壓水堆核電廠主控室不可用時的機(jī)組運行策略研究

蔣燕

摘 要：主控制室是核電廠的主要集中監(jiān)控中心，提供所有電廠工況的過程控制和監(jiān)視。當(dāng)主控制室不可用時，需要在遠(yuǎn)程停堆站對核電廠進(jìn)行控制。本文基于狀態(tài)導(dǎo)向法制定了主控室不可用作為初因事件或疊加事件時的機(jī)組事故運行策略，借助該策略可在遠(yuǎn)程停堆站將機(jī)組后撤并穩(wěn)定在安全狀態(tài)。本文研究成果可為在建或在役核電廠事故運行程序的開發(fā)和優(yōu)化提供參考，對核電廠核安全、經(jīng)濟(jì)運行有積極意義。

關(guān)鍵詞：主控室；遠(yuǎn)程停堆站；狀態(tài)導(dǎo)向法；運行策略

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.188

0 引言

主控制室（MCR）是核電廠的主要集中監(jiān)控中心，提供所有電廠工況的過程控制和監(jiān)視。當(dāng)主控制室不可用時（例如火災(zāi)），操縱員可以在遠(yuǎn)程停堆站（RSS）對核電廠進(jìn)行控制，確保核電廠穩(wěn)定運行。MCR不可用主要考慮MCR不可居留和MCR計劃停運。本文對典型壓水堆核電廠的MCR和RSS配置進(jìn)行簡要介紹，研究并制定MCR不可用作為初因事件或疊加事件時的機(jī)組事故運行策略。

1 控制室簡介

控制室是核電站的監(jiān)控中心，它的主要功能是在核電廠各種運行工況下（包括正常運行工況和事故運行工況）對全機(jī)組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制，保障核電廠安全、高效地運行。核電廠控制室主要包括MCR和RSS。

MCR是核電廠的主要集中監(jiān)控中心，配置了供操縱員、協(xié)調(diào)員、值長、安全工程師使用的數(shù)字化工作站（KIC）以及常規(guī)控制盤臺（BUP）。在MCR可用時，所有電廠工況的過程控制和監(jiān)視都在MCR進(jìn)行，每個KIC工作站都具備所需的信息顯示和控制功能，實現(xiàn)正常運行工況和事故工況下機(jī)組狀態(tài)的監(jiān)測和控制。當(dāng)KIC整體故障或最小KIC工作站數(shù)量不滿足運行要求時，可通過BUP控制機(jī)組，將機(jī)組帶至安全狀態(tài)。

RSS是MCR的輔助控制中心，其配置了簡化的KIC工作站，擁有與MCR的KIC工作站一樣的數(shù)據(jù)顯示和控制手段。RSS與MCR在設(shè)計上實現(xiàn)了實體隔離和電氣隔離，當(dāng)MCR不可用時，可將機(jī)組控制從MCR切換至RSS在RSS將機(jī)組帶到并維持在安全狀態(tài)。

2 MCR不可用時覆蓋的工況

考慮到MCR不可居留可能會發(fā)生在反應(yīng)堆功率運行模式至反應(yīng)堆完全卸料模式的各個運行模式，MCR計劃維修一般在反應(yīng)堆完全卸料模式，因此MCR不可用時的機(jī)組運行策略應(yīng)覆蓋機(jī)組所有運行模式。

基于國內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求及核電廠設(shè)計和運行中安全性和經(jīng)濟(jì)考慮，明確指出RSS不考慮MCR不可用的情況發(fā)生其他獨立事故，特別不考慮又發(fā)生要求使用專設(shè)安全設(shè)施的事故[1]。原則上，RSS必須能夠確保電站在正常運行或瞬態(tài)工況下失去MCR時將機(jī)組后撤并維持在安全停堆狀態(tài)[2]。根據(jù)在役和在建核電廠的設(shè)計經(jīng)驗，一般將失去廠外電（LOOP）視為反應(yīng)堆自動停堆后的繼發(fā)事件而非獨立事件，因此，這里MCR不可用時的機(jī)組運行策略考慮了MCR不可用考慮了與（LOOP）疊加。

3 基于狀態(tài)導(dǎo)向法的MCR不可用時機(jī)組運行策略分析

狀態(tài)導(dǎo)向法事故運行程序（SOP）是三哩島事故之后提出和發(fā)展的一種新型事故管理程序體系。將MCR不可用的初因事件或疊加事件納入SOP框架下進(jìn)行管理，考慮反應(yīng)堆反應(yīng)性控制的優(yōu)先級，從簡化規(guī)程規(guī)模的角度，根據(jù)控制棒是否全部落下將反應(yīng)堆正常運行模式劃分為未停堆工況和停堆工況。籍此，MCR不可用的機(jī)組運行策略主要考慮未停堆工況下或停堆工況下MCR不可用作為初因事件或MCR不可用疊加LOOP。

3.1 未停堆工況下MCR不可用的機(jī)組運行策略

機(jī)組處于正常運行、未停堆的情況下突然發(fā)生MCR不可用，首先應(yīng)控制反應(yīng)堆反應(yīng)性、在MCR執(zhí)行手動停堆。

為保證人員的安全，應(yīng)撤離MCR前往RSS，在RSS通過執(zhí)行事故運行程序控制機(jī)組。為了防止人員撤離后在MCR的誤操作，應(yīng)將MCR工作站關(guān)機(jī)。通過切換開關(guān)將機(jī)組控制從MCR切換至RSS。如果是因為火災(zāi)、濃煙導(dǎo)致的MCR不可用，應(yīng)注意隔離MCR通風(fēng)系統(tǒng)、投運RSS通風(fēng)系統(tǒng)。

對MCR不可用作為初因事件的情形，此時機(jī)組狀態(tài)參數(shù)正常，可通過常規(guī)運行手段（正常噴淋、上充、下泄等）穩(wěn)定機(jī)組一回路溫度、穩(wěn)定一回路壓力、調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器液位，將機(jī)組穩(wěn)定在當(dāng)前狀態(tài)。

對疊加了LOOP的MCR不可用情況，在執(zhí)行事故運行程序過程中診斷出發(fā)生LOOP后，立即根據(jù)LOOP事故運行策略對相關(guān)設(shè)備狀態(tài)重新進(jìn)行配置，并嘗試修復(fù)廠外電源。根據(jù)機(jī)組狀態(tài)確定后撤模式和后撤時間執(zhí)行后撤，通過可用的運行手段降低機(jī)組一回路溫度、降低一回路壓力、調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器液位，將機(jī)組后撤并穩(wěn)定在余熱排出冷卻正常停堆模式。

3.2 停堆工況下MCR不可用的機(jī)組運行策略

停堆工況下MCR不可用的機(jī)組運行策略除了反應(yīng)堆反應(yīng)性問題、機(jī)組后撤要求不同外，其他部分的策略與3.1節(jié)未停堆工況下MCR不可用的機(jī)組運行策略一致。

機(jī)組處于正常運行、已停堆的情況下突然發(fā)生MCR不可用，此時機(jī)組已處于停堆狀態(tài)，堆芯反應(yīng)性方面不存在威脅，無需再執(zhí)行停堆操作。

對于停堆工況MCR不可用作為初因事件或MCR不可用疊加LOOP的情形，由于機(jī)組此時已處于相對安全穩(wěn)定的狀態(tài)，無需再向更低的機(jī)組狀態(tài)后撤（如機(jī)組已處于維修停堆模式，無需再后撤至換料停堆模式），將機(jī)組穩(wěn)定在當(dāng)前狀態(tài)即可。

4 結(jié)束語

本文研究并制定了基于狀態(tài)導(dǎo)向法的MCR不可用的機(jī)組運行策略，能為核電廠開發(fā)和優(yōu)化事故運行程序提供有益參考，對確保核電廠安全、經(jīng)濟(jì)運行有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]程波.核電廠遠(yuǎn)程停堆站事故準(zhǔn)則的標(biāo)準(zhǔn)研究[J].自動化儀表，2015.

[2]EUROPEAN UTILITY EQUIREMENTS FOR LWR NUCLEAR POWER PLANTS （EUR）.