3. 核设施厂址安全评价

由天下分享时间：2024/9/1 5:12:24 加入收藏我要投稿点赞

第三章核设施厂址安全评价

1991年发布的《核电厂厂址选择安全规定》（HAF101）提出了陆上固定式反应堆核动力厂在厂址选择中在核安全方面应遵循的准则和程序。

厂址安全评价的12个相关导则， HAD01/01 地震。HAD01/02 大气弥散。HAD01/03 人口分布。HAD01/04 外部人为事件。 HAD01/05 放射性物质水利弥散。HAD01/06 水文地质。HAD01/07 查勘。HAD01/08 滨河设计基准洪水。 HAD01/09 滨海设计基准洪水。HAD01/10 极端气象。HAD01/11 设计基准热带气旋。 HAD01/12 地基安全。 2003年将先前的导则修编归纳成6个导则。

民用核设施包括，（1）核动力厂（核电厂、核热电厂、核供汽供热厂等）。（2）核动力厂以外的其他反应堆（研究堆、实验堆、临界装置等）。（3）核燃料生产、加工、贮存及后处理设施。（4）放射性废物的处理和处置设施。（5）其他需要严格监督管理的核设施。低中放废物处置场和永久储存的深地质高放废物是在核能发展和核技术利用中必须统筹考虑的工程。

第一节核电厂厂址安全评价综述

陆上固定式核电厂厂址有三种类型，（1）在一定深度的海上建造固定的漂浮式核电厂。（2）地下式核电厂。（3）地上核电厂（滨海核电厂、滨河核电厂、滨湖核电厂）。地下式核电厂与同规模的地上核电厂相比，总建造费用方面，半地下式的增加3%-4%，全地下式的增加6%-7%。

一、核电厂厂址选择和厂址安全评价

核电工程建设项目可行性研究划分为初步可行性研究和可行性研究两个阶段。

核电厂厂址选择是根据国家核安全法规标准，按照国家的能源政策、国家中长期发展规划和国家对核电建设前期工作的规定进行。

核电厂厂址选择是指为核电厂选择适合厂址的过程，包括针对有关设计基准和评定。核电厂厂址选择应避开能动断层、人口密度高及饮用水源保护区、自然保护区、风景名胜等环境敏感区。

核电厂厂址评价的主要目的是保护公众和环境免受放射性事故释放所引起的危害，同时对于核设施正常运行状态下放射性物质释放也应加以考虑。

在核设施厂址适宜性评价中，必须考虑以下几方面的因素，（1）所在区域外部事件（外部自然事件和外部人为事件）的影响。（2）释放放射性物质向人体和环境转移的厂址特征及其环境特征。（3）与实施应急措施的能力和外围地带人口风险评价及其他特征。核电厂厂址选择过程，大区域调查→几个候选厂址→鉴别优先候选厂址作为推荐场址→详细评价推荐场址。

从核电厂厂址选择过程可以看出，（1）包括内容广，厂址选择主要体现在可行性研究阶段。（2）可行性研究阶段的厂址安全评价在筛选厂址中对厂址的可接受性起决定性作用。（3）厂址安全评价贯穿厂址选择、建造、运行和退役中。

二、核电厂厂址安全评价的阶段划分

核电厂厂址安全评价通常包括以下阶段，（1）选择阶段。（2）评定阶段。（3）运行前阶段。（4）运行阶段。

评定阶段进一步划分为验证和确认两个阶段。有选择的勘察贯穿于核电厂的整个寿期。

三、核电厂厂址安全评价中考虑的主要问题

核电厂厂址安全评价中考虑的主要问题，（1）必须满足《核电厂厂址选择安全规定》中的基本准则、与外部自然事件和外部人为事件有关的危险性评价准则、确定核设施对区域潜在影响的准则和考虑人口与应急计划的准则。（2）所评价的外部事件包括外部自然事件和外部人为事件。（3）必须考虑和评价核电厂对区域的潜在影响及相关的厂址特征。（4）危险性监测。该监测必须在建造开始前着手实施并一直持续到退役。（5）质量保证。对区域的潜在影响及相关的厂址特征，包括，放射性物质的大气弥散、地表水弥撒、地下水弥散、人口分布、土地和水体的利用、环境放射性本底。

四、核电厂厂址安全评价的经验反馈

核电厂厂址安全的实践和经验反馈对不断改进核安全管理占有重要位置。

核事件起因中，虽然以外部事件为起因的核事件发生率较低，但外部事件最具有威胁性的削弱纵深防御屏障。

第二节核电厂厂址地震危险性评价

一、地震危险性评价的目的及基本要求

地震危险性评价的目的是为某一特征厂址的核电厂如何确定地震动危险性，如何评价可能影响厂址可接受性的潜在地表断层活动提供建议。

评价的基本要求，（1）都必须进行与地震和地质构造活动相关的地震动与断层活动危险性调查。（2）调查区域的大小，收集资料的类型以及调查的内容与详细程度，应根据地震构造环境的特征和复杂程序确定。（3）地震动危险性的下限值应根据不同区域地震动活动的背景水平确定，无论评价的地震危险性水平如何低，当采用某一加速度值标定SL-2级地震反应谱时，所采用的水平峰值地面加速度不得低于0.15g。（4）评价过程各阶段都应尽可能减少不确定性。（5）充分利用所有的资料、假定和模型，给出基于认知和不确定性分析的综合评价。

二、地质、地震基础知识

地球表面积5.1亿km2，其中海洋71%，陆地29%。大陆平均高度860m，地球表面最大高差可达20km 左右。地球年龄46亿年。

依据人工地震探测、大地电测测深、天然地震波传导特征等资料，将地球分为3个圈层，地壳、地幔和地核。

莫霍面，33km深，纵波6.5km/s→8.1km/s，横波3.9km/s→4.5km/s。古登堡面，2891km深，纵波13.7km/s→8.0km/s，横波不通过此界面。

由浅至深依次为，地壳→莫霍面→地幔→古登堡面→地核。

地壳平均厚度为18km。大洋地区平均7km。大陆地区地壳厚度20-80km，平均33km。地幔的上部存在一个低速层，由于它具有密度低、塑性大、粘性较低的特点，他又叫软流层（圈）。该层是地球构造运动中的软弱面（带），易产生层间滑动。在软流层上部的上地幔和地壳是构造运动所涉及的范围，亦称构造圈。地壳分为陆壳和洋壳。

地壳分为三层，上，沉积岩层。中，“花岗岩层”或“硅铝层”。下，“玄武岩层”或“硅镁层”。中下分界面称为康氏截面（康德拉面）。

地球表层（岩石圈）是由厚度大约为100~150km的巨大板块构成。

全球岩石圈可分6大板块，太平洋板块、印度洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、南极洲板块。板块间的分界线是海岭、海沟、大的褶皱山脉和裂谷与转换断层带。全球85%的地震发生在板块边界上。

把所有引起矿物、岩石的产生和破坏，从而使地壳面貌发生变化的自然作用，统称为地质作用。引起这些变化的自然动力，称为地质营力。

地质作用按其能源不同可分为内力地质作用和外力地质作用两大类。内力地质作用包括。（1）地壳运动（水平和升降）。（2）岩浆作用（喷出和侵入）。（3）变质作用（接触变质、动力变质、区域变质）。（4）地震（构造地震、火山地震、陷落地震、人工触发地震）。

外力地质作用包括。（1）风化作用（物理风化、化学风化）。（2）剥蚀作用（风、流水）。（3）搬运作用（拖曳搬运、悬浮搬运、溶解搬运）。（4）沉积作用（机械沉积、化学沉积、生物沉积）。（5）成岩作用（压固、胶结、重结晶）。

世界上90%以上的地震，都属于构造地震。构造地震是人类预防地震灾害的主要对象。据不完全统计，岩石圈每年发生地震500万次以上，其中约5万次为有感地震，能造成破坏的约1000 次，7级以上大地震只有十几次。

地震规模的大小，是由地震释放出能量大小决定的，释放出的能量越多，震级越高。一次地震时震源处释放出能量的大小，也叫地震强度，用地震震级M表示。地震震级与释放能量的关系为，lgE = 11.8 +1.5M。震源是地球内部发生地震的地方。

震源深度，震源垂直向上到地表的距离。

震中，震源上方正对着的地面。震中及其附近的地方成为震中区，也称极震区。地震波，地震时，在地球内部出现的弹性波。

地震烈度，地震对人类或人工构筑物以及地表产生实际影响的量度。

三、地质地震调查的分级及基础资料调查的内容

地震危险性分析获取的基础资料应包括，地质、地球物理、土工和地震资料、任何与评价厂址地震动、断层活动和地质灾害相关的其他信息。同等强度的地震，离厂址越远其危害程度越小。

在进行地质、地震调查时按四个级别进行。四个级别为区域、近区域、厂址附近地区和厂址区。

不同级别的调查范围及主要调查要求，

区域范围半径不小于（km） 150/320

资料获得手段出版物和非公开出版资料成图比例不小于 1:100万

近区域范围半径不小于（km） 25

资料获得手段遥感、地质、地球物理、大地测量及地震研究的成果成图比例不小于 1:10万

厂址附件范围半径不小于（km） 5

资料获得手段钻孔、槽探、物探，地质填图的测距小于 250m 成图比例不小于 1:25000

厂址地区范围半径不小于（km） 0.5

资料获得手段 1:1000

我国大型水库要求的调查半径是300km。

四、发震构造和弥散地震

区域地震构造模型是将基础资料与地震危险性计算模型连接在一起的环节，它是在区域基础资料综合分析的基础上建立的。

任何地震构造模型都包括两种类型的震源，发震构造与弥散地震。

发震构造，指控制地震孕育和发生的构造，它常显示出具有地震活动性、或者是证明历史上具有地表破裂或古地震迹象的构造。发震构造被认为在所关心的时期内可能发生宏观地震。工程地震需要解决的问题，即为发震构造的鉴别。

鉴别发震构造很大程度上取决于对关心的范围内地质和地震资料的收集详细程度和所采取的诊断与实验手段及精确程度。

从地址构造中鉴别出发震构造，通常采用的调查和研究方法有，（1）文献调查。（2）航卫片判读与解释。（3）地形地貌调查。（4）年代测定。（5）α径迹和γ射线测量。（6）断层气测量。（7）精密重力和磁力测量。（8）形变测量。（9）微震测量。（10）浅层地震勘探。（11）水下声波测量。（12）断层物质研究等。发震构造鉴别要点，发震构造的表征，弥散地震，这种地震活动具有一定级别，可据此明显判断该地震活动与构造活动密切相关，或有构造活动直接产生。弥散地震活动区又称为地震构造区。弥散地震鉴别要点，弥散地震的表征，

五、地震动的确定

对于每个核电厂，典型的做法是评价两个地震动危险性级别，即，SL-1、SL-2。不论地震危险性分析结果SL-2怎样低，所采用的设计反应谱零周期的水平峰值加速度SL-2不应小于 0.15g。与SL-2对应的超越平均概率的水平为1×10-4/年。

SL-2与美国法规中的安全停堆地震（SSE）相当，与日本核安全法规中的设计用极限地震相当。

在实际工作中SL-1取SL-2的1/2。

SL-1相当于美国法规中的运行基准地震（OBE），相当于日本的设计用最强地震。通过记录可算出震源的深度、震中距离、地震衰减情况等。

自由场地震动是指在不考虑结构和设备影响的情况下，由地震引起的、在某一给定地点发生的地震动。

确定地震动的方法，（1）利用三方向、不同阻尼的反应谱和对应的时程来表征。（2）恰当地确定SL-1、SL-2级地震动，可采用确定性和/或概率性方法分析。（3）烈度和地震资料除提供活动区地震构造资料外，还可用于评定地震动的特征-衰减、反应谱、持续时间。（4）烈度资料可用于评估历史地震的震级，烈度数据也能用于评价地震动的衰减关系。地震动的特征，地震动反应谱特征、时程特征、水平运动和垂直运动特征等。地震动的持续时间主要取决于断层破裂的长度和速度。

对于加速度的持续时间可通过以下方法确定，（1）从地震动开始至加速度下降到其峰值的5%的时间间隔。（2）全部加速度均方值积分的95至5分位数的时间间隔。（3）加速度超过0.05g时的时间间隔。

垂直向地震动取水平向地震动的2/3。

六、能动断层

如果在拟核电厂厂址处发现能动断层，这个厂址必须被排除。能动断层是指在地表或近地表处有可能产生显著位移的断层。

依照地质、地球物理、测地学或地震资料，如果具备下述特征之一的断层被认为是能动断层，（1）在晚更新世Q3（约10万年）以来有过活动。（2）与已知能动断层有构造联系。（3）与某一发震构造相关的最大潜在地震足够大且震源位于某一深度时。对能动断层的调查主要集中在厂址附近范围和厂址区域范围。

对能动断层调查时，要特别注意隐伏断层的存在，大型水库荷载、流体注入、流体抽取或其他现象导致活动的可能性。

第三节核电厂厂址安全评价中的气象事件一、气象危险性评价的基本要求

气象危险性评价的基本要求，（1）调查气象变量的极端值和罕见气象变量。（2）调查区域大小、收集材料类型、调查范围及详细程度应根据气象和地理环境特性和复杂性而定。（3）全球变暖在核电厂寿期内的影响。（4）收集资料、调查和确定的设计基准应试充分的。（5）连续收集数据，包括退役和安全封存期间。（6）制定质量保证大纲。气象变量的极限值包括，风、降水、积雪、温度和海平面。罕见气象现象包括，龙卷风、热带气旋和闪电等。

二、气象危险性评价的基本要求

气象变量极端值数据库包括厂址外气象数据和厂址现场气象观测数据两部分。

厂址外气象数据分析时间间隔为1年，开始日期最好避开一年滞洪相关气象变量循环周期的极大值或极小值。

极端最高温度气象年起点最好在冬季。反之。厂址外气象数据应最好覆盖至少30年的时间。厂址外气象数据风速标准测量高度为地面上10m。

现场气象观测，建立气象塔并设置仪器实行垂直向的风速、温度观测等。利用一年以上的观测资料获得气象变量的极端值。罕见气象现象应收集两种资料，（1）近年数据。（2）历史数据。

三、极端气象现象设计基准的确定气象参数概率分布类型

极端风耿贝尔、弗雷歇或混合型极端降雨（长期）耿贝尔

极端降雨（短期）弗雷歇或混合型极端温度耿贝尔

极端降雪耿贝尔、弗雷歇或对数-正态

极端气象设计基准确定，类型确定方法

极端风百年一遇3s阵风

极端降雨（长期） 24小时最大降水深度极端温度日最高、最低温度