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      全廠失去電源對核電站的影響和控制策略分析

      2015-05-30 13:09:54原偉

      原偉

      摘 要:全廠失電在核電站整個壽期內(nèi)有可能發(fā)生,文章圍繞事故規(guī)程ECP1展開分析討論,并主要分析了事故規(guī)程的主要體系,概述了ECP1事故規(guī)程的內(nèi)容,全廠失去電源對核電站三道屏障造成的危險,并重點闡述了全廠失電的主要控制策略。

      關(guān)鍵詞:全廠失去電源;事故運行規(guī)程;ECP1

      中圖分類號:TL364.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2015)09-0177-02

      美國三里島事故后,引發(fā)了核工業(yè)界對穩(wěn)壓器安全閥的改進(jìn)和狀態(tài)導(dǎo)向規(guī)程的研究,而福島核事故后,核電廠安全更加受到社會各界的廣泛關(guān)注,福島核事故也證明了在極端惡劣條件下核電站發(fā)生全廠失去電源的可能性,針對福島核事故的反饋,中國各個核電站都有一系列的改進(jìn)。本文主要圍繞核電站在失去全部廠內(nèi)外電源后事故運行規(guī)程的控制策略分析討論,簡單介紹了SOP的整個規(guī)程體系,全廠失去電源后對核電站的影響和規(guī)程的控制策略。

      1 事故運行規(guī)程

      目前事故規(guī)程有兩種類型,一種是以事件導(dǎo)向為依據(jù)的,它首先判斷事件產(chǎn)生的原因,然后再采取相應(yīng)的措施,一般不考慮多重事故的可能性。優(yōu)點是針對性很強,對單一事故能夠得到有效快速的控制,但缺點也是顯而易見的,對于疊加、復(fù)雜事故工況處理就遠(yuǎn)不如另外一種事故規(guī)程有效。三里島事故前的事故運行規(guī)程就是以事件為依據(jù)的。三里島事故后,不僅美國核管會要求核電廠按征兆定向修改應(yīng)急規(guī)程,而且法國和德國等國也都根據(jù)各國具體情形,修改完善了應(yīng)急運行規(guī)程。其中,由法國EDF所開發(fā)的以狀態(tài)導(dǎo)向為基礎(chǔ)的應(yīng)急運行規(guī)程稱為SOP,全稱State Oriented Procedure,即狀態(tài)導(dǎo)向法事故程序。目前,我國在建核電機(jī)組中的嶺澳二期、紅沿河一期以及寧德一期的事故運行規(guī)程采用的均是SOP,本文主要介紹的是用于處理全廠失電的事故規(guī)程ECP1。

      2 ECP1規(guī)程概述

      2.1 ECP1規(guī)程適用范圍

      ECP1規(guī)程是SOP的主要規(guī)程之一,ECP1適用性與機(jī)組初始標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)相關(guān),從功率運行直到RRA運行條件的中間停堆,RRA未連接。

      下列事件引起的事故都可以由ECP1程序來處理:

      ①所有在DOS中未探測到熱工水力降級的事件,比如安全殼內(nèi)無放射性、安全殼壓力小于1.2 bar abs、反應(yīng)堆停堆工況而沒有異常的高中子通量等。

      ②導(dǎo)致至少一個NSSS功能不可用,從而不可能應(yīng)用正常規(guī)程將機(jī)組帶回并維持在后備狀態(tài)的事件。比如喪失支持系統(tǒng)功能的事件:喪失電源或者喪失流體系統(tǒng),其導(dǎo)致NSSS的某些功能不可用。

      ③處理過剩的安注,比如:誤安注,或者是無用的安注。

      2.2 ECP1規(guī)程內(nèi)容和處理思路

      2.2.1 ECP1規(guī)程內(nèi)容

      ECP1總共有五個序列,它們分別是:

      序列一:維持功率運行或降功率。

      序列二:穩(wěn)定。

      序列三:硼化。

      序列四:向中間停堆過渡。

      序列五:利用RIS011PO向中間停堆過渡。

      2.2.2 處理思路

      關(guān)于每個序列的詳細(xì)控制策略,由于篇幅限制就不在此贅述,下文在論及全廠失電的控制策略會詳細(xì)論及序列五,但通過ECP1處理支持功能的總體過程可以概括如下:

      ①事故初期,通過DOS診斷進(jìn)入ECP1,每個支持功能的喪失都有特征報警的出現(xiàn),這些特征報警都是DOS報警,根據(jù)這些報警可以快速導(dǎo)入ECP1。

      ②ECP1里執(zhí)行相應(yīng)的支持功能喪失的操作單,操作單的后面都有要求在RMC上記錄事件不可用的后撤期限和后撤模式。

      ③進(jìn)入ECP1的相應(yīng)序列,根據(jù)RMC上的記錄進(jìn)行穩(wěn)定或者后撤。

      3 全廠失電對三個安全功能造成的后果分析

      3.1 反應(yīng)性控制

      ①控制棒束組件:全部落入堆芯提供負(fù)反應(yīng)性。

      ②含硼水的補充:安全注射系統(tǒng)RIS 011 PO泵提供。

      3.2 余熱導(dǎo)出

      3.2.1 冷卻源

      蒸汽發(fā)生器將由ASG蒸發(fā)器輔助給水系統(tǒng)汽動輔助給水泵供水,GCTa汽機(jī)旁路系統(tǒng)排大氣系統(tǒng)冷卻。

      3.2.2 循 環(huán)

      一回路通過自然循環(huán)進(jìn)行冷卻。

      3.2.3 一回路水裝量

      上充和下泄功能失去,水的貯存由安全注射系統(tǒng)RIS 011 PO泵提供。

      3.3 三道屏障

      3.3.1 第一道屏障

      通過冷卻控制維持堆芯飽和裕度△Tsat>20 ℃(GCTa),通過PZR水位控制壓力(RIS 011 PO)。

      3.3.2 第二道屏障

      在幾秒鐘之內(nèi),同時失去主泵軸封的注入(RCV泵組失電)以及向熱屏冷卻的供水(RRI泵組失電)。幾秒鐘之內(nèi),由LLS水力試驗泵汽輪發(fā)電機(jī)組供電的泵啟動,從而實現(xiàn)向主泵提供軸封水。

      3.3.3 第三道屏障

      即刻不會有問題,但可能有以下幾個風(fēng)險:

      ①通風(fēng)裝置的冷凍水失去(DEG)。

      ②安全殼電氣隔離閥失去(閥停留在其位置上)。

      ③EAS(安全殼噴淋系統(tǒng))失去功能。

      ④如果向主泵軸封水失去,則會導(dǎo)致一回路冷卻劑泄漏到安全殼內(nèi),安全殼內(nèi)的溫度和壓力上升,無可以使用的EAS。

      從以上的分析可以清楚看出,在機(jī)組出現(xiàn)全廠失去電源的情況下,核電站的三個安全功能是可以保證的,但是由于由于控制-操縱系統(tǒng)由蓄電池供電,但供電時間有限,如果電源不能在短時間內(nèi)恢復(fù),操縱員對機(jī)組的監(jiān)控力度將慢慢降低,如果此時疊加熱工水力事故,機(jī)組參數(shù)可能會失控。

      4 全廠失電事故規(guī)程走向

      主降壓變壓器、輔助變壓器和兩臺柴油發(fā)電機(jī)機(jī)組1 h以上的功能失去概率累計為10-5/a/機(jī)組,屬于第IV類事件,在失去全部電源后除了盡可能快速恢復(fù)一路供電外,限制用電也是一種手段,全廠失電后機(jī)組出現(xiàn)IKIC報警,然后由IKIC程序?qū)⒖刂魄械紹UP控制,然后主控操縱臺將被停運,操縱員從BUP上開始執(zhí)行DOS程序。如圖1所示,從全廠失電開始到進(jìn)入ECP1序列5進(jìn)行等待電源恢復(fù)的規(guī)程走向:

      在經(jīng)過序列4后,如果電源還未恢復(fù),則程序由兩臺RCV泵和RRI泵同時不可用,定位到序列5:利用RIS011PO向中間停堆過渡。此序列為全廠失去電源后必須要執(zhí)行的一個序列,也是程序控制策略最集中體現(xiàn)的地方,下面做詳細(xì)說明。

      序列5的目標(biāo)是最終達(dá)到并維持冷管段的溫度高于190 ℃的運行區(qū)域,從而維持向汽動輔助給水泵的蒸汽供應(yīng),序列中最重要的操作就是溫度控制和穩(wěn)壓器液位控制。

      在失去所有的電源之后,機(jī)組配置如下:

      ①控制棒插入。

      ②一回路在自然循環(huán)。

      ③試驗泵由LLS柴油發(fā)電機(jī)供電從PTR取水保證軸封注入。

      ④上充開啟,下泄關(guān)閉。

      ⑤蒸發(fā)器由ASG汽動泵供水。

      可用的控制是:

      ①通過調(diào)節(jié)閥門來調(diào)節(jié)ASG的流量。

      ②調(diào)節(jié)GCTa的閥門。

      ③在就地調(diào)節(jié)實驗泵的流量和壓力.

      ④主要的信息由LLS再供電。

      如果一回路溫度小于190 ℃(冷段),因為蒸汽壓力不足,所以無法保證汽動給水泵的正常運行,所以關(guān)閉GCTa的閥門以提高溫度。

      如果一回路冷段溫度高于200 ℃:

      如果穩(wěn)壓器水位高于10%,允許28 ℃/h冷卻。

      如果穩(wěn)壓器水位在0%~10%之間,穩(wěn)定一回路溫度直至穩(wěn)壓器水位因通過RIS0 11PO提供軸封注入而上升。

      如果穩(wěn)壓器水位低于0%(表明測量通道故障),使用一回路壓力測量進(jìn)行替換,一回路壓力異常高,高于155 bar,表明穩(wěn)壓器充滿,則需要以28 ℃/h進(jìn)行冷卻避免穩(wěn)壓器安全閥開啟。如果一回路壓力低于155 bar,和探測到穩(wěn)壓器水位測量通道故障之前同樣的速率進(jìn)行冷卻(28 ℃/h,14 ℃/h,或穩(wěn)定)。

      如果一回路溫度在190 ℃~200 ℃之間,停止冷卻并檢查穩(wěn)壓器水位測量,如果穩(wěn)壓器水位高于-6 m,操縱員必須通過RIS011PO注入流量調(diào)整水位至-1.1 m左右。如果穩(wěn)壓器水位低于-6 m,操縱員必須通過RIS011PO注入流量穩(wěn)定一回路壓力。

      5 結(jié) 語

      總之,在機(jī)組出現(xiàn)全廠失去電源的情況下,操縱員最重要的是通過冷卻使得一回路降溫并最終維持在190~200 ℃之間,并通過RIS0 11PO穩(wěn)定穩(wěn)壓器水位,在機(jī)組未疊加其他事故情況下,反應(yīng)堆的安全是完全可以保證的。如果在這個過程中出現(xiàn)其他熱工水力事故,將有PF(福島后改進(jìn)項)項中的一些設(shè)備來保證,不是本文的論證范疇,不再贅述。

      參考文獻(xiàn):

      [1] 大壓灣核電培訓(xùn)中心.大壓灣核電站事故規(guī)程解讀[M].北京:原子能出版社,2007.

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