汽機廠房的地下房間淹水嚴重 地板洩水系統失效,部分污染區的水流至乾淨區 電廠人員並未成功採取措施將重要設備附近的水抽離 反應器廠房內淹水並噴濺到電纜,造成RCIC電路短路 事件顯示即使淹水還沒到地面之上,河水漏進廠房仍會造成淹水問題與設備劣化17事例 2:Calvert Cliffs電廠 PWR,位於馬里蘭州 2002年4月,龍捲風於距電廠一哩處通過,最大風速至少158哩到260哩/小時 強烈龍捲風可能產生高速飛射物,足以使預力
17、混凝土結構損壞 造成外電喪失、廠內緊急後備電源喪失、冷卻水泵與補水系統受損18事例 3:Davis-Besse電廠1998年6月,等級F2的大龍捲風直接襲擊電廠,最大風速在113到156 mph之間,當時電廠處於99%功率運轉電廠當時並未接到通知有暴風雨接近,廠內人員亦未獲告知閃電與強風造成外電喪失外電喪失,反應器自動急停,周圍有11座電塔傾倒通訊中斷通訊中斷,ECCS密集運轉達41小時電廠的主要電話系統中斷,包括與NRC之間的熱線,延遲向緊急管理當局通報柴油發電機運轉,供電至主要安全系統,但前前24小時故障多次小時故障多次,所幸外電及時回復燃料池相關冷卻燃料池相關冷卻並未設計緊急後備電源,水
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