[科普中国]-核燃料循环设施

背景

我国核电的大发展，促进了铀矿冶、元件制造、铀转化、铀浓缩、后处理等工程项目的建设。这些设施不同于一般的建筑设施，它内部贮存或加工着大量的放射性物质和化学危险性物质，一旦这些物质发生释放，后果会不堪设想，因此核设施的安全得到了越来越多的关注。

我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，地震灾害时有发生。为防范自然灾害，通过设计和建造中采取适当的措施可降低和抵御灾害造成的影响，保证核设施的安全。

目前，我国对核动力厂的设计、建造有一系列的可达到总的安全规定的设计准则、设计方法和评价方法的标准。但对其他核燃料循环设施没有相应的有关安全设计和评价的标准，给设计、运行生产和安全监管带来了一定的困难和不便。

标准的选择与确定对工程设计单位和业主单位来说是非常重要的环节，合理正确的标准将直接影响工程的投资、进度和安全。如不认真对待这些问题，将给核燃料循环建设工程的安全性、经济性带来潜在隐患。

我国核燃料循环工程建设的迅速发展，要求有相应的标准、规范进行指导，但要真正建立起一套简合我国国情、完整配套的与国际接轨的核燃料循环工程标准体系，是一顶复杂的、难度非常大的工程。不但需要付出长期的努力，同时还要有专项资金的支持1。

应对自然灾害采用标准核燃料循环设施设计中采用标准核设施的安全，要求设施在选址、设计、建造和运行后能保障公众、社会和环境免受放射性物质失控释放的影响。自然灾害(主要指地震、风、洪水等)是核设施防护需考虑的主要因素，因此需要采用适当的设计规定以保证在这些事件发生肘有适当的安全裕量。

核燃料循环设施涉及种类多，对公众、社会和环境所产生的影响也大不相同。我国目前对非核动力厂的核设施设计没有相应的标准，国际上也没有统一的规范，而目各国的做法也不尽相同。我因在设计这类设施肘，对于放射性风险相对低的设施如：铀转化工厂、铂浓缩工厂、元件厂等所采用的标准大都为民用标准，而对放射性及化学污染风险相对较高的乏燃料后处理厂，其主要厂房设计采用的是核电标准2。

（1）抗震设计

核燃料设施抗震设计首要的是确定设计基准地震，确定设计基准地震的一种普遍方法是在假定历史上发生的最强烈的地震的基础上适当加强，以便获得设计厂房的波谱(频率和加速度之间的关系)。

（2）风荷载设计

核燃料循环设施必须设计成能抵抗设计基准极端天气情况，用来设计或评估核燃料循环设施受影响的典型极端天气情况是风荷载，龙卷风等。

风荷载取决于工厂所在地的气象条件，建筑物的设计必须满足特定的规程。

铀转化工厂、铀浓缩工厂、元件厂在设计中，风荷载是根据(建筑结构荷载规范)(GB 5009—2001)，通过计算来确定作用在建筑物表面的基本风压值。乏燃料后处理厂主要工艺厂完依据《核电厂厂址选择的极端气象事件》(HAD 101/10)确定风荷载。

（3）洪水设计

设计核燃料循环设施时必须把洪水考虑进去。

对付洪水危害有两种方法：

一是考虑历史上记录的最高洪水水位，然后在足够高的海拔上建立核设施以免置受洪水灾害；

二是设计能抵抗堤坝倒塌后水波冲击的建筑物。

在这种情况下，设备特别是贮存核燃料的贮槽，必须设计成能预防任何临界事故。铀转化工厂、铀浓缩工厂、元件厂洪水设计是通过对厂址处的水文地质环境调查，获得水位的基本数据，并依据《防洪标准)(GB 50201—94)中取多少年一遇的最高洪水水位考虑。同时还要考虑排水，排水设计依据《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)进行设计。

乏燃料后处理厂主要工艺厂房洪水设计按照核电相关标准设计2。

厂址特征评价采用标准核安全要求对厂址特征进行评价，主要针对潜在的自然事件(地震、洪水、龙卷风等)和外部人为事件(飞机坠毁、爆炸等)进行评价，用以确定设计中应考虑的各种最严重的自然灾害和外部人为事件的设计参数。

目前我国厂址特征评价方面的标准大部分针对的是核动力厂的安全导则，这些导则比较全面地包含了地质、水文、气象等方面内容，如HAD 101/07《核电厂厂址查勘》(1989年11月28日国家核安全局批准发布)；HAD 101/01《核电厂厂址选择中的地震问题》(1994年修订)；HAD 101/06《核电厂厂址选择与水文地质的关系》(1991年4月26日国家核安全局批准发布)；HAD l01/08《滨河核电厂厂址设计基准洪水的确定》(1989年7目12日国家核安全局批准发布)HADl01/10《核电厂厂址选择的极端气象拿附(1991年4月26日国家核安全局批准发布)等。

2006年5月国家环境保护总局核安全管理司发布《核设施厂址评价安全规定》，该规定试用于陆上固定式核动力厂和研究堆，以及核燃料循环设施(包括但不限于铀浓缩工厂、核燃料加工厂、独立的乏燃料贮存设施和核燃料后处理厂)。

核燃料循环中乏燃料贮存设施、核燃料后处理工程的厂址评价目前主要是参照以上核电导则进行，其他核燃料循环工程如铀浓缩工厂、核燃料加工厂在结合以上导则的同时结合民用标准《工程场地地震安全性评价》(GB 17741—2005)等进行2。

运行阶段安全管理的要求运行单位的结构及责任运行单位要时设施的安全运行负全表。运行单位要建立与安全运行相关的管理机构和必要的管理层次。这些管理机构和管理层次要涵盖有关运行安全的所有方面掐如：检修、辐射防护、临界安全、质量保证、工业安全、化学安全和相关支持、服务等。运行单位要对设计中所有与安全相关的变动员表层时设施与安全相关的备方面的变化负责3。

接口管理运行单位要保证内部台部门责任边界清晰层建立沟通渠道。要明确告部门安全的相互接口。

操作指导要根据安全分析、试验和操作经验确定操作限值和条件，以明确安全操作边界。如果装置有所变化安全分析内容、操作限值和操作程序也要相应变化。批准的、书面的程序要作为操作人员处理预期事件和事故的基础。

操作指导书要由运行单位与设计单位和设备制造商共同制订。操作指导书要洁楚地描述操作的方法包括所有确保满足运行限值和条伙0LC)的检查、检验、校对、探测和其它监测方式。要使操作人员掌握操作指导书和操作程序的安全意义。

操作指导书和操作程序要定期复审和更新。要使使用音能根据需要方便地看到操作指导书和操作程序。

凡是操作规程中重要的偏差要指明并寻找造成偏差的原因，以避免再次发生。如果偏差导致操作限值与条件的变化还要通知审管当局。

操作规程要包合非正常情况后设施恢复正常和停运的作业指导。

如果某操作不在操作规程中层先补充经审核批准、人员追加培训后方可实施3。

运行阶段应急准备的要求运行单位要制订应急计划。应急计划内容要包括：

(1)有关场内指挥人员和与场外组织联系人员的规定；

(2)发布进入应急状态的条件列明授权发布应急状恋人员应他的工作或职责；个人和责任部门对警报如何响应应有准确描述；

(3)场内、外放射性条件的评估的安排；

(4)使受电离辐射人员受照最小化和保证伤员医疗处置的有关规定；

(5)对设施的状态和现场所采取的行动进行评估，以限制放射性物质的污染和污染物的扩散；

(6)指挥通讯联系系统包括相关器材和联系过程的说明；

(7)应急设备的详细目录存放于随时可取的专门位置；

(8)各人和组织采取的行动应包括在计划实施细则中；

(9)宣布终止应急状态的规定。

应急计划应按需要考虑台种紧急情况，包括核和非核危害同时存在的情况。如：发生在现场的与放射性污染有关的火灾，或有毒的令人窒息的气体与放射性污染结合的情况。

在应急事件中，在现场的所有人都应能够有信息渠道与之联系。应急计划应在运行投产前通过演习来检验。

在运行中应定期地进行应急演习，其中一些应由规定的部门在现场见证。有些演练应进行整合应包括尽可能多的相关部门参加。应急计划顶根据演习获得的经验进行审查和更新。

在应急状态下使用的仪器、工县、设备、文件和通讯系统顶保持有效，并应维护使之处于可良好运行的状态下，即使在那种不太可能发生的情况或在预期的事故情况下也不应失效3。