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SSG-30安全分级方法介绍及其在CN HCCB TBS中的初步应用

更新时间:2009-03-28

核能系统物项安全分级是划分物项抗震等级、设计规范等级以及质保等级的重要基础。国际原子能机构(IAEA)在1979年发布了《用于沸水堆、压水堆和压力管式反应堆的安全功能和部件分级》(No.50-SG-D1)[1]。随着核能系统技术的发展与进步,IAEA发布了相关的安全要求文件《Safety of Nuclear Power Plants:Design》(No.SSR-2/1)[2]。50-SG-D1 文件由于不能完全满足SSR-2/1相关要求,于2000年被废除。IAEA于2014年发布了新的用于指导核电厂物项安全分级的导则《Safety Classification for Systems,Structures and Components of Nuclear Power Plant》(Specific Safety Guide,No.SSG-30)[3,4]。该导则体现了SSR-2/1文件的有关理念和要求:安全重要物项必须根据其功能和安全意义被鉴定和分级,分级的方法主要基于确定论方法,在合适的时候采用概率论方法,同时需综合考虑以下四个因素:

1)物项执行的功能;

2)执行功能失效的后果;

3)物项被唤起执行功能的频率;

但老马很欣赏我对诗歌的悟性。他有一个小本本,放在田头,休息的时候,他会在本子上写上两句。我有一次偷偷地翻了下那个小本子,发现老马写的每一首诗,都离不开稻草。

4)始发事件后,物项被唤起执行功能的时间[2]

聚变能是未来先进的清洁能源之一,聚变核能系统和裂变核能系统在原理、结构等多方面存在不同。聚变系统物项的安全分级是未来发展聚变能源技术面临的关键挑战之一。目前,聚变系统物项安全分级同样采用定性的判断,缺乏量化的判断依据[5]。国际热核实验堆(ITER)是当今世界最大的国际科技合作计划大科学工程之一。中国氦冷固态增殖实验包层模块系统(China Helium Coolant Ceramic Breeder Test Blanket Module System,CNHCCB TBS)是中国自主设计的ITER的六个实验包层之一,主要用来结构集成测试和氚增殖预测等。

本文首先总结SSG-30方法,然后以ITER的CNHCCB TBS中的物项为安全分级试点对象,研究将SSG-30方法运用到CNHCCB TBS中的步骤,并讨论将其应用到聚变能系统中可能会存在的问题。

[5] Safety Important Functions and Components Classification Criteria and Methodology[R].ITER_D_347SF3v1.8,2012.

1 SSG-30方法

在SSG-30方法中,核电厂中的物项被分为不同类型,即执行功能(function)的物项和贯彻设计规定(design provision)的物项。执行功能的物项根据功能失效后果进行分级,贯彻设计规定的物项根据物项失效后果直接进行分级。另外,该方法充分考虑功能或者物项失效的后果,通过事故分析将后果定量化,然后采用该量化指标去判定功能或者物项安全等级。

在核电厂物项安全分级之前,首先应该对该核电厂的设计、安全分析以及物项主要安全功能如何实现有综合而全面的理解。根据这些信息,在各种状态下,鉴定出物项是用来执行功能,还是用来贯彻设计规定,然后根据功能或物项失效的后果进行分级[3]。安全分级流程图如图1所示。

1.1 功能分解和贯彻设计规定物项的鉴定

本文首先概括总结了SSG-30方法,并初步研究了将该方法应用到CNHCCB TBS。CNHCCB TBS中的物项被分为执行功能的物项以及贯彻设计规定的物项,执行功能的物项根据功能失效后果进行分级,贯彻设计规定的物项根据物项失效后果进行分级。相比于传统基于经验的定性安全分级方法,SSG-30方法根据功能或者物项失效后果对物项安全等级进行定量评价。未来,本研究工作可为ITER其他系统及其他先进核能系统的物项安全分级提供一定的参考方法和依据。

1.2 功能分级

功能分级主要考虑以下三点因素:

对于因素1,功能失效所造成的后果分为三个级别(高/中/低),后果严重程度判据如表2所示。

一是防汛能力有新提升。加强防汛基础设施建设,大定海、龙华机场、新宛平等排水系统以及中心城区积水改善工程、区域排涝泵闸、“一江一河”防汛墙薄弱段整治、海塘岁修和保滩等工程建设进展顺利,成功抵御了多次暴雨袭击。特别是在10月7—8日受台风“菲特”影响,出现上海防汛史上首次“四碰头”的严峻局面后,全市上下共同努力,成功抵御了台风、暴雨、天文大潮、上游洪水的侵袭,把灾害损失降到了最低,确保了城市正常运行和人民群众生命财产安全。

2)始发事件后,功能被唤起的频率;

3)功能在反应堆达到可控或安全状态的贡献。

1)功能失效的后果;

到了黑夜,王宝生就来到2楼的瞭望台,透明的玻璃墙壁把呼啸的寒风隔离开,他独自一人站在这个山头上,冷了就搓搓手、哈哈气,无聊了就来回踱步,默默地瞭望着万亩大山,想想那孤寂之感就让人喘不过气。

项目监理部采取直线职能制的组织形式,针对本工程特点,项目监理部编制完成了《山西省陵川县磨河水库工程水土保持工程监理规划》,用于指导工程建设的监理工作。采用事前控制、事中控制、事后控制工作方法确保了各项工程正常完工并交付使用。

  

图1 SSG-30安全分级流程图Fig.1 SSG-30 safety classification flow chart

 

表1 执行功能物项和贯彻设计规定物项的区别Table 1 Difference of items between performing functions and implemented design provisions

 
 

表2 后果严重程度的三个等级Table 2 Three levels of severity for consequences

 

对于因素2,功能被需求的频率与其防止始发事件发生的频率保持一致。

对于因素3,电厂状态划分为可控状态和安全状态两类。将电厂带回可控状态的功能主要聚焦于自动驱动或短期驱动,以期减少电厂的潜在危害,例如,反应堆跳闸、衰变热移出以及安全注入等。将电厂带回安全状态的功能则重点关注与长效机制,在电厂达到可控状态后执行,例如,反应堆减压、长期的衰变余热排出等[3]

综合上述因素,功能分级判据如表3所示。

 

表3 功能分级判据Table 3 Function classification criterion

 

1.3 贯彻设计规定的物项分级

贯彻设计规定的物项根据其失效后果的严重程度直接进行分级,后果的评价标准和功能一致,分级结果如表4所示。

近年来,RNA-seq技术可用于预测基因或亚型的表达、检测差异表达的基因[9],现已被广泛应用于全基因组转录水平的量化,以及分子标记的挖掘和药用植物中各种次生代谢物生物合成相关基因的鉴定,如兰花、板蓝根、山茶等[10-12].对于至今仍没有基因组序列的物种,RNA-seq(高通量RNA测序技术)为人们进行次生代谢相关研究提供了一种可行的方法.

4.管理制度不明确。有些项目管理人员,只注重在现场忙具体业务,加上远离单位,有些新的管理规定不能及时传达到现场,遇到问题不知如何办理,全凭个人想象处理。再加上有的项目管理人员不固定,更换频繁,新手多,业务不熟,造成许多基础管理资料失真,不规范。

 

表4 贯彻设计规定物项的分级判据Table 4 Items implemented design provisions classification criterion

 

在上述步骤完成之后,还要检查物项是否遗漏,组织专家从工程经验的角度进行进一步判断。最后,根据物项分级结果,选择合适的抗震等级、设计和制造等级以及质量保证等级等。

2 初步应用

2.1 CNHCCBTBS简介

为了说明SSG-30安全分级方法,CNHCCB TBS被选为对象来研究该方法的应用。CNHCCB TBS主要由TBM Set、氦冷系统(helium coolant system,HCS)、氚提取系统(trillium extraction system,TES)、冷却剂净化系统(coolant purification system,CPS)以及隔离阀(isolation valve)及其附属系统组成。TBM Set由TBM模块(TBM module)和TBM屏蔽物(TBM shield)组成,其中TBM模块主要实现热量移出、氚增殖、屏蔽中子等功能,TBM屏蔽物为真空边界提供额外的中子屏蔽。HCS提供氦冷却剂用以移出热量,TES的功能主要是从TBM模块中提取氚,用于再循环,CPS用于净化氦气冷却剂,隔离阀及其附属系统的主要功能是在事故状态下将TBM Set与外部系统隔离开来[6-15]。CNHCCB TBS的结构示意图如图2所示。

  

图2 CNHCCB TBS的结构示意图[6]Fig.2 CNHCCB TBS schematic diagram

2.2 CNHCCBTBS物项安全分级

根据步骤1的鉴定结果,然后对CNHCCBTBS的具体功能进行分级。为了说明功能分级的步骤,“1.1.1事故状态下,将TBM与附属系统隔离开来”功能被用来作为例子。以Ex-vessel LOCA事故举例,事故进程是,HCS或者 TES发生Ex-vessel LOCA事故后,聚变功率停止系统启动,真空室内等离子体发生大破裂,HCS与TES的隔离阀关闭[16]。现在假设Ex-vessel LOCA事故发生后,聚变功率停止系统启动,等离子体发生大破裂,HCS与TES的隔离阀没有关闭,即“1.1.1事故状态下,将TBM与附属系统隔离开来”功能未执行,将其失效后果的严重程度(高/中/低)作为判定该功能重要程度依据。本文根据ITER和CNHCCB TBS事故分析报告初步评估了相关工况下,隔离阀及其附属系统不执行其功能最严重的后果小于0.1 mSv,所以后果严重程度确定为“低”(对于ITER来说小于0.1mSv为“低”)[17,18],然后根据表2确定该功能为安全3级。最后,根据功能的等级确定执行该功能的物项——隔离阀及其附属系统同样为安全3级,如表6所示。对于ITER,根据SSG-30标准,后果严重程度(高/中/低)[17]如表7所示。

ITER的主要安全功能是放射性物质包容和辐照限制,安全功能被分解为具体安全功能[5],本研究工作根据CNHCCBTBS的结构以及各子系统完成的具体任务,ITER安全分析报告给出的具体安全功能可进一步分解到CNHCCBTBS具体系统或者部件,根据表1,同时结合物项的特点,鉴定该物项是执行功能还是用来贯彻设计规定。CNHCCBTBS功能分解以及物项类型鉴定如表5所示。

已在印刷行业服务30多年的杨斌把加盟阳光印网称为自己职业生涯的重要转型。从传统行业进入互联网,与一个年轻奋进的团队一起打拼,共同描绘充满无限可能的未来,杨斌说,很享受这样的快节奏。他向我们介绍,阳光印网的运营模式跟以往大不相同,它是一个互联网平台,一边对接印刷的采购方即印刷服务的需求方,另一边对接供应方即印刷企业。这个平台创造的价值就是,在需求方和供应方之间建立一个最佳的匹配。

步骤2:功能及执行功能的物项分级

上游新闻记者获得的三段黎永兰和林雪川在2017年5月13日的通话录音显示,黎永兰多次要求“好聚好散”结束两人的关系,甚至说出了“你一分钱都不还,我再给你一百万,我们就分手吧”。但林雪川不同意分手,“分手后我要杀你全家,我要你活不过三天”“我就是要你死”“我动你一下,你一家人都要死完”等。

步骤1:功能分解和设计规定鉴定

最后,产业升级动力方面因素。从需求层面看,消费者对中药健康产品的需求前景广阔,有利于拉动中药产业升级。从供给看,由于中药产品的质量控制和评价难、产业标准缺失或不完善,使得“劣币驱逐良币”的信息不对称问题存在,进而导致产业创新动力不足,升级的技术推动乏力成为当前制约中药产业升级的关键问题。

 

表5 CNHCCB TBS功能分解与贯彻设计规定物项的鉴定Table 5 Function breakdown and identification of design provisions for CNHCCB TBS

 
 

表6 功能分级举例Table 6 Example of function classification

 
 

表7 ITER后果严重程度Table 7 Severity of consequences for ITER

 

值得提出的是,执行多项功能的物项,在功能等级的评定上,按照高的安全级别评价。

步骤3:贯彻设计规定物项分级

根据步骤1的鉴定结果,“TBM shield”被用来作为贯彻设计规定的典型物项,说明分级步骤。首先根据ITER和CN HCCB TBS安全分析报告初步评估TBM shield失效最严重的后果工人职业辐照剂量的增加,根据参考文献[17,18]相关事故类比分析结果,后果初步评估为“低”。根据图1流程,下一步还需从工程的角度进行判断分级是否合理。鉴于TBM shield作为ITER的第一层包容屏障,包容了大量放射性物质,在安全上有重要作用,本研究工作中建议将其判定为安全一级[6]

通过上述步骤完成安全分级后,然后据此选择确定合适的抗震等级,设计和制造等级(例如ASME、RCC-MRx等),以及质保等级等。

3 讨论

通过将SSG-30方法应用到CN HCCBTBS的步骤可以看出,相比基于定性判断的传统安全分级方法,SSG-30方法建立在事故分析以及定量分析的基础上。本文重点在于说明该方法的应用步骤,因此,仅对功能或物项失效的后果程度进行了初步评估,完整详细的事故分析计算将在未来工作中进一步研究。

[2] International Atomic Energy Agency(IAEA).IAEA Safety Standards Series No.NS-R-1:Safety of Nuclear Power Plants:Design[R].IAEA,Vienna,Austria,2000.

该方法提出物项安全分级时要综合考虑物项执行的功能、执行功能失效的后果、物项被唤起执行功能的频率以及始发事件后,物项被唤起执行功能的时间四个因素。然而,在具体安全分级操作中物项被唤起执行功能的频率和始发事件后,物项被唤起执行功能的时间尚未进行深入定量化考虑。未来的研究中可以综合考虑上述四个因素,优化完善该方法。

4 结论

功能是指保证电厂在不同状态下主要安全功能被实现的响应,主要在探测、控制、阻止和缓解等纵深防御层次起作用,例如紧急停堆系统、余热排出系统等。功能的鉴定从主要安全功能开始,根据各系统的特点将主要安全功能逐步分解到具体系统或者部件上。贯彻设计规定的物项是指正常运行状态下使用,但在事故状态下有被动安全的物项,例如压力容器、蒸汽发生器外壳等。执行功能物项和贯彻设计规定物项的区别如表1所示。

致谢 本工作得到国家磁约束核聚变能发展研究专项(2015GB116000,2014GB112000)和国家自然基金项目(71671179)的资助。感谢FDS团队其他成员为本工作的顺利开展提供的支持与帮助。

参考文献:

[1] International Atomic Energy Agency(IAEA).IAEA Safety Series,No.50-SG-D1.SafetyFunctionsand Component Classification for BWR,PWR and PTR[R].IAEA,Vienna,Austria,1979.

SSG-30方法是针对核电厂提出的,由于聚变系统在事故工况下厂外公众剂量普遍偏低,多数物项被划入较低的安全级别。该安全分级结果仅代表SSG-30方法在CN HCCBTBS中的初步应用研究。未来的工作中可以对后果严重程度的判断标准进行进一步研究,选择合适的判断标准有利于选择合适的物项安全级别,最终将有助于提高聚变能系统的安全性与经济性。

[3] International Atomic Energy Agency(IAEA).IAEA Safety Standards Series No.SSG-30:Safety Classification of Structures,Systems and Components in Nuclear Power Plants[R].IAEA,Vienna,Austria,2014.

[4] International Atomic Energy Agency (IAEA).IAEATECDOC-1787:Application of the Safety Classification of Structures,Systems and Components in Nuclear Power Plants[R].IAEA,Vienna,Austria,2016.

生活中,我们如果用好比喻,生动、形象地阐释道理,就能变抽象为具体,变繁复为简单,收到事半功倍的效果。微班会时间短暂,更需要班主任用好比喻,启发思考,活跃思维,促进学生提高思想认识。

[6] K Feng,G Zhang,Z Chen,et al.Design description document for the Chinese helium cooled ceramic breeder(CNHCCB)test blanket module(V1.0)[R].SWIP,2014.

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[9] Y Chen,Y Wu.Conceptual Study on High Performance Blanket in a Spherical Tokamak Fusion-Driven Transmuter[J].Fusion Engineering and Design,2000,49-50:507-512.

从论文分析中可知,纪检监察治理基层区队“微腐败”的有效措施十分关键。本文通过阐述基层区队的纪检监察现状,提出了基层区队“微腐败”的有效治理措施,说明了反腐措施的具体运用与获取的效果。望此次研究的结果,能获得相关人员的重视,得到相应的借鉴,推进纪检监察队伍对基层区队反腐倡廉工作的改革进程。

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[11]Y Wu,Z Chen,L Hu,et al.Identifying Gaps for the Safety of Fusion DEMO System[J].Nature Energy,2016,1:16154.

首先,修身的关键需要体认天理,程朱理学认为天理主要在自身之外,因此要体认天理就需要到自身之外的事事物物当中,特别是圣贤书当中,去格物穷理。通过今日格一物明日格一物的日积月累,最终会对外在于自身的天理有一个豁然贯通的顿悟。

[12]L Qiu,Y Wu,B Xiao,et al.A Low Aspect Ratio Tokamak Transmutation System[J].NuclearFusion,2000,40:629-633.

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[14]吴宜灿,刘超,宋钢,等.强流氘氚聚变中子源HINEG设计研究.核科学与工程,2016,36(01):77-83.

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[18]Preliminary Safety Report(PrSR)for ITER China Helium Cooled Ceramic Breeder(HCCB)Test Blanket System[R].ITER_D_4GQFEBv2.1,2014.

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孙明,王大桂,王海霞,袁润,陈志斌,吴洁
《核科学与工程》 2018年第02期
《核科学与工程》2018年第02期文献

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