RASCAL程序嚴重事故源項計算方法研究及應用

閆瑾+康雅凝+龍亮+劉新建+薛娜

【摘 要】福島事故發生后，NRC通過研究發現RASCAL 4版本不能滿足長期廠外斷電（LTSBO）事故源項的計算要求，并在RASCAL4.3.1版本中加入了針對LTSBO事故的源項計算方法。應用RASCAL 4.3.1程序，建立了某電廠機組的LTSBO事故和LOCA事故模型，計算了兩種事故工況下釋放到環境的源項及距電廠中心不同距離處的公眾受到的劑量，并對兩種事故工況下的計算結果進行對比分析。研究結果表明：（1）8小時后，與LOCA事故相比，LTSBO事故下釋放到環境的碘和其他核素的活度較大，惰性氣體的活度較小；（2）LTSBO事故下的有效劑量和甲狀腺當量劑量均大于LOCA事故。因此，使用針對LTSBO事故序列的源項計算方法能夠更加準確的反映LTSBO事故后果。

【關鍵詞】RASCAL；LTSBO；LOCA；嚴重事故；源項

中圖分類號： TM623 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）35-0008-003

Study and Application of Severe Accidents Source Term Method in RASCAL

YAN Jin KANG Ya-ning LONG Liang LIU Xin-jian XUE Na

（China Nuclear Power Engineering Co. Ltd.， Beijing 100080， China）

【Abstract】After Fukushima accident， NRC found that RASCAL 4 version cannot meet the demand of the calculation of LTSBO， and add the source term calculation method under LTSBO accident sequence to RASCAL. RASCAL 4.3.1 was applied for modeling LTSBO and LOCA accident， and source term released to environment and dose of different distance far away from the center of the site was calculated. Besides， the results of LTSBO and LOCA was compared and analyzed. Results show that： （1） 8 hours later， the release activity of iodine and other nuclide under LTSBO was larger than the activity under LOCA， but the release activity of noble gas was smaller； （2） The total effective dose equivalent （TEDE） and thyroid committed equivalent dose（CED） under LTSBO was larger than the doses under LOCA. Consequently， it is necessary to use the calculation method of source term under LTSBO accident， which will reflect the accident consequence more accurately.

【Key words】RASCAL； LTSBO； LOCA； Severe accident； Source term

福島事故發生后，美國NRC通過一系列調查研究發現，RASCAL 4版本中沒有針對長期廠外斷電（Long-term station blackout， 簡稱LTSBO）事故的源項。LTSBO事故序列是由導致失去廠外電源的外部事件引發的事故。在這種事故情況下，反應堆如期停堆，但是柴油發電機失效，無法提供交流電源。反應堆冷卻系統在直流電源下持續了幾個小時。最終，場內電源耗盡，失去冷卻，反應堆冷卻劑系統逐漸沸騰。與RASCAL 4源項計算中所參考的失水事故（Loss-of-coolant accident， 簡稱LOCA）的事故進程相比，LTSBO事故下冷卻劑喪失在事故發生幾個小時后開始，而LOCA事故下，從發生破口到冷卻劑喪失只有幾秒或幾分鐘的時間，因而LTSBO事故下堆芯的釋放的延遲時間較LOCA事故長[1]。因此，需要針對LTSBO這類事故給出合適的事故源項。

目前國內關于RASCAL程序的研究基本還處于消化吸收的階段。文獻[2]中介紹了RASCAL 4版本的計算原理及使用方法，并以具體算例給出了計算結果[2]。NRC發布的4.3.1版本較RASCAL4版本有較大改進，增加了LTSBO釋放類型選項用于計算此類事故源項。為了說明LTSBO事故源項和后果與LOCA事故之間的差異，以及使用LTSBO事故源項的必要性，本文首先研究了RASCAL4.3.1的LTSBO事故和LOCA事故源項計算方法，計算了某電廠在LTSBO事故與LOCA事故下釋放到環境的源項，并將計算結果進行對比分析，研究了LTSBO事故源項與LOCA事故源項的差異。

1 RASCAL簡介

RASCAL程序（Radiological Assessment System for Consequence Analysis）是由美國NRC開發并由NRC的應急操作中心使用的應急響應和后果評價工具，主要用于在應急響應期間對放射性劑量進行獨立預測評估。該程序可以基于電廠和環境條件評估源項、大氣輸運、劑量對事故后果進行評價，可以評估核電廠、乏燃料池、燃料循環廠等的劑量后果。該程序主要應用于應急行動的早期決策。[1]endprint