李洪輝，趙帥維，賈梅蘭，李鵬，劉偉，孫慶紅

（1.中國輻射防護(hù)研究院，太原030006；2.太原科技大學(xué)，太原030024）

高放廢物地質(zhì)處置FEPs清單篩選與景象開發(fā)初步研究

李洪輝1，趙帥維1，賈梅蘭1，李鵬2，劉偉1，孫慶紅1

（1.中國輻射防護(hù)研究院，太原030006；2.太原科技大學(xué)，太原030024）

景象開發(fā)是高放廢物地質(zhì)處置安全評(píng)價(jià)中必不可少的關(guān)鍵步驟，景象開發(fā)過程中首先要考慮所有可能影響將來處置庫性能的特征、事件和過程（FEPs），并對(duì)所有的FEPs進(jìn)行分類、篩選分組，形成景象。介紹了國際上景象開發(fā)過程中的FEPs建立與篩選方法以及FEPs清單開發(fā)的實(shí)踐；為我國高放廢物地質(zhì)處置規(guī)劃選址階段的FEPs清單建立與篩選以及景象分析提供參考。

高放廢物；景象；安全評(píng)價(jià)

高放廢物安全處置是當(dāng)前核能發(fā)展和核技術(shù)利用面臨的突出問題之一，也是放射性廢物管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。地質(zhì)處置被認(rèn)為是最具有工程前景的處置方案，“地質(zhì)處置”是指在位于地下穩(wěn)定地質(zhì)建造中（通常在地表以下數(shù)百米或更深處）的設(shè)施中進(jìn)行固體放射性廢物處置，以使廢物中的放射性核素與生物圈長期隔離。它是以放射性核素的包容、阻滯為核心內(nèi)容，以多重屏障（包括廢物體、包裝容器、緩沖回填材料和處置圍巖）為主要手段，以及萬年以上公眾健康和環(huán)境保護(hù)為基本安全目標(biāo)的極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

安全評(píng)價(jià)技術(shù)是高放廢物處置技術(shù)研發(fā)的重要組成部分，是高放廢物地質(zhì)處置的難點(diǎn)技術(shù)之一。安全評(píng)價(jià)對(duì)于高放廢物地質(zhì)處置的作用可以概括為：國家審批的先決條件，公眾接受的說理基礎(chǔ)，與核電安全媲美的廢物安全系統(tǒng)工程的形象標(biāo)志，科技攻關(guān)中多學(xué)科內(nèi)在連接的紐帶，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的多重屏障系統(tǒng)整體優(yōu)化的手段，確定系統(tǒng)各組成部分性能要求的依據(jù)。

與安全評(píng)價(jià)相關(guān)的影響因素的識(shí)別的第一步是建立檢查清單，近年來經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織核能機(jī)構(gòu)（OECD/NEA以下簡稱NEA）已經(jīng)建立了特征、事件、過程（FEPs）的國際數(shù)據(jù)庫。為了開發(fā)合適的景象清單，天然的FEPs與處置場(chǎng)所相關(guān)的FEPs都要考慮。筆者主要介紹世界各國FEPs清單、景象開發(fā)方法與實(shí)踐［1-6］，為我國的FEPs數(shù)據(jù)庫的建立及景象開發(fā)提供參考。

關(guān)于FEPs清單，NEA的FEPs國際清單是目前國際上可獲得的最全面的清單，總結(jié)了加拿大原子能公司（AECL）、瑞士國家放射性廢物處置聯(lián)合體（Nagra）、瑞典放射性廢物管理公司（SKB）的乏燃料項(xiàng)目、英國Nirex有限公司的低中放廢物項(xiàng)目和美國能源部（DOE）的WIPP項(xiàng)目中考慮的FEPs［1-4］。國際FEPs清單的最新版本包含1 671個(gè)FEPs（最初包含1 261個(gè)FEPs，版本1.2包含1 418個(gè)FEPs，最新的版本2.1包含1 671個(gè)FEPs），針對(duì)的處置圍巖，包括結(jié)晶巖和黏土巖，可以作為各國開發(fā)相應(yīng)FEPs的借鑒和參考。隨著高放廢物地質(zhì)處置項(xiàng)目的進(jìn)展，瑞典SKB分別針對(duì)《乏燃料深地質(zhì)處置的安全報(bào)告－處置庫關(guān)閉后的安全評(píng)價(jià)》（SR-97）、《乏燃料最終處置長期安全報(bào)告》（SR-Can）和《乏燃料Forsmark最終處置場(chǎng)長期安全報(bào)告》（SR-Site）項(xiàng)目建立了FEPs數(shù)據(jù)庫，最新的SR-Site FEP數(shù)據(jù)庫共有407個(gè)FEP記錄，考慮的圍巖為花崗巖。美國Sandia國家實(shí)驗(yàn)室利用與NEA相同的軟件開發(fā)了數(shù)據(jù)庫Claris Filemaker Pro Version 4.0，現(xiàn)有FEPs的數(shù)目為1 737個(gè)。瑞士Nagra針對(duì)Opalinus黏土巖開發(fā)了OPA FEP清單，目前共有482個(gè)FEPs，組成一個(gè)結(jié)構(gòu)化的體系，分為52個(gè)子類（分類依據(jù)）。其他各國組織，根據(jù)NEA的國際FEPs清單（如德國DGA），或通過系統(tǒng)方法開發(fā)（如荷蘭PROSA、英國Nirex）了用于各自地質(zhì)處置庫安全評(píng)價(jià)的FEPs［2-11］。

1 FEPs與景象開發(fā)的定義、簡介

FEPs是處置庫特征（Features）、影響處置庫特征的事件（Events）和作用過程（Processes）的總稱。景象開發(fā)是鑒別和選擇與處置庫安全相關(guān)系統(tǒng)未來可能發(fā)生的演化。它是構(gòu)建處置系統(tǒng)演化的概念模型和數(shù)理模型的基礎(chǔ)，景象開發(fā)工作是連接科學(xué)認(rèn)識(shí)/系統(tǒng)概念與定量計(jì)算之間的紐帶，是安全開發(fā)工作中必不可少的關(guān)鍵步驟，也是安全報(bào)告審評(píng)的重要關(guān)注點(diǎn)之一。NEA的景象工作組報(bào)告和1991年NEA對(duì)安全評(píng)價(jià)方法的審議會(huì)議提出［1-4］，景象開發(fā)作為安全評(píng)價(jià)程序四階段（景象開發(fā)、模型表示、后果分析、結(jié)果與安全標(biāo)準(zhǔn)比較）中的第1階段。

1992年NEA的景象工作組報(bào)告將景象開發(fā)定義為針對(duì)放射性廢物安全相關(guān)系統(tǒng)未來可能發(fā)生的演化進(jìn)行鑒別、描述、選擇與評(píng)價(jià)的一種方法，景象基本上可以被視為處理處置庫未來可能演化的各種不確定情況，一個(gè)獨(dú)立的景象規(guī)定了一系列可能的事件和過程，并描述它們的特征及其先后順序［1］。

國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）認(rèn)為景象是處置系統(tǒng)未來可能演化的描述，用于鑒別和確定與評(píng)價(jià)背景相一致的評(píng)價(jià)情形，它也可視為是與處置系統(tǒng)性能相關(guān)的FEPs的組合［12］。也有研究將景象定義為處置設(shè)施未來演化的實(shí)現(xiàn)。在實(shí)踐中，或技術(shù)上，對(duì)于高放廢物地質(zhì)處置安全評(píng)價(jià)，景象開發(fā)即是選擇和分析與處置庫安全評(píng)價(jià)相關(guān)的各種FEPs組合。

根據(jù)IAEA的要求，評(píng)價(jià)廢物處置設(shè)施的工作重點(diǎn)主要是分析處置系統(tǒng)在現(xiàn)在和未來?xiàng)l件下的性能［12］。這意味著需要考慮很多不同因素（如，未來人類行為、氣候和其他環(huán)境變化）。通過構(gòu)建和分析一系列景象可以達(dá)到以上目標(biāo)。

景象是處置系統(tǒng)各種可能演化的描述，用于鑒別、確定與評(píng)價(jià)背景相符的評(píng)價(jià)情形。每個(gè)評(píng)價(jià)情形表示或限定了相似未來的一個(gè)范圍。景象及相關(guān)評(píng)價(jià)情形的選擇及其合理性是至關(guān)重要的，所選景象會(huì)影響隨后對(duì)處置系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)。

2 FEPs及景象開發(fā)在高放廢物地質(zhì)處置中的必要性與作用

高放廢物地質(zhì)處置安全評(píng)價(jià)的第1步是識(shí)別處置庫將來可能的景象，這是評(píng)價(jià)的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。景象取決于地質(zhì)處置設(shè)施的特征及環(huán)境的事件與過程因素（FEPs），這些因素可能影響核素從廢物體的最初釋放或者影響其向人類與環(huán)境傳播的路徑。將所有的影響因素（FEPs）組合起來將是非常龐大的，這就意味著處置庫可能會(huì)呈現(xiàn)成千上萬種不同的狀態(tài)。對(duì)數(shù)以萬計(jì)的狀態(tài)全部進(jìn)行評(píng)價(jià)是不現(xiàn)實(shí)的，也是不必要的。為了篩選出確實(shí)需要進(jìn)行評(píng)價(jià)的景象，同時(shí)又能保證這些狀態(tài)的全面性、代表性和綜合性，安全評(píng)價(jià)需要建立FEPs清單，并通過一定的方法與準(zhǔn)則篩選歸納出需要評(píng)價(jià)的景象，然后再進(jìn)行評(píng)價(jià)。景象開發(fā)將關(guān)注于安全評(píng)價(jià)的重要條件與處置系統(tǒng)相關(guān)的現(xiàn)象。專家判斷、事故樹與事件樹分析、過程影響圖（PID）能用于景象的篩選。

景象開發(fā)是安全評(píng)價(jià)的必要步驟，也是審管的重要關(guān)注點(diǎn)之一，在高放廢物地質(zhì)處置安全研究工作中占據(jù)重要位置，其目標(biāo)和作用隨不同的開發(fā)階段和各種利益相關(guān)者的關(guān)注點(diǎn)而不同。

在處置系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)中不確定性的一個(gè)關(guān)鍵來源是可能忽略或遺漏了某些關(guān)鍵過程或景象，而這些關(guān)鍵過程或景象會(huì)顯著影響處置庫的性能或安全。在景象開發(fā)中，這種忽略或遺漏可能源于遺漏/忽略或無法確定關(guān)鍵的FEPs或景象。因此，F(xiàn)EPs和景象的完備性，和關(guān)鍵景象的確定是景象開發(fā)中的關(guān)鍵。景象的一個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用是在安全評(píng)價(jià)中，利用一系列景象闡明處置庫可能的演化和未來可能事件的不同影響。這一系列景象也用于比較不同的設(shè)計(jì)或選址及其對(duì)處置庫未來不同的演化和事件的反應(yīng)。景象并不能用來預(yù)測(cè)處置系統(tǒng)未來實(shí)際演化的詳細(xì)情況，特別是生物圈方面和未來人類行為的影響。不過，如果較好地選擇一系列景象，可以用于描述系統(tǒng)的整體性能。這些景象以不同方式說明系統(tǒng)不同部分的性能，并且突出環(huán)境變化和可能事件的主要來源。根據(jù)各國安全評(píng)價(jià)的經(jīng)驗(yàn)，特別是對(duì)處置庫設(shè)計(jì)方案和潛在場(chǎng)址的評(píng)價(jià)，目前的安全評(píng)價(jià)具有更復(fù)雜的模式：收集數(shù)據(jù)、科學(xué)認(rèn)識(shí)和模型的開發(fā)以及對(duì)分析的反復(fù)改進(jìn)。而在這樣的安全評(píng)價(jià)模式中，景象開發(fā)用于描述安全評(píng)價(jià)所要求的科學(xué)和技術(shù)信息的配置與綜合，包括相關(guān)FEPs的確定、科學(xué)認(rèn)識(shí)模型的綜合和評(píng)價(jià)計(jì)算情形的選擇。景象開發(fā)為討論評(píng)價(jià)計(jì)算情形及其后果計(jì)算提供了一個(gè)總框架，包括遺漏或缺少信息造成結(jié)果的偏差或不足。

對(duì)于安全評(píng)價(jià)專家，F(xiàn)EPs確定、模型選擇和景象開發(fā)的綜合過程都至關(guān)重要。從監(jiān)管者的角度，景象開發(fā)的重要作用是提供了可追溯的有序的文件，展示了對(duì)評(píng)價(jià)的全面性。對(duì)于其他相關(guān)者，如決策者或非專家人員，F(xiàn)EPs的鑒別和對(duì)景象的描述提供了理解/質(zhì)疑分析的范圍與全面性、處理和評(píng)價(jià)各種FEPs的出發(fā)點(diǎn)。

在處置庫項(xiàng)目開發(fā)期間，景象開發(fā)的目標(biāo)和整體地位可能會(huì)發(fā)生變化，因而，在處置庫開發(fā)的不同階段、不同的項(xiàng)目之間也有改變。在項(xiàng)目開發(fā)的早期階段，景象開發(fā)的目標(biāo)是確定關(guān)鍵過程、確定和調(diào)查場(chǎng)址或處置庫概念的廣泛特征、確定需要分析的初始景象、引導(dǎo)下一步開展的模型開發(fā)和數(shù)據(jù)收集工作。在項(xiàng)目開發(fā)的較晚階段，可以分析具體的設(shè)計(jì)變量和系統(tǒng)更詳細(xì)的演化特征，景象開發(fā)的重要性體現(xiàn)在將所考慮事項(xiàng)成文和記錄引入或排除景象的選擇基礎(chǔ)的全面性。在選擇足以證明系統(tǒng)性能的景象和確保景象在滿足科學(xué)一致性和監(jiān)管要求方面的充分性和合理性之間存在一定差別。

隨著項(xiàng)目的開發(fā)，景象開發(fā)的方法也變得越來越正式，如結(jié)構(gòu)化的FEP目錄、確定FEPs和合成評(píng)價(jià)模型的各種圖形技術(shù)、檢驗(yàn)過程和文件等。在一些項(xiàng)目中，安全評(píng)價(jià)專家的最佳判斷與更多行業(yè)科學(xué)家的判斷標(biāo)準(zhǔn)（有時(shí)通過推導(dǎo)過程獲得）之間也存在一定差別。

3 FEPs及景象開發(fā)原則、技術(shù)及分類

3.1開發(fā)原則與技術(shù)

一般可以將景象開發(fā)工作分為3部分：1）構(gòu)建FEPs清單；2）FEPs篩選和景象構(gòu)建；3）景象選擇與分析。景象開發(fā)的完備性通過系統(tǒng)方法確保，關(guān)鍵的技術(shù)方法包括FEPs清單的建立和景象的構(gòu)建（確保景象完備性的基礎(chǔ)）。

一般地，景象開發(fā)或分析需要如下4個(gè)步驟：1）全面描述處置庫系統(tǒng)（廢物體、處置庫和周圍地質(zhì)與自然環(huán)境）；2）定義并量化影響系統(tǒng)未來行為的主要現(xiàn)象（自然過程及其相互作用）；3）全面組織上述現(xiàn)象組成系統(tǒng)的FEPs，建構(gòu)未來系統(tǒng)演化的景象；4）將這些景象轉(zhuǎn)化為模型和后果分析的計(jì)算情形。

在對(duì)處置系統(tǒng)安全分析中的關(guān)鍵工作是全面地鑒別（確定）FEPs，并合理地篩選出應(yīng)包括在安全評(píng)價(jià)中的FEPs。對(duì)FEPs鑒別、分類和篩選的過程通常稱之為FEP分析。這是景象開發(fā)的第1步［12］。

景象也可視為是與處置系統(tǒng)性能相關(guān)的FEPs的組合。評(píng)價(jià)中考慮的各種景象具有與基本情形、預(yù)期演化、正常演化或未擾動(dòng)性能景象相同的多數(shù)FEPs。一些特定的FEPs（如，人類闖入、洪水和侵蝕）會(huì)造成景象的不同，形成每個(gè)特定景象的特性。

構(gòu)建景象有兩個(gè)主要的方法。一個(gè)是自下而上方法，如改進(jìn)的安全評(píng)價(jià)方法學(xué)（ISAM）項(xiàng)目，其基礎(chǔ)是FEPs的篩選。這類方法以開發(fā)全面的FEPs清單為出發(fā)點(diǎn)。FEPs清單的開發(fā)涉及利用一般性FEPs清單（國際公認(rèn)的清單、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)等）、確定針對(duì)特定場(chǎng)址和處置系統(tǒng)的FEPs。確定好FEPs清單后，通過篩選過程排除不需要進(jìn)一步考慮的FEPs，將剩余的FEPs組合成合適的景象。景象開發(fā)過程應(yīng)全部成文并進(jìn)行驗(yàn)證。FEPs的篩選標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括與法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的規(guī)定和/或FEPs的發(fā)生概率或后果。另一個(gè)方法是自上而下的方法，其出發(fā)點(diǎn)是處置系統(tǒng)的安全功能，分析其如何受可能事件和過程的影響［13-15］。

不管使用何種方法進(jìn)行景象開發(fā)，都應(yīng)在評(píng)價(jià)中提出所有可能顯著影響處置系統(tǒng)性能的FEPs，并且應(yīng)證明已考慮所有潛在的重要遷移路徑，也已經(jīng)考慮了系統(tǒng)所有可能的演化景象。應(yīng)特別考慮與在評(píng)價(jià)時(shí)間框架內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)的事件相關(guān)的FEPs（如，洪水、地震和人類闖入）。

應(yīng)解釋和驗(yàn)證哪些景象是系統(tǒng)正?；蝾A(yù)期演化的表示，哪些景象的FEPs發(fā)生概率很低或具有較大不確定性。應(yīng)盡可能提供所考慮景象的發(fā)生概率，以有助于評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)。

應(yīng)考慮場(chǎng)址未來環(huán)境條件的變化范圍，并確定潛在受照群體的范圍。通常假設(shè)人類存在并合理利用當(dāng)?shù)刭Y源。因?yàn)椴豢赡芤匀我獾拇_定度預(yù)測(cè)人類的未來行為，一般假定未來人類與現(xiàn)在人類的生活習(xí)慣相似。

當(dāng)確定風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，有必要描述確定風(fēng)險(xiǎn)所采取的方法和明確是否評(píng)價(jià)FEPs和景象的概率、如何處理景象發(fā)生相關(guān)的不確定性，以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中包含哪些景象。如果不考慮景象的發(fā)生概率—計(jì)算景象出現(xiàn)時(shí)的劑量和風(fēng)險(xiǎn)—必須解釋如何將來自不同景象的評(píng)價(jià)結(jié)果與監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)比較。

3.2 FEPs的分類與篩選

圖1 NEAFEPs的分類Fig.1Sorting of NEAFEPs

NEA的FEPs的分類見圖1，主要分成外部因素與內(nèi)部因素兩大類，然后根據(jù)一定的篩選標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)則以及具體從場(chǎng)址特性、概念設(shè)計(jì)以及發(fā)生概率來篩選FEPs。各國國家的篩選方法有一定的差別，下面主要介紹美國、西班牙、日本及比利時(shí)等國家的FEPs篩選方法［13-18］：

1）美國是通過法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、影響、發(fā)生概率等方法來篩選FEPs（其中發(fā)生概率小于10-8/a的排除）。

2）西班牙排除一些對(duì)處置系統(tǒng)影響無關(guān)緊要的，發(fā)生的概率非常低的，以及有關(guān)人類未來活動(dòng)的一些FEPs；（比如說大隕石的影響、冰川的作用、巖漿的活動(dòng)以及氦氣的濃集等因素因?yàn)樵谖靼嘌腊l(fā)生的概率低而排除；廢物的回取因?yàn)槭呛蟠呢?zé)任而排除等等）。

3）日本通過以下4種方法篩選FEPs：①如果選擇適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)環(huán)境，不可能影響地質(zhì)處置安全的FEPs排除；②通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和處置庫建造以及工程措施可以避免的FEPs排除；③排除出現(xiàn)概率極其低的FEPs；④以目前的知識(shí)為基礎(chǔ)與上面那些列出的相比，出現(xiàn)的概率或后果被判定為可忽略的FEPs排除。

4）比利時(shí)應(yīng)用下列8種篩選標(biāo)準(zhǔn)來篩選排除FEPs：①發(fā)生的可能性小于10-8；②可以忽略影響的；③與考慮的廢物類型不相關(guān)的；④與考慮的處置庫設(shè)計(jì)不相關(guān)的；⑤與黏土的形成不相關(guān)的；⑥與Mol場(chǎng)址不相關(guān)的；⑦未來后代的責(zé)任；⑧相同的或者相近的影響。

4 各國FEPs篩選和景象開發(fā)方法實(shí)踐簡介

4.1 各國研究實(shí)踐介紹

筆者主要介紹美國、瑞士、西班牙、比利時(shí)、德國和瑞典等國的FEPs篩選與景象開發(fā)流程［1-6］。

4.1.1 美國

美國景象開發(fā)方法步驟如下（圖2）：1）FEPs的識(shí)別與分類；2）FEPs的篩選；3）剩下的FEPs構(gòu)建景象；4）用篩選FEPs的方法篩選景象；5）景象的詳細(xì)描述，構(gòu)建總系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)（Total System Performance Assessment）的概念模型，其中包括篩選過程以及已篩選出FEPs的文檔記錄。

圖2 美國的FEPs的篩選過程流程Fig.2Flow chart of FEPs ridding in USA

4.1.2 瑞士［4］

瑞士從七十年代末期開始選址工作，直到1994年完成花崗巖區(qū)域選址的分析，工作的重點(diǎn)是優(yōu)先進(jìn)行花崗巖的研究，同時(shí)對(duì)沉積巖進(jìn)行有限研究，此后在花崗巖完成了后續(xù)的研究工作，在北部的Opalinus對(duì)黏土巖開展了深入的研究工作，并于2002年完成黏土巖的調(diào)查報(bào)告并上交給政府。目前瑞士已將Opalinus黏土巖作為高放廢物處置庫的主選圍巖，花崗巖作為備選圍巖。

瑞士的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是國家放射性廢物處置聯(lián)合體（Nagra），根據(jù)處置系統(tǒng)和外部影響因素分類，并對(duì)240個(gè)FEPs進(jìn)行了描述與討論。對(duì)Kristallin-Ⅰ花崗巖場(chǎng)址進(jìn)行評(píng)價(jià)。所有的FEPs篩選出分成4類：1）重要的；2）不重要的；3）儲(chǔ)備的（對(duì)安全有益但是由于數(shù)據(jù)的缺乏不包含在當(dāng)前的分析中）；4）開放性問題或者包含在安全評(píng)價(jià)計(jì)算中的（從相反方向影響安全，但不適合目前來處理）。

FEPs篩選與景象開發(fā)方法如下：1）建立一個(gè)參考方案，包括了參考景象、參考模型假設(shè)與參考數(shù)據(jù)；2）替代模型與參數(shù)，用于代表參考景象相關(guān)數(shù)據(jù)的不確定性的開發(fā)；3）替代景象；調(diào)查處置系統(tǒng)的替代演化，或者是不包含在參考景象中的額外的FEPs的有效性；4）如有必要，替代模型與參數(shù)將應(yīng)用于重要的替代景象。

瑞士對(duì)Opalinus黏土巖場(chǎng)址也進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)，建立了Opalinus黏土巖FEPs數(shù)據(jù)庫。

4.1.3 西班牙［1］

西班牙由放射性廢物國家機(jī)構(gòu)（ENRESA）來具體負(fù)責(zé)相關(guān)的工作，主要由CIEMAT（核能環(huán)境影響部）與IP（ENRESA項(xiàng)目工程組）來負(fù)責(zé)FEPs的篩選與景象開發(fā)。西班牙景象開發(fā)的方法稱為ENRESA方法，CIEMAT與IP使用Filemaker Rro4.0軟件收集參考的FEPs與來自于NEA國際數(shù)據(jù)庫的FEPs。

景象開發(fā)方法如下：1）CIEMAT與IP分別參考國際上已有的景象形成各自的FEPs清單；2）通過GTI專家組來識(shí)別FEPs清單；3）對(duì)比與綜合以上兩個(gè)方法形成的FEPs清單；4）參考國際BIOMOSⅡFEPs清單的基礎(chǔ)上篩選上述清單形成最終的清單列表；5）FEPs按照影響進(jìn)行分類；6）FEPs篩選（對(duì)處置系統(tǒng)影響無關(guān)緊要的，發(fā)生的概率非常低的，以及有關(guān)人類未來活動(dòng)的一些FEPs排除）；7）剩下的FEPs進(jìn)行景象構(gòu)建；8）景象分析與定量計(jì)算。

4.1.4 比利時(shí)與荷蘭［1］

比利時(shí)與荷蘭等國家采用自上而下的PROSA方法來開發(fā)FEPs［1］，該法是首先定義處置系統(tǒng)的安全功能，分析其如何受可能事件和過程的影響，確定好FEPs清單后，通過篩選過程排除不需要進(jìn)一步考慮的FEPs，將剩余的FEPs組合成合適的景象。篩選過程采用了專家判斷與故障樹分析的方法。

比利時(shí)的比利時(shí)核研究中心（SCK·CEN）對(duì)Mol黏土巖場(chǎng)址放射性廢物處置評(píng)價(jià)過程中，形成了130個(gè)FEPs，采用PROSA的方法步驟如下：

發(fā)生幾率大的或者是確定發(fā)生的稱為：正常演化景象；余下的發(fā)生幾率小的稱為：更改演變景象；后者包括：開礦鉆孔、溫室效應(yīng)、巷道密封不好、嚴(yán)重的冰川作用、工程屏障的早期失效、氣體遷移等。

FEPs來源于NEA國際數(shù)據(jù)庫，并增加了與黏土巖處置庫相關(guān)的一些FEPs，增加的這些FEPs包括：黏土可朔性的降低、在建造與運(yùn)行期間主巖的氧化、挖掘效應(yīng)等等。

荷蘭核研究與咨詢小組（NRG）采用的是更進(jìn)一步的PROSA的方法，方法簡介如下：

1）多種屏障的定義；2）FEPs的建立（與核素遷移與運(yùn)輸有關(guān)）；3）主要FEPs的識(shí)別；

4）與運(yùn)輸（transport）有關(guān)的第二FEPs的識(shí)別；5）其余的FEPs（不是影響子系統(tǒng)的運(yùn)輸，但是對(duì)運(yùn)輸有影響）以及對(duì)所篩選的景象沒有影響的FEPs；6）根據(jù)主要的FEPs開發(fā)景象；7）建立改變的多種屏障系統(tǒng)（MBS）。

4.1.5 德國［1］

德國采用半定量的計(jì)分法，瑞典過程系統(tǒng)方法中的相互影響矩陣也是一種計(jì)分半定量法［1-2］。

德國評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)為對(duì)人類的劑量不超過0.3 mSv/a，景象分為：1）極有可能發(fā)生；2）發(fā)生概率較?。?）幾乎不發(fā)生；4）人類無意闖入。

景象編號(hào)方法為NA_T_A，其中NA表示（near-field）近場(chǎng)、T（geotechnical）表示巖土工程技術(shù)、A表示發(fā)生時(shí)間。景象開發(fā)方法是半定量的計(jì)分法（BGR方法），具體操作方法如下：

分成4列，前三列分?jǐn)?shù)相加乘以第4列的數(shù)就是總分。最高可能得分為84分，如果得分超過36分認(rèn)為該景象在處置庫長期安全評(píng)價(jià)中是最要的，各列的說明及分?jǐn)?shù)見表1。

通過上述方法的分析并參考NEA的FEPs國際數(shù)據(jù)庫IFEA1.0版本，最終形成了與處置鹽礦相關(guān)的32個(gè)景象包含61個(gè)FEPs；通過以上的方法對(duì)32個(gè)景象包含61個(gè)FEPs進(jìn)行打分，其中得分超過36分的重要的FEPs有15個(gè)。

4.1.6 瑞典［2］

瑞典采用的方法包括相互影響矩陣法與影響圖表法。

表1 德國的概率法Table 1Probability methods used in Germany

表2 瑞典的相互影響矩陣圖－半定量的方法Table 2Interaction matrix，a semiquantitative method used in Swede

表2是瑞典過程系統(tǒng)方法中采用的相互影響矩陣圖的半定量方法。

4.1.7 其他

其他主要是采取影響圖表法的一些國家。影響圖表法是構(gòu)建FEPs清單，形成互相影響的網(wǎng)絡(luò)圖表（包括過程影響圖（PID）、方向圖（MDD）等），NEA國際數(shù)據(jù)庫中就采用FEPs列表形式，并對(duì)每個(gè)FEP進(jìn)行較為詳細(xì)的描述，另外采用影響圖表法的還有瑞典、芬蘭、西班牙、英國和日本等國家。

4.2 各國研究小結(jié)

NEA國際清單是多數(shù)國家FEPs開發(fā)的出發(fā)點(diǎn)和重要參考，各國基本都參照了NEA國際清單來形成與自己國家相關(guān)的FEPs。專家判斷在景象篩選中具有重要作用，篩選標(biāo)準(zhǔn)主要是場(chǎng)址和處置庫設(shè)計(jì)相關(guān)性、發(fā)生概率和所致后果。FEPs清單的形成沒有統(tǒng)一的景象構(gòu)建方法，多數(shù)國家采用自上而下的方式（比利時(shí)、荷蘭和芬蘭等），首先對(duì)景象進(jìn)行分類，根據(jù)專家判斷將FEPs清單中的FEPs歸入景象中；美國利用邏輯圖產(chǎn)生景象，通過法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)生概率、影響程度來篩選FEPs；英國應(yīng)用MDD系統(tǒng)來開發(fā)FEPs和構(gòu)建景象；德國利用概率法來篩選FEPs，開發(fā)景象；瑞典應(yīng)用影響圖、相互作用矩陣來開發(fā)FEPs，日本采用層級(jí)矩陣表來描述FEPs等等。

5 擬議中的FEPs開發(fā)原則與實(shí)踐

各國FEPs及景象的開發(fā)主要分為如下4步：

第1步：收集和鑒別對(duì)處置系統(tǒng)潛在相關(guān)的FEPs，并對(duì)收集的FEPs按照一定的準(zhǔn)則進(jìn)行分類。這一步驟的關(guān)鍵是需要確保收集的全面性，即盡可能多地收集所能獲得的FEPs，來源包括NEA國際清單，瑞典、美國和瑞士等國建立的FEPs數(shù)據(jù)庫，瑞典、英國等國通過系統(tǒng)分析獲得的FEPs，以及我國低、中放廢物處置實(shí)踐中研究的FEPs，避免遺漏任何可能與處置庫安全相關(guān)的FEPs。對(duì)FEPs進(jìn)行分類是為了更系統(tǒng)地分析FEPs，也可以檢查有無遺漏。

第2步：FEPs的篩選，選出與特定處置庫（北山預(yù)選場(chǎng)址）安全相關(guān)的FEPs。為節(jié)省進(jìn)行詳細(xì)安全分析的工作和資源，參考日本、比利時(shí)的案例，設(shè)定排除標(biāo)準(zhǔn)；排除標(biāo)準(zhǔn)主要考慮法規(guī)要求、場(chǎng)址相關(guān)性、景象發(fā)生概率和后果大小。參考德國、瑞典的案例，考慮使用專家判斷的方法進(jìn)行FEPs的篩選。FEPs的篩選是一個(gè)反復(fù)的過程，隨著認(rèn)識(shí)的深入，對(duì)FEPs有新的認(rèn)識(shí)或提出新的FEPs。

第3步：構(gòu)建景象。將篩選出的FEPs按照一定的準(zhǔn)則構(gòu)建景象。采用自上而下的方法，先從總體上將景象分為參考景象和可變景象。參考景象表示在系統(tǒng)（系統(tǒng)只包括近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)，生物圈作為外部影響因素）的正常演化中出現(xiàn)的FEPs的組合，應(yīng)包括盡可能多的FEPs。可變景象與安全功能的某些破壞性的人為和自然事件相關(guān)，如人類闖入、地震等。為確保景象的全面性和科學(xué)性，采用與事件樹類似的方法，安全功能受損為出發(fā)點(diǎn)，推導(dǎo)下一步可能發(fā)生的事件，并以故障樹為輔，檢驗(yàn)事件和過程的全面性。

第4步：景象的篩選。篩選的目的是通過分析選出需要在安全評(píng)價(jià)中詳細(xì)分析的景象。針對(duì)每一個(gè)景象，分析其最終導(dǎo)致的安全結(jié)果，如放射性核素釋放到生物圈中。在分析過程中以核素的釋放和遷移為主線，以核素釋放到生物圈中為關(guān)注目標(biāo)。利用兩種方法對(duì)景象的重要性進(jìn)行分析判斷：1）核素釋放和遷移的保守計(jì)算；2）專家判斷：與德國采用的方法類似，依照影響景象重要性的各種因素賦予景象不同的分值，如遷移路徑、遷移介質(zhì)、遷移機(jī)制和影響因素等。

第5步：為構(gòu)建概念模型提出對(duì)所選景象的要求。從景象到概念模型是一個(gè)具體化或?qū)嶓w化的過程，基于處置庫概念系統(tǒng)，構(gòu)建可用于評(píng)價(jià)計(jì)算的概念模型，為進(jìn)一步開展定量的安全評(píng)價(jià)工作奠定基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

FEPs清單的建立和景象分析是安全評(píng)價(jià)的第1步，通過對(duì)國外各個(gè)國家的FEPs篩選與景象開發(fā)方法的分析，我國初步建立了FEPs的建立原則和方法；在消化了NEA FEPs數(shù)據(jù)庫并對(duì)美國尤卡山高放廢物候選處置庫、瑞典高放廢物候選處置庫、瑞士高放廢物候選處置庫以及日本等國家處置概念安全評(píng)價(jià)中所考慮的FEPs的比較和分析的基礎(chǔ)上，以我國處置庫概念設(shè)計(jì)和北山預(yù)選場(chǎng)址為參考體系，初步篩選出了適合于規(guī)劃選址階段安全評(píng)價(jià)的FEPs清單，并進(jìn)行景象分析，為評(píng)價(jià)模式的建立提供基礎(chǔ)。

（，Continued on page 124）（，Continued from page118）

［1］OECD.Scenario Development methods and practice an evaluation Based on the NEA workshop on scenario development［R］.Madrid:OECD Radioactive waste management，1999.

［2］SKB.Scenario development methodologies No.94-28［R］.Swede：SKB，1994.

［3］SKB.FEP report for the safety assessment No.TR-10-45［R］.Swede:SKB，2010.

［4］NAGRA.FEP Management for Safety Assessment No.02-23［R］.Switzerland:NAGRA Project Opalinus Clay，2002.

［5］SKB.Project safe scenario and system analysis No. 01-13［R］.Swede:SKB，2001.

［6］Sumio Masuda，Hiroyuki Umeki，Morimasa Naito，et al.Key aspects of the second progress report in the Japanese R&D programme for HLW disposal. WM’99 Conference［R］.Japan:JNC.1999.

［7］Richard Little.Summary of relevant modeling issues arising from BIOMOVS/BIOMOVSII.ISAM meeting 24-28 Nov 1997［R］.Vienna:IAEA，1997.

［8］JNC.Project to establish the scientific and technical basis for HLW disposal in Japan No.TN1410 2000-001［R］.Japan:JNC，2000.

［9］ONDRAF/NIRAS.Technicaloverviewofthe SAFIR-2 report-Safety assessment and feasibility middlereport 2.No.2001-06 E［R］.Belgium： ONDRAF/NIRAS，2001.

［10］DOE.Yucca Mountain science and engineering report：Technicalinformationsupportingsite recommendation consideration No.Revision 1［R］. USA:DOE，2002.

［11］POSIVA.Localisation of the SR 97 process report for Posiva’s spent fuel repository at Olkiluoto［R］. Finland:POSIVA，2004.

［12］IAEA.The safety case and safety assessment for radioactive waste disposal safety Standards Series No.DS355［R］.Vienna:IAEA，2007.

［13］SR-Can.Long-term safety for KBS-3 Repository at Forsmark and Laxemar-a First Evalution No.TR-06-09［R］.Swede:SKB，2006.

［14］ANDRA.Safety evaluation of a geological repository No.Dossier 2005［R］.France:ANDRA，2005.

［15］Cranwell R M，Guzowski R V，Campbell J E，et al.Riskmethodologyforgeologicdisposalof radioactive waste，scenario selectionprocedure.No. 1990061［R］.USA:NRC，1990.

［16］DOE.Consultation draft site characterization plan overview Yucca Mountain Site No.DOE/RW-0161［R］.USA:DOE，1988.

［17］SKI.Alligator rivers project final report No.16［R］. Swede:SKI，1992.

［18］NAGRA.Kristallin-I safety assessment report.No. 93-22［R］.Switzerland:NAGRA，1994.

Preliminary study on FEPs selection and scenario development of HLW geological disposal

LI Honghui1，ZHAO Shuaiwei1，JIA Meilan1，LI Peng2，LIU Wei1，SUN Qinghong1
（1.China Institute for Radiation Protection，Taiyuan 030006，China；2.Taiyuan University of Technology and Science，Taiyuan 030024，China）

Scenario development is the key step in safe assessment of HLW geological disposal.The features，events and processes（FEPs）which may affect the future performance of the repository should be first considered in the scenario development.The FEPs can be sorted and grouped to form scenario.It is very useful and has reference value for developing the FEPs of HLW geological disposal in a conceptual and planning stage in China by introducing the FEPs established and sorted methods of the other countries in the world.

High Level Waste（HLW）；scenario；safety assessment

TL942

A

1672-0636（2016）02-0111-09

10．3969/j．issn．1672-0636．2016．02．009

國防科工局“十二五”地質(zhì)處置安全評(píng)價(jià)技術(shù)研究（科工二司（2013）1221號(hào)）

2015-03-24；

2015-04-20

李洪輝（1981—），男，湖南邵陽人，副研究員，主要從事放射性廢物處理、處置工作。E-mail：yz202lhh@163.com