AN TOÀN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

LOGO

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

ĐỀ TÀI: AN TOÀN HẠT NHÂN

GVHD: Th.s Lê Anh Đức
Nhóm thực hiện: Nhóm 5
Phan Huyền Trang-20144608
Nguyễn Duy Phú-20143446
Hoàng Xuân Chức-20140493
Nguyễn Văn Tân-20143961


Nội dung báo cáo

Nguyên tắc an toàn hạt nhân

I

II

Bảo vệ theo chiều sâu

III

IV

Phân loại an toàn hệ thống lò

Phân tích an toàn định tính

V

VI

2

Các trạng thái hoạt động của lò phản ứng

Phân tích an toàn theo xác suất


I. Nguyên tắc an toàn hạt nhân

1.

Tiêu chuẩn an toàn IAEA

. International Atomic Energy Agency (IAEA) là cơ quan năng lượng nguyên 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.

3


I. Nguyên tắc an toàn hạt nhân.

1.

Tiêu chuẩn an toàn IAEA

.
-

Cấu trúc các tiêu chuẩn an toàn của IAEA

Nguyên tắc an toàn (SF), yêu cầu an toàn chung (GRS),
hướng dẫn an toàn chung (GSG) áp dụng cho tất cả các
cơ quan hạt nhân.

-

Yêu cầu an toàn cụ thể (SRS), hướng dẫn an toàn cụ thể
(SSG) được chỉ định cho những cơ quan và những hoạt
động khác

4


I. Nguyên tắc an toàn hạt nhân

1.

Tiêu chuẩn an toàn IAEA

. Mục tiêu an toàn cơ bản.
- 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.

5


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.

6


I. Nguyên tắc an toàn hạt nhân

1. Tiêu chuẩn an toàn IAEA
. Các nguyên tắc an toàn: Gồm 10 nguyên tắc
(6) Các biện pháp về điều khiển rủi ro bức xạ phải đảm bảo rằng không một cá nhân nào có nguy cơ gây thiệt hại không chấp nhận
được.
(7) Con người và môi trường ở hiện tại và tương lai cần được bảo vệ hơn nữa khỏi những rủi ro bức xạ.

(8) Tất cả các nỗ lực thực tế cần được làm để ngăn cản và giảm thiểu những tai nạn hạt nhân và bức xạ.
(9) Phải có sự sắp xếp để chuẩn bị sẵn sàng cho trường hợp khẩn cấp và phản ứng kịp thời đối với sự cố hạt nhân và bức xạ.
(10) Các hành động bảo vệ để giảm nguy cơ bức xạ hiện hành hoặc không kiểm soát được phải được chứng minh và tối ưu hóa.

7


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

1.

8

Các trạng thái nhà máy hạt nhân


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

1.

Các trạng thái nhà máy hạt nhân

. Hoạt động bình thường ( Normal operation-NO): Là một hoạt động trong giới hạn và điều kiện cụ thể, bao gồm khởi động, vận hành
năng lượng, tắt máy, bảo trì, kiểm tra và tiếp nhiên liệu.

. Dự kiến hoạt động xảy ra (Anticipated operational occurrences-AOO): là sự 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.

. Các sự cố cơ sở về thiết kế (Design basis accident-DBA): Để chống lại các 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.

. Mở rộng điều kiện thiết kế (Design extension conditions-DEC): Một tập hợp 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.

9


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

1.

Các trạng thái nhà máy hạt nhân






Tần suất dự kiến (f)

NO: 1/năm < f.
-2
AOO: 10 /nămDBA:

+) 10
+) 10



-2
/năm
-5

-2
/năm
SA:

+) 10
+) 10

10

-4

-4
-5

/năm /năm

III. Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

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.)

11


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
+ Cho phép xác định cấu trúc, thiết bị, sự lựa chọn vật liệu

12


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 2:

Kiểm soát những sự cố bất thường trong khi vận hành với hệ 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

13


III. Bảo vệ an toàn theo chiều sâu
2. Các mức độ bảo vê theo chiều sâu
a. Các mức độ bảo vệ
- Mức độ 4: Kiểm soát khắt khe điều kiện làm việc của các thiết bị mục đích chính là để ngăn phóng xạ phát tán rộng
- Mức độ 5: Giảm thiểu hệ quả phóng xạ phát ra từ vật liệu trong quá trình xử lý sự cố:
+ Thu nhận và đánh giá thông tin về mức đọ phơi nhiễm xuát hiện
+ Có những hành động bảo vệ ngắn và dài hạn

14


III. Bảo vệ an toàn theo chiều sâu
2. Các mức độ bảo vê theo chiều sâu
a. Các mức độ an toàn

Các mức độ phòng thủ theo chiều sâu
15


III. Bảo vệ an toàn theo chiều sâu

2. Các mức độ an toàn theo chiếu sâu
b. Định hướng thiết kế của bảo vệ an toàn theo chiều sâu



Cấp độ 1: Cần có thiết kế với chất lượng cao và đáng tin cậy sử dụng công nghệ đã được kiểm chứng với tiêu chuẩn phù hợp.



Cấp độ 2: Đảm bảo hệ thống có thể ngăn ngừa những sai lêch trong quá trình vận hành và có thể khôi phục về trạng vận hành bình
thường.

16



Cấp độ 3: Hệ thống an toàn thiết kế sao cho có thể ngăn ngừa được tất cả các sự cố giả định



Cấp độ 4: Hệ thống an toàn cần có cho sự giám tai nạn nghiêm trọng

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



17

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

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

•

18

Cấp độ 5: Phả ứng trước tình trạng khẩn cấp


III. Bảo vệ an toàn theo chiều sâu
3. Chức năng của hệ an toàn trong lò








19

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.

20


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)

21


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

22


IV. Phân loại hệ an toàn trong lò

2. Các lớp an toàn

•
•

Lớp an toàn 1: Những chức năng cần thiết để ngăn ngừa thẩm họa trong trường hợp hệ thống an toàn chính không hoat động
Lớp an toàn 2: Bao gồm các chức năng

−
−
−

23

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

2. Các lớp an toàn

•

Lớp an toàn 3:

−

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

−

•

24

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

Lớp an toàn 4: Gồm những chức năng an toàn độc lập vói lớp 1,2,3 vãn tiêp tuc hoat động khi 3 lớp còn lại có vấn đề

V. Phân tích an toàn định tính

1. Mục đích :



Phân tích an toàn sẽ được thực hiện trong quá trình thiết kế và cấp giấy phép cho một nhà máy hạt nhân và cả trong suốt quá
trình hoạt động.



Thiết lập và xác nhận cơ sở thiết kế cho các hạng mục quan trọng đối
bộ nhà máy có khả năng



đáp ứng các giới hạn liều bức xạ và miễn trừ đối với từng loại điều kiện

của thực vật.

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.

25

với an toàn và chứng minh rằng thiết kế toàn