  点击图片查看原图 |
|
沈鸿钧
（国家电力公司苏州热工研究所，江苏苏州 215004）
摘 要： 从分析事件发生概率的角度（不对放射性后果作评价）介绍了一种判断是否需在滨海核电厂设计中考虑核电厂厂址附近航线上油气船只在发生不测期间所运输物品发生爆炸对核电厂安全的不利影响的方法，该方法已在岭澳核电站的安全分析中得到应用。
关键词： 核电厂 船运事故 概率方法
Abstract：The probability analysis method, which does not consider the radioactive consequences, is introduced in this report to determine whether it is necessary in the design of NPP to consider the unfavorable impacts that the nearby explosion events during sea transportation have on the NPP. This analysis method has been applied in the nuclear safety analysis for Ling'ao Nuclear Power Station.
Key words：Nuclear power plant Transportation event Probability assessment method
核安全导则HAF0105（核电厂厂址选择的外部人为事件）对核电厂厂址的外部人为事件的安全性提出了必须满足的要求。其描述的核电厂厂址的外部人为事件包括厂址附近航线上油气船只在发生不测期间所运输物品发生的爆炸。
对外部人为事件的筛选一般考虑如下几个方面的因素：一是事件发生概率是否足够小；二是事件发生后安全重要物项破坏的概率是否足够小；三是安全重要物项破坏引起的不能接受的放射性后果的概率是否足够小；四是（二）及（三）两项概率的乘积是否足够小。
本文从分析事件发生概率的角度（不对放射性后果作评价）判断是否需在滨海核电厂设计中考虑核电厂厂址附近航线上油气船只在发生不测期间所运输物品发生爆炸对核电厂安全的不利影响。HAF0105将每堆年10-7作为具有严重放射性后果的影响事件概率值的可接受的限值，该值作为筛选概率水平的保守值。
1 计算条件
厂址附近航线上油气船只漂移爆炸的影响分析主要考虑以下几个方面的条件。
1.1 厂址条件
计算所考虑的厂址条件主要包括三部分的内容：一是气象数据，二是海运条件，三是水文数据。这些条件在厂址选择过程中均需进行调研。
气象条件主要包括厂址附近风速风向的数据。风向数据一般选用厂址附近年风玫瑰图，用于确定船只在失事后向核电厂漂移的概率。而风速数据则选用厂址附近年度风速分布，用于确定在风浪作用下失事船只可以漂到核电厂附近水域的概率。
海运条件主要包括厂址附近海域的航线分布及航线上主要油气船只的特性。航线分布主要指航线同核电厂之间的距离、航线上主要油气船只的运输装载量及航线繁忙程度，而油气船只的特性主要指船只的吨位、舱容以及吃水深度。
水文数据主要包括海流特性及厂址附近海域的水深。综合风速风向数据及船只特性，海流特性用于计算失事船只可以漂到核电厂附近水域的概率，而厂址附近海域的水深数据则用于区分哪类船只可以漂到核电厂附近水域。
1.2 初始条件
本文所讲的初始条件指航线上发生油气船只漂移的概率及失事油气船只在核电厂附近水域由于搁浅或撞岸等原因而发生爆炸的概率。
前者可由两种不同方法确定，一种是如果具体了解航线上不同类型船只的分布及运输频繁程度，根据每一种船只的失事漂移概率进行计算；另外一种方法是根据统计的航线长度及航线年失事船只数目来确定单位距离航线上发生船只失事漂移的概率。出自对海运数据收集的考虑，本文基于后一种方法进行分析。
后者是指失事船只漂移后由于搁浅或撞岸等原因发生爆炸的概率。一般而言，失事船只漂移速度较慢，在发生搁浅或撞岸等情况下，很少发生结构损坏的情形。根据法国海洋保险中央委员会所做的研究，在1965至1974年，121艘船只撞岸后，仅一艘发生了爆炸。
1.3 安全相关构筑物的选取
爆炸对核电厂产生不利影响的主要方式是压力波、地面震动和飞射物。对于船运事故引起的爆炸事件一般主要考虑压力波的影响。
由于本文所进行的概率分析主要用于确定核电厂设计中是否要考虑厂址附近航线上油气船只在发生不测事件后漂移至核电厂附近水域并发生爆炸的情况，因此首先要了解核电厂对爆炸影响的基本设防要求及有关安全相关构筑物的布置。
由于压力波的影响是船运事故爆炸对核电厂的主要影响方式，因此核电厂防龙卷风的措施可作为计算分析的参考对象。考虑核电厂的一般布置要求，泵房可选择作为计算分析的对象，其原因是爆炸产生的压力波强度随距离而衰减而一般在布置中泵房距离海域最近。
2 计算流程
根据HAF0105的规定，本文所进行的是核电厂厂址附近海域出现油气船只发生不测事故漂至核电厂附近水域并且产生影响核电厂安全设计的爆炸的概率计算，该计算利用厂址附近海域的航线长度进行数值积分得出漂移爆炸概率Pd：
其中：
PE： 船只搁浅或撞岸后发生爆炸的概率
PA：单位长度航线上发生船只失事的概率
PHS：在船只失事后一定时间内，失事船只可漂至核电厂附近水域的概率
PRD：船只失事后漂向核电厂的概率
L：计算考虑的核电厂附近海域的航线长度
下面就PRD、PHS的计算进行具体说明。
（1）船只失事后漂向核电厂的概率PRD
前面已描述了计算所考虑的安全相关构筑物（如泵房）的选取，在此过程中确定了计算所考虑的构筑物超压设计值。
HAF0105推荐了超压安全距离的计算公式：
其中：
R：超压安全距离（如船只在距离构筑物超过R之外发生爆炸，对构筑物不构成威胁）
λ：修正系数，同构筑物超压设计值有关
m：爆炸物当量质量。
爆炸物当量质量m同船只舱位有关，而船只舱位同船只的运输吨位有关，同时吨位的选择需考虑厂址附近水域的水深情况。
在确定超压安全距离R之后，在结合所选择的安全相关构筑物的尺寸及安全相关构筑物同核电厂堤岸之间的距离确定危险堤岸长度。所谓危险堤岸长度是指油气船只如漂至该堤岸位置，其可能发生的爆炸对所选择的安全相关构筑物会产生不利影响。
如航线上某一位置发生船运事故，该船漂向核电厂的概率即为从失事位置漂向危险堤岸的概率(即扇形占圆周的比例）。该数据需根据失事位置同核电厂的相对位置考虑风向分布的修正，即根据风玫瑰图及相对方位修正扇形占圆周的比例。
（2）失事船只可漂到核电厂附近水域的概率PHS
油气船只的爆炸是否对核电厂产生不利影响同时取决于失事船只是否能从一定时间内从失事位置漂到核电厂附近水域。
在计算分析中考虑船只在一定时间内完全失去操作性并漂向核电厂，根据此假设可计算出船只从失事位置漂移至核电厂附近水域所需的最小漂移速度VC。在计算中首先考虑风浪的作用，根据VC计算相应的最低风速要求W。漂移速度、风速、有效浪高之间的关系如下：
其中：
KH是波浪的影响系数，同船只的特性有关
HS是有效波高
KW是风速影响系数，同船只的特性有关。
根据香港皇家天文台的技术报告（No.36），波高同风速之间的关系为：
根据这些方程可求解出最低要求风速。如果厂址附近海域的海流对漂移有明显的作用，则需考虑海流的影响，结合海流的影响计算最低要求风速。
在确定最低风速要求后，可根据厂址附近的风速分布计算船只失事后可漂到核电厂附近的概率。
3 结束语
本文根据HAF0105的要求所进行的核电厂厂址附近海域发生船运事故后失事船只漂至核电厂附近水域并发生影响核电厂安全设计的爆炸的概率分析用于计算可能影响核电厂距离堤岸最近的安全相关构筑物的事故发生概率，但并不进一步分析核电厂在出现该初始外部事件后的放射性事故后果，一般应用于保守地筛选核电厂在设计中考虑的外部事件。上述计算方法已在岭澳核电站的安全分析中得到应用。
