外層空間核動力源應用安全框架

外層空間核動力源應用安全框架
制定機關：聯合國大會和平利用外層空間委員會

已獲和平利用外層空間委員會第五十二屆會議核可，載於 A/AC.105/934 號文件。

前言

　　在對電力和熱管理具有獨特要求和限制的空間飛行任務中，無法使用非核 動力源，因而開發了用於外層空間的核動力源並用於空間應用。這些飛行任務 包括飛往太陽系邊緣的星際飛行任務，由於遠離太陽長時間飛行，太陽能電池 板不適合作為這些飛行任務的電力源。

　　按目前的知識和能力，某些空間飛行任務除了以空間核動力源為動力之外 別無其他可行的選擇，有些空間飛行任務也只有如此才能大大提高其動力。若 不使用空間核動力源，一些正在實施的和預計實施的飛行任務將無法進行。過 去、現在和可預見的空間核動力源應用包括放射性同位素動力系統（例如放射 性同位素熱電發電機和放射性同位素加熱器）和用以提供動力和推進力的核反 應堆系統。空間核動力源中存在着放射性材料或核燃料並且可能因為發生事故 而對地球生物圈中的人與環境造成危害，這即要求安全應當始終是空間核動力 源設計和應用的一個固有部分。

　　與地面應用相比，外層空間核動力源應用具有獨特的安全考慮。與許多地 面核應用不同，空間應用的使用頻繁度一般不高，而且其要求也可能根據具體 的飛行任務而有很大差別。飛行任務的發射和在外層空間的運行要求對體積、 質量和其他空間環境都有一定的限制，這些對許多地面核設施來說都是不存在 的。就某些應用而言，空間核動力源必須在遠離地球的惡劣環境中自主運行。 因發射失敗和意外再入大氣層導致的潛在事故狀況，可能使核動力源曝露在極 端的物理條件下。空間核動力源使用方面的這些及其他獨特的安全考慮，與地 面核系統大不相同，在地面核應用的安全指南中也沒有述及。

　　經過一段時間的初步討論和準備之後，聯合國和平利用外層空間委員會科 學和技術小組委員會與國際原子能機構（原子能機構）於 2007 年商定，聯合起 草一個外層空間核動力源應用的安全框架。這一合作使科學和技術小組委員會 在空間核動力源利用方面的專業知識與原子能機構在擬定地面應用核安全的安 全標準方面的既定程序相結合。《外層空間核動力源應用安全框架》代表了這兩 個組織的技術共識。

　　《安全框架》意在作為國家指南使用。因此所提供的是供自願遵守的指 導，不具有國際法的法律約束力。

　　《安全框架》不是原子能機構的《安全標準叢書》出版物，但其意圖在於 對《安全標準叢書》加以補充，就空間核動力源應用在飛行任務的相關發射、 運行和壽終階段獨特的核安全考慮因素提供高級指導，對涉及空間核動力源設 計、製造、測試和運輸的地面活動的現有國家和國際安全指南和標準加以補充。 《安全框架》在制定時適當考慮到各項相關的原則和條約。《安全框架》並不對 其中任何原則或條約加以補充、更改或解釋。

　　《安全框架》的重點是保護地球生物圈中的人與環境，使其免受空間核動 力源應用在飛行任務中有關的發射、運行和壽終階段可能帶來的危害。空間人 員的保護問題是一個持續研究的領域，不在《安全框架》的範疇之內。同樣， 對其他天體的環境保護也不在《安全框架》的範圍之內。

　　《安全框架》中使用的安全術語含義按《原子能機構安全術語彙編》定 義。如本文所用的「核安全」一詞包括輻射安全和輻射防護。其他一些空間核 動力源應用的特有術語在《安全框架》題為「術語表」的一節中定義。

　　簡而言之，《安全框架》的目的是促進外層空間核動力源應用上的安全；因 此，對所有空間核動力源應用一律適用。

　　科學和技術小組委員會和原子能機構謹向協助起草和審查《安全框架》案 文以及在達成共識的過程中予以協助的所有人員表示感謝。

導言

背景

　　在對於電力和熱管理具有獨特要求和限制的空間飛行任務中，無法使用非 核動力源，因而開發了用於外層空間^[1]的核動力源並用於航天器。這些飛行任務 包括飛往太陽系邊緣的星際飛行任務，由於遠離太陽長時間飛行，太陽能電池 板不適合作為此種飛行任務的電力源。

　　過去、現在和可預見的空間核動力源應用包括放射性同位素動力系統（包 括放射性同位素熱電發電機和放射性同位素加熱器）和用以提供動力和推進力 的核反應堆系統。空間核動力源已促成了一些正在進行的飛行任務。按目前的 知識和能力，某些可預見的空間飛行任務除了以空間核動力源為動力之外別無 其他可行的選擇，有些空間飛行任務也只有如此才能大大提高其動力。

　　空間核動力源應用在發射、運行和壽終階段的正常運行條件和潛在事故條 件均與地面應用的條件有根本區別。發射環境和外層空間環境對空間核動力源 提出極為不同的安全設計和運行標準。另外，由於空間飛行任務的各種要求， 每次飛行任務都有單獨設計的空間核動力源、航天器、發射系統和飛行任務操 作。

　　空間核動力源中存在着放射性材料或核燃料並且可能由此因為發生事故而 對地球生物圈中的人與環境造成危害，這就要求安全必須始終是空間核動力源 設計和應用的一個固有部分。安全（即保護人與環境^[2]）應當側重於應用的全過 程，而不是只側重於空間核動力源這一部分。應用中的所有元素都可能對核安 全方面產生影響。因此，處理安全問題需要考慮到空間核動力源應用的全部內 容，這包括空間核動力源、航天器、發射系統、飛行任務設計和飛行規則。

目的

　　本出版物的目的是以示範安全框架的形式提供高級指導。該框架為制定國 家和國際政府間安全框架奠定基礎，也使這些框架可作靈活調整以適合具體的 空間核動力源應用和組織結構。這類國家和國際政府間框架應包括各種技術和 程序設計元素以降低使用空間核動力源所產生的風險。實施此類框架不僅將可 向世人保證，空間核動力源應用將以安全的方式發射和使用，而且還可在使用 核動力源的空間飛行任務方面促進開展雙邊和多邊合作。本文提供的指導反映 了在為實現安全所需要採取的措施上達成的國際共識，對所有空間核動力源應 用一律適用。

範圍

　　《外層空間核動力源應用安全框架》着重論述空間核動力源應用的相關發 射、運行和壽終階段的安全問題。為安全程序設計和技術方面提供高級指導， 包括空間核動力源的設計和應用方面的高級指導。然而，如何詳細使用這一指 導取決於具體的設計和應用。實施《安全框架》中提供的指導將是對涉及空間 核動力源應用其他方面的現行標準的補充。例如，有關地面核設施和活動的國 家標準和國際標準述及了空間核動力源應用在地面階段的活動，如開發、測試、 製造、處理和運輸。同樣，國家政府和國際政府間組織（如區域空間機構）有關 這些方面的安全標準述及了空間核動力源應用的非核安全方面的問題。

　　在為地球生物圈中的人與環境制定空間核動力源應用安全框架方面，現已 存在大量知識。但尚無可比較的科學數據來為制定在空間中和地球生物圈以外 的獨特條件下保護人員安全的空間核動力源應用框架提供良好的技術基礎。因 此，《安全框架》的範圍不包括在空間中保護使用空間核動力源應用的飛行任務 的參與人員。同樣，保護其他天體的環境也不在《安全框架》的範圍之內。

安全目標

根本安全目標是保護地球生物圈中的人與環境，使其免受空間核動力源 應用在有關的發射、運行和壽終階段可能造成的危害。

　　凡參與空間核動力源應用的政府、國際政府間組織和非政府實體，應當采 取措施，確保保護人（個人和群體）與環境而又不過分限制使用空間核動力源 應用。

　　有關滿足這一根本安全目標的指南分為三類：政府指南（下文第 3 節）適 用於負責授權、批准或執行空間核動力源飛行任務的政府和有關國際政府間組 織；管理指南（下文第 4 節）適用於對執行空間核動力源飛行任務的組織的管 理；技術指南（下文第 5 節）適用於空間核動力源應用的設計、開發和飛行任 務階段。

政府指南

　　本節對負責授權、批准或執行空間核動力源飛行任務的政府和有關國際政府間組織（如區域空間機構）提供指導。政府職責包括：制定安全政策、要求 和程序；確保這些政策、要求和程序得到遵守；確保在與其他備選辦法進行權 衡時，使用空間核動力源有可接受的理由；制定正式的飛行任務發射授權程 序；防備和應對緊急情況。對於多國或多組織飛行任務，管轄文書應當對這些 職責進行明確劃分。

安全政策、要求和程序

負責授權或批准空間核動力源飛行任務的政府應當制定安全政策、要求和程 序。

　　無論空間核動力源飛行任務是由政府機構還是非政府實體執行的，負責授 權或批准這類活動的政府和有關國際政府間組織都應當制定其各自的安全政 策、要求和程序並確保其得到遵守，以滿足根本安全目標和達到各項安全要 求。

空間核動力源應用的理由

政府在批准飛行任務的過程中應當核實使用空間核動力源應用有合適的正當理 由。

　　空間核動力源應用可能給人與環境帶來風險。因此，負責授權、批准或執 行空間核動力源飛行任務的政府和有關國際政府間組織應當確保對每次使用空 間核動力源應用的論證均考慮到其他選擇，並有合適的正當理由。這一過程應 當考慮到空間核動力源應用的有關發射、運行和壽終階段給人與環境帶來的惠 益和風險。

飛行任務發射授權

應當為空間核動力源應用制定並維持飛行任務發射授權程序。

　　監督和授權空間核動力源飛行任務發射作業的政府應當制定注重核安全方 面的飛行任務發射授權程序。該程序應當包括評價來自其他參與組織的所有相 關信息和考慮因素。這一飛行任務發射授權程序應當是對關於發射安全所涉非 核方面和地面方面的授權程序的補充。獨立的安全評價（即獨立於執行飛行任 務的管理組織之外，對安全情況充分性和有效性進行的審查）應當是授權程序 的一個組成部分。在評估空間飛行任務的相關發射、運行和壽終階段給人與環 境帶來的風險時，獨立的安全評價應當考慮到空間核動力源應用的全部內容， 包括空間核動力源、航天器、發射系統、飛行任務設計和飛行規則。

3.4. 應急準備和反應

應當作好準備，應對可能發生的涉及空間核動力源的緊急情況。

　　負責授權、批准或實施空間核動力源飛行任務的政府和有關國際政府間組 織應當隨時準備對可能導致人員受到輻照和地球環境受到放射性污染的發射和 飛行任務緊急情況迅速作出反應。應急準備活動包括制定應急計劃，進行培訓和演習，制定程序和通信規程，包括起草潛在事故通知。應當制定應急響應計 劃以便限制放射性污染和輻照。

管理指南

　　本節為參與空間核動力源應用的組織提供管理方面的指導。《安全框架》規 定，管理工作應當遵守政府的和相關的政府間安全政策、要求和程序，以滿足 根本安全目標。管理職責包括承擔主要的安全責任，確保為安全工作提供充足 的資源，並確保在組織內從上到下促進和維持一種牢固的安全文化。

安全責任

執行空間核動力源飛行任務的組織應當擔負主要的安全責任。

　　執行空間核動力源飛行任務的組織負有主要的安全責任。該組織應當要求 飛行任務的所有有關參與方（如航天器提供方、運載火箭提供方、核動力源提 供方、發射場地提供方等）均滿足所制定的空間核動力源應用的安全要求，或 在這方面與其訂有正式安排。

　　管理上的具體安全責任應當包括如下：

　　（a） 建立和維持必要的技術能力；

　　（b） 向所有有關參與方提供適當的培訓和信息；

　　（c） 制定程序以加強在一切可合理預見情況下的安全；

　　（d） 為使用空間核動力源的飛行任務酌情制定具體的安全要求；

　　（e） 進行安全測試和分析並作詳細記錄，為飛行任務發射政府授權程序提 供參考依據；

　　（f） 對在安全問題上提出的令人信服的反對意見給予考慮；

　　（g） 向公眾提供相關、準確和及時的信息。

安全領導與安全管理

在執行空間核動力源飛行任務的組織中，應當建立和保持有效的安全領導與安 全管理。

　　執行飛行任務的組織的最高層應當在安全問題上發揮領導作用。應將安全 管理納入飛行任務的總體管理。管理層應當發展、推行和保持一種安全文化， 確保安全並滿足飛行任務發射政府授權程序的各項要求。

　　安全文化應當包括以下內容：

　　（a） 明確劃分職權、責任和通信工作；

　　（b） 積極反饋和不斷改進；

　　（c） 組織內從上到下、從個人到集體，作出安全承諾；

　　（d） 全組織和個人從上到下實行安全責任制；

　　（e） 保持好問好學態度，在安全方面克服自滿情緒。

技術指南

　　本節為參與空間核動力源應用的組織提供技術指南。這一指南涉及空間核 動力源應用的設計、開發和飛行任務階段，包含有助於為授權和批准程序及為 應急準備和反應制定和提供技術基礎的以下四個關鍵領域：

　　（a） 建立和保持核安全設計、測試和分析能力；

　　（b） 將此種能力用於空間核動力源應用（即空間核動力源、航天器、發射系統、飛行任務設計和飛行規則）的設計、鑑定和飛行任務發射授權程序；

　　（c） 評估可能發生的事故對人與環境造成的輻射風險，確保風險度保持在 可以接受的水平並降至可以合理達到的最低限度；

　　（d） 採取行動處理可能發生的事故的後果。

核安全方面的技術能力

應當為空間核動力源應用建立和保持核安全方面的技術能力。 　　擁有核安全方面的技術能力對於滿足安全目標至關重要。在開發空間核動 力源應用之初，有關組織就應當根據其職責建立核安全設計、測試和分析的能 力，包括酌情配備合格的人員和設施。在空間核動力源飛行任務的相關階段應 當始終保持這些能力。

　　核安全能力應當包括：

　　（a） 嚴格界定空間核動力源應用的事故情形及其預計發生概率；

　　（b） 說明空間核動力源及其組成部分在正常運行中可能曝露於何種物理條 件以及潛在事故的特點；

　　（c） 評估可能發生的事故可能對人與環境造成的後果；

　　（d） 確定有哪些固有的和工程設計上的安全設置可以減少可能發生的事故對人與環境造成的風險，並對其進行評估。

設計和開發方面的安全

設計和開發過程應當達到可合理達到的最高安全水平。

　　滿足安全目標的根本方法應當是通過制定綜合設計和開發程序，在其中納 入對空間核動力源應用全部內容（即空間核動力源、航天器、發射系統、飛行 任務設計和飛行規則）的安全考慮因素，從而將正常運行和潛在事故造成的風 險減至可合理達到的最低限度。從設計和開發的最初階段以及在飛行任務的各 個階段，均應考慮到核安全問題。設計和開發過程應當包括：

　　（a） 確定、評價和落實設計上的設置、控制和防備措施，以便：

　　　　（一） 降低可能釋放放射性材料的潛在事故的概率，

　　　　（二） 減輕可能釋放的強度及其潛在後果；

　　（b） 吸取以往的經驗教訓；

　　（c） 通過酌情進行測試和分析，驗證和鑑定設計上的安全設置和控制；

　　（d） 採用風險分析，評估設計上的設置和控制的效能並向設計過程提供反饋；

　　（e） 採用設計複查，為設計的安全性提供保證。

風險評估

應當進行風險評估，描述輻射對人與環境造成危害的特徵。

　　應當評估空間核動力源應用在有關發射、運行和壽終階段可能發生的事故 對人與環境造成的輻射風險並儘可能量化不確定因素。風險評估是飛行任務發 射授權程序的一個必要組成部分。

減輕事故後果

應當作出各種切實努力，減輕潛在事故的後果。

　　作為空間核動力源應用安全程序的一部分，應當對各項措施進行評價，以 減輕有可能向地球環境釋放放射性材料的事故的後果。應當建立必要的能力並 酌情利用這種能力，及時為減輕事故後果的活動提供支助，這些活動包括：

　　（a） 制定和實施應急計劃，以中斷可能導致輻射危害的事故連鎖進程；

　　（b） 確定放射性材料是否已釋放；

　　（c） 說明放射性材料釋放的位置和性質；

　　（d） 指明放射性材料污染區；

　　（e） 建議採取保護措施，限制受災地區人群的受照量；

　　（f） 編寫事故相關信息，以便向有關政府、國際組織和非政府實體以及向廣大公眾傳播。

術語表

　　以下術語表界定了空間核動力源應用方面特有術語的定義。《安全框架》中 使用的一般安全術語的定義見《原子能機構安全術語彙編——2007 年版》31。

　　壽終階段：航天器使用壽命結束後的時期

　　飛行規則：一組事先策劃的決定，目的是儘量減少在標稱和非標稱情形下 必須實時作出的影響飛行任務的決定

　　發射：發射場上發生的一系列可將航天器送入預定軌道或飛行軌道的行動

　　發射階段：一個時間段，其中包括下列步驟：發射場上發射前準備、起 飛、升空、末級（或助推級）運行、有效載荷展開以及將航天器送入預定軌道 或飛行軌道的其他任何有關行動

　　運載火箭：任何推進裝置，包括為將有效載荷送入太空而建造的末級（或 助推級）裝置

　　發射系統：將有效載荷送入太空所需的運載火箭、發射場基礎設施、配套 設施、設備和程序

　　飛行任務：有效載荷（如航天器）為特定目的離開地球生物圈的發射和運 行（包括壽終階段的各個方面）

　　飛行任務核准：政府當局對進行飛行任務發射和運行的準備活動下達的批 准

　　飛行任務設計：根據飛行任務目標、運載火箭和航天器能力以及飛行任務 限制而對空間飛行任務軌道和機動操作的設計

　　飛行任務發射授權：政府當局對飛行任務的發射和運行下達的批准 空間核動力源：空間應用中使用放射性同位素或核反應堆進行發電、加熱或推進的裝置

　　空間核動力源應用：實施帶有空間核動力源的空間飛行任務所使用的整個 體系（空間核動力源、航天器、發射系統、飛行任務設計、飛行規則等）

1. 此處所用「外層空間」一詞與「空間」同義。
2. 此處所用「人與環境」一詞與「地球生物圈中的人與環境」同義。