AN TOÀN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

Các mức độ bảo vệ - Mức độ 1: Ngăn ngừa sự hoạt động bất bình thường và những sự cố ngoài ý muốn bằng những thiết kế chất lượng cao trong xây dựng và vận hành + Xác định các tình huốn

ĐỀ TÀI: AN TOÀN HẠT NHÂN

Nhóm thực hiện: Nhóm 5 Phan Huyền Trang-20144608 Nguyễn Duy Phú-20143446 Hoàng Xuân Chức-20140493 Nguyễn Văn Tân-20143961

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NÔI

VIỆN KÝ THUẬT HẠT NHÂN VÀ VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG

*********************

Báo cáo môn học: Nhà máy điện hạt nhân

GVHD: Th.s Lê Anh Đức

Nội dung báo cáo

Nguyên tắc an toàn hạt nhân

I Nguyên tắc an toàn hạt nhân

1 Tiêu chuẩn an toàn IAEA

tử quốc tế thành lập 29/7/1957 với mục đích đẩy mạnh sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình và ngăn chặn việc sử dụng năng lượng nguyên tử trong mục đích quân sự.

1 Tiêu chuẩn an toàn IAEA

 Cấu trúc các tiêu chuẩn an toàn của IAEA

I Nguyên tắc an toàn hạt nhân.

cầu an toàn chung (GRS),

hướng dẫn an toàn chung (GSG)

áp dụng cho tất cả các cơ quan

I Nguyên tắc an toàn hạt nhân

1 Tiêu chuẩn an toàn IAEA

- Mục tiêu an toàn cơ bản là để bảo vệ con người và môi trường từ những ảnh hưởng có hại của bức xạ ion hóa Không vượt quá giới hạn hoạt động của các thiết bị Đảm bảo rằng các thiết bị được vận hành và hoạt động đạt được các tiêu chuẩn an toàn cao nhất Ta phải tiến hành các biện pháp:

+) Kiểm soát việc tiếp xúc phóng xạ của con người và sự thải của vật liệu phóng xạ đến môi trường.

+) Hạn chế khả năng xảy ra các sự kiện có thể dẫn đến mất kiểm soát đối với lõi lò phản ứng hạt nhận, nguồn phóng xạ hoặc bất kì nguồn phát xạ nào khác.

+) Giảm nhẹ hậu quả của các sự cố nếu như chúng xảy ra.

I Nguyên tắc an toàn hạt nhân.

1 Tiêu chuẩn an toàn IAEA

 Các nguyên tắc an toàn: Gồm 10 nguyên tắc

(1) Trách nhệm chính về an toàn là người hoặc tổ chức điều hành.

(2) Một chính phủ và khung pháp lý có hiệu quả về an toàn, bao gồm một

cơ quan quản lý độc lập phải được thành lập và duy trì.

(3) Lãnh đạo và quản lý có hiệu quả về an toàn phải được thành lập và duy trì trong các tổ chức, cơ quan và hoạt động.

(4) Những thiết bị và hoạt động mà làm tăng nguy cơ bức xạ phải mang lại

những lợi ích tổng thể.

(5) Việc bảo vệ phải được tối ưu hóa để cung cấp mức an toàn cao nhất

mà có thể đạt được một cách hợp lý.

I Nguyên tắc an toàn hạt nhân

1 Tiêu chuẩn an toàn IAEA

 Các nguyên tắc an toàn: Gồm 10 nguyên tắc

1 Các trạng thái nhà máy hạt nhân

II.Các trạng thái hoạt động của lò phản ứng HN

II.Các trạng thái hoạt động của lò phản ứng HN

1 Các trạng thái nhà máy hạt nhân

hạn và điều kiện cụ thể, bao gồm khởi động, vận hành năng lượng, tắt máy, bảo trì, kiểm tra và tiếp nhiên liệu.

sai lệch so với hoạt động bình thường mà dự kiến xảy ra một hoặc nhiều lần trong suốt thời gian hoạt động của nhà máy điện hạt nhân.

điều kiện tai nạn thì một nhà máy hạt nhân được thiết kế theo các tiêu chí thiết kế đã được thiết lập và thiệt hai về nhiên liệu và sự thải vật liệu phóng

xạ được giữ trong giới hạn cho phép.

các tai nạn vượt quá thiết kế được xem xét trong quá trình thiết kế của cơ sở theo phương pháp ước lượng tốt nhất để lưu giữ các chất phóng xạ trong giới hạn chấp nhận được Các điều kiện mở rộng thiết kế có thể bao gồm các tai nạn nghiêm trọng

II Các trạng thái hoạt động của lò phản ứng HN

1 Các trạng thái nhà máy hạt nhân

 NO: 1/năm < f.

 AOO: 10 -2 /năm<f< 1/năm.

+) 10 -4 /năm<f< 10 -2 /năm ( sự kiện

bắt đầu từ bên ngoài).

+) 10 -5 /năm<f< 10 -2 /năm ( sự kiện

bắt đầu từ bên trong).

 SA:

+) 10 -4 /năm <f ( sự kiện bắt đầu từ

bên ngoài).

1 Yêu cầu của chức năng an toàn

 Điều khiển có hiệu quả sự phản ứng chuỗi xẩy ra trong lò cũng như năng lượng dược sinh ra

 Nhiên liệu làm mát cần được đảm bảo dưới diều kiện của lò và môi trường bên ngoài, dồng thời che phủ dược toàn bộ nhiên liệu phản ứng

 Thỏa mãn sự tồn đọng của phong xa trong vât liệu (trong nhiên liệu phân hạch, chát làm mát sơ cấp và vật liệu xây dựng lò.)

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

2 Các mức độ bảo vệ theo chiều sâu

a Các mức độ bảo vệ

- Mức độ 1: Ngăn ngừa sự hoạt động bất bình thường và những sự cố

ngoài ý muốn bằng những thiết kế chất lượng cao trong xây dựng và

vận hành

+ Xác định các tình huống bình thường hoặc bất binh thường của

tình hình hoạt đọng hệ thống

+ Xem xét các hư hại bên trong và bên ngoài của hệ thống

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

2 Các mức độ bảo vệ theo chiều sâu

a Các mức độ bảo vệ

thống điều khiển, giới hạn và những biện pháp giám sát.

+ Giữ sự cài dặt hệ thông luôn trong điều kiện bình thường

+ Kiểm tra thiết bị định kỳ

+ Bảo vệ hệ thồng: Giảm năng lượng, tự động tắt lò

- Mức độ 3: Kiểm soát tai nạn để nó nằm trong phạm vi kiểm soát bằng

những kỹ thuật an toàn và quy trình xử lý tai nạn

+ Thiết lập các yêu cầu thiết kế cho hệ thống an toàn ( Độ tin cậy, tính tự

động, khả năng ngăn ngừa các tình huống sơ xuất cơ bản)

+ Xác định các quy tắc chung để xử lý trong trường hợp giả định

+ Các đặc điểm của kỹ thuật an toàn phải duy trì dược tính hiệu quả của các chướng ngại vật vật lý

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

2 Các mức độ bảo vê theo chiều sâu

Các mức độ phòng thủ theo chiều sâu

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

2 Các mức độ bảo vê theo chiều sâu

a Các mức độ an toàn

2 Các mức độ an toàn theo chiếu sâu

b Định hướng thiết kế của bảo vệ an toàn theo chiều sâu

nghệ đã được kiểm chứng với tiêu chuẩn phù hợp.

trình vận hành và có thể khôi phục về trạng vận hành bình thường.

các sự cố giả định

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

2 Các mức độ an toàn trong lò phản ứng

c Bảo vệ khi hoạt động

 Cấp độ 1: Ngăn ngừa

+ Tổ chức nhà máy, lựa chọn và đào tạo nhân viên

+ Sự hoạt động của các quá trình luôn trong điều kiện bình thường + Cài đặt, kiểm tra đặc điểm kỹ thuật của công nghệ

 Cấp độ 2: Theo dõi

+ Kiểm tra hệ thống định kỳ

+ Duy trì hệ thống ngăn ngừa

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

2 Các cấp độ an toàn trong lò phản ứng

c Bảo vệ khi hoạt động

• Cấp độ 3 : Giảm thiểu tai nạn và qá trình sự cố

• Câp độ 4: Sự kiểm soát tai nạn

+ Đẩm bảo thiết kế chịu được tai nạn

+ Ké hoạch kiểm soát bên tron cần liên két với bên ngoài

• Cấp độ 5: Phả ứng trước tình trạng khẩn cấp

3 Chức năng của hệ an toàn trong lò

 Duy trì lò trong điều kiện tát an toàn sau khi ngừng hoạt động

 Tắt lò khi càn thiết để ngăn chặn AOOs bằng cách điều khiển DBA và tắt lò giảm thiểu hâu quả

 Trao đổi nhiệt từ những hệ thống an toàn khác dến noi hạ nhiệt cuối cùng

 Đảm bảo cho các các hệ thóng cần theist đê hỗ trợ cho hệ thóng an toàn

 Ngăn chặn hoặc giới han các lỗi bất thường gây ra bởi cấu trúc hệ thống và những bô phận hợp thành

 Duy trì tính háp thụ hoàn toàn cả nhiên liệu che phủ trong vùng tâm lò

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

4 Ngăn ngừa sự phát tán phóng xạ.

a/ Dùng chất nền: Thông thường người ta sẽ dùng UO2 có dô làm giàu thâp

dược nén dới dạng viên để làm giảm khả năng phát tán phóng xạ

b/ Che phủ nhiên liệu: : Giúp duy trì hình học của nhiên liệu và ngăn ngừa

sự phát tán nhiên liệu

c/ Chất làm mát sơ cấp

d/ Che chắn vật lý: Sừ dụng các chướng ngại vật, giúp ngăn chặn sớm các

tình huông mát kiểm soát

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

Chú ý

− Sau khi dập lò vẫn tồn tại một lượng lớn phóng xạ thải trong một thời gian

dài sau đó, hệ thống an toàn khi bố trí cần tính đến điều này

− Hệ thống an toàn hoạt động hiệu quả là khi hiệu suất làm mát tâm lò là lớn

và phóng xạ từ vật liệu giảm phù hợp theo thời gian

− Ý tưởng về việc đặt vật liệu che chắn giữa nhiên liệu và môi trường đã được

phát triển từ những lò thương mại đầu tiên tuy nhiên để phương phát đạt

hiệu quả cần kết hợp nó với những phương pháp an toàn khác

− Hệ thống ngăn cách trong lò PWR

+ Chất nền (Fuel matrix)

+ Chất che phủ ((Fuel cladding)

+ Chất làm mát vùng hoạt lò

(Reactor coolant pressure boundary)

+ Ngăn cách sơ cấp (Primary Containment)

III Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

IV: Phân loại hệ an toàn trong lò

1 Tổng quan

 Những chức năng an toàn cung cấp những đều kiện tướng ứng để định

hướng cho sự an toàn cần thiết theo tiêu chuẩn SSC (Hệ thống, cấu trúc và

vât liệu )

 Các lớp an tòa có thê dược tạo nên từ những chức năng an toàn

 Xếp hạng, đánh giá chức năng a toàn dựa trên độ nghiệm trọng của sự cố

2 Các lớp an toàn

trường hợp hệ thống an toàn chính không hoat động

− Cần thiết để giảm thiểu hậu quả của tai nạn

− Ngăn ngừa AOOs bằng việc diều khiển điều kiện tai nạn

− Bao gồm những phần cáu tạo nên RCS

IV Phân loại hệ an toàn trong lò

IV Phân loại hệ an toàn trong lò

2 Các lớp an toàn

− Gòm các chức năng góp phần hỗ trợ các chức năng của lớp an toàn 1

và 2

− Các chức năng an toàn cần thiết để ngăn chặn phơi nhiễm phóng xạ ra

ngoài môi trường va trên cơ thể người do nguồn bên ngoài RCS

− Các chức năng an toan kiểm soát phóng xạ trong mọt thời gian dai hơn các chức năng an oàn ở lớp 1 và 2

 Các phân tích an toàn định tính nên đề cập đến hoạt động của nhà máy ở các trạng thái xác định cụ thể trước và các điều kiện tai nạn

-> Đánh giá sự phù hợp của thiết kế

V Phân tích an toàn định tính

2 Phân tích an toàn định tính bao gồm:

 Xác định các giới hạn và điều kiện hoạt động phù hợp với các giả định thiết kế

 Tính chất của các PIEs phù hợp với thiết kế nhà máy và vị trí của nó

 Phân tích và đánh giá chuỗi sự kiện phát sinh từ các PIEs

 So sánh các kết quả phân tích với tiêu chí chấp nhận X quang và giới hạn thiết kế

 Thiết lập và xác nhận cơ sở thiết kế

V Phân tích an toàn định tính

3 Lĩnh vực ứng dụng:

 Thiết kế của các nhà máy điện hạt nhân

 Phân tích an toàn cho mục đích cấp phép, kể cả giấy phép sửa đổi

 Đánh giá bởi cơ quan quản lý các báo cáo phân tích an toàn

 Phân tích sự cố từ kinh nghiệm vận hành

 Phát triển và duy trì các quy trình vận hành khẩn cấp và thủ tục quản lý tai nạn

V Phân tích an toàn định tính

4 Mục tiêu phân tích định tính với các dạng nhà máy khác nhau:

(1) Hoạt động bình thường (NO): để chứng minh rằng hoạt động bình

thường có thể được thực hiện an toàn, với liều lượng chấp nhận đối với người lao động và người dân, và với các thông số có thể chấp nhận được, các thông

số nhà máy có thể được giữ trong giới hạn chấp nhận được và cung cấp

thông tin để xây dựng các phương pháp

(2) Sự xảy ra các hoạt động dự kiến (AOO): các loại PIEs có thể sẽ xảy ra

một lần trong suốt quá trình (tần suất> 10-2 / năm) Và để thể hiện sự chắc chắn của thiết kế, hệ thống an toàn có thể đáp ứng được thách thức an

V Phân tích an toàn định tính

4 Mục tiêu phân tích định tính với các dạng nhà máy khác

nhau:

(3) Khái lược các sự cố cơ bản (DBA): để chứng minh rằng trong trường

hợp các PIEs có xác suất > / năm, các chức năng an toàn cơ bản (tắt máy phản ứng, loại bỏ nhiệt từ lõi và ngăn ngừa sự phóng thích đáng kể) được duy trì

 Một số sự cố có thể được xem xét vì lý do lịch sử hoặc pháp lý, ví dụ: ống nước làm mát lớn hoặc đường dây hơi nước nghỉ

 Khả năng hoạt động của lò phản ứng sau khi DBA không được yêu cầu

 Đánh giá dựa trên tiêu chí chấp nhận

(4) Ngoài các sự số cơ bản (BDBA): phân tích được tiến hành trên cơ sở

ước tính tốt nhất với sự cân nhắc của sự không chắc chắn

− Không có tiêu chuẩn chấp nhận được xác định rõ ràng

− Mục tiêu: để xác định BDBAs có thể dẫn đến tai nạn nghiêm trọng làm

cơ sở phân tích an toàn theo xác suất (PSA)

  

V Phân tích an toàn định tính

5 Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

 Một loại yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE) là một "sự cố được xác định dẫn đến sự xuất hiện hoạt động dự kiến (AOO) hoặc tình trạng tai nạn và hậu quả của nó."

 Tất cả các phân tích an toàn, định tính hoặc xác suất, bắt đầu với định

nghĩa của một bộ PIEs

− PIEs bao gồm tất cả các kinh nghiệm gắn với các sự cố có nguồn gốc

đáng tin cậy của hệ thống nhà máy hạt nhân, cùng với những sai của con người

− Các sự kiện có xác suất rất thấp và những hậu quả rất thấp

− Bộ PIE nên bao gồm các sự cố bắt đầu từ bên trong và bên ngoài

V Phân tích an toàn định tính

5 Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

 PIEs có thể được xác định từ nhiều nguồn khác nhau:

− Các kỹ thuật phân tích chính thức, chẳng hạn như các cơ chế còn

thiếu sót và phân tích các hiệu ứng, hoặc các mối nguy hiểm và phân tích hoạt động

− Danh mục PIE được phát triển cho các nhà máy tương tự nhau

− Kinh nghiệm vận hành với các nhà máy khác.

− Thẩm định kỹ thuật.

V Phân tích an toàn định tính

5. Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

A.  Phân loại PIEs:

 PIE ở bên trong nhà máy hay có nguồn gốc bên ngoài:

− Sự cố nội bộ - các PIEs phát sinh do lỗi của hệ thống, kết cấu, hoặc

các thành phần bên trong nhà máy, hoặc do lỗi của con người, và là một thách thức đối với các hệ thống an toàn nội bộ

− Các sự kiện bên ngoài - các PIEs phát sinh từ các điều kiện bên

ngoài nhà máy, như hiện tượng tự nhiên hoặc các sự kiện do con người gây ra ngoài và gây ra thách thức đối với thiết bị an toàn hoặc do

V Phân tích an toàn định tính

5 Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

A Phân loại PIEs:

 PIE được coi là AOO, DBA, BDBA:

− Phân loại dựa trên ước tính khả năng xảy ra PIE, và ước tính mức độ

nghiêm trọng của thách thức đối với các hệ thống an toàn

− Việc phân loại ban đầu phải được sửa đổi dựa trên kết quả phân tích

và lặp lại với thiết kế

 PIE theo các điều kiện nhà máy hạt nhân:

 Vận hành năng lượng

 Thay đổi động năng

 Dập lò

 Xử lý nhiên liệu – nạp nhiên liệu

 Điều kiện bên ngoài

V Phân tích an toàn định tính

5 Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

B Sự cố bắt đầu từ bên trong

 Các chức năng an toàn cơ bản có thể bị đe doạ bởi các loại sự kiện nội

bộ sau đây:

− Tăng hoặc giảm sự thoát nhiệt từ hệ thống làm mát lò phản ứng;

− Tăng hoặc giảm lượng nước làm mát lò phản ứng;

− Tăng hoặc giảm áp suất hệ thống làm mát lò phản ứng;

− Tăng hoặc giảm lượng hàng tồn kho làm mát của lò phản ứng, kể cả

V Phân tích an toàn định tính

5 Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

B Sự cố bắt đầu từ bên trong

 Ngoài ra, cần xem xét các sự kiện gây ra phóng xạ radionuclides từ hệ

thống hoặc thành phần, không nhất thiết phải phù hợp với một trong các loại trên

 Xem xét các hậu quả của lỗi của con người:

− Bảo dưỡng sai

− Cài đặt hoặc hiệu chuẩn không chính xác

− Hành động của nhà điều hành không chính xác

 Bao gồm các vụ hỏa hoạn, nổ, lũ lụt có thể gây ra sự thất bại của thiết bị an toàn

V Phân tích an toàn định tính

5 Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

C Nhận biết sự cố bắt đầu từ bên ngoài

 Các yếu tố tự nhiên và con người cần được xem xét

 Đối với các sự kiện tự nhiên cần xem xét:

− Lịch sử địa chấn của khu vực, và ước tính địa chất về khả năng và cường độ của động đất;

− Khí tượng của khu vực, đặc biệt là khả năng lốc xoáy, bão, lốc, lửa, nhiệt độ cao hoặc thấp, lượng tuyết rơi cực kỳ, và tương tự;

− Tính dễ bị tổn thương do ngập lụt tại khu vực do mực nước sông cao

hoặc seiches trong hồ

− Vị trí của địa điểm liên quan đến các mô hình bay máy bay, đường sắt

V PHÂN TÍCH AN TOÀN ĐỊNH TÍNH

5 Yêu cầu khi sự cố bắt đầu (PIE)

D PIEs trong Sự xảy ra các hoạt động dự kiến (AOO)

 Các AOO bao gồm các PIE dẫn đến các điều kiện vượt quá giới hạn của hoạt động bình thường - nghiêm trọng hơn các giai đoạn điều chỉnh

 AOO có thể có khả năng thách thức hệ thống an toàn, nhưng nói chung phải được xử lý bởi hệ thống kiểm soát mà không cần hệ thống an toàn hoạt động

 Một hoặc nhiều bộ AOOs dự kiến sẽ xảy ra trong suốt thời gian của một nhà máy

 Tần suất ngầm định của lệnh từ 10-2 / năm trở lên