單志明+劉慧銀+初德月+張冀蘭

摘 要：由于全廠斷電（Station Blackout，簡稱SBO）是一個超設(shè)計基準(zhǔn)事故，發(fā)生SBO后，冷卻反應(yīng)堆堆芯的能力和安全殼的完整性只能依靠那些不需要交流電源的系統(tǒng)以及電廠以適當(dāng)?shù)姆绞交謴?fù)交流電源的能力。如果在恢復(fù)交流電源前，不需要交流電源的系統(tǒng)由于沒有能量的補充而全部消耗，則反應(yīng)堆堆芯失去冷卻能力，就會發(fā)生熔堆事故。因此增設(shè)AAC電源，是提高電廠應(yīng)付全廠斷電事故的一個重要手段。文中對AAC電源可行性和優(yōu)點進行了闡述。

關(guān)鍵詞：AAC ?福島 ?斷電 ?SBO

中圖分類號：TM62 ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0056-02

1 AAC電源的必要性

2011年日本福島“3·11”事故以來，核電安全更加重要。SBO是一個超設(shè)計基準(zhǔn)工況，發(fā)生SBO后，冷卻反應(yīng)堆堆芯的能力和安全殼的完整性只能依靠那些不需要交流電源的系統(tǒng)的可利用性以及電廠以適當(dāng)?shù)姆绞交謴?fù)交流電源的能力。不需要交流電源的系統(tǒng)有：蓄電池、柴油機輔助給水、壓縮空氣、應(yīng)急水箱等，這些系統(tǒng)在沒有交流電源的情況下，工作的時間是有限的;適當(dāng)?shù)姆绞交謴?fù)交流電源的能力有：盡快恢復(fù)外電源或廠內(nèi)應(yīng)急電源。如果在恢復(fù)交流電源前，不需要交流電源的系統(tǒng)由于沒有能量的補充而全部消耗，則反應(yīng)堆堆芯失去冷卻能力，就會發(fā)生熔堆事故。

初步PSA研究表明：發(fā)生SBO后，一小時內(nèi)不能恢復(fù)電源的事件對反應(yīng)堆發(fā)生熔堆事故（CDF）的貢獻因子最大，占到約40%。

雖然SBO的后果嚴(yán)重，但發(fā)生SBO的概率很小，所以我廠在設(shè)計時沒有考慮SBO的情況。但目前核電廠對SBO問題的關(guān)注在不斷提升，主要是關(guān)于交流電源可靠性的經(jīng)驗的積累。許多運行電廠有過失去全部廠外電源的經(jīng)歷，在所有這些經(jīng)歷中，大多數(shù)的現(xiàn)場應(yīng)急電源可以馬上向安全相關(guān)設(shè)備供電，但是，在一些案例中，有一臺現(xiàn)場應(yīng)急電源不能用，在很少的幾個案例中，發(fā)生了失去所有交流電源的情況，但是這些案例中的現(xiàn)場應(yīng)急電源都在很短的時間內(nèi)恢復(fù)了，沒有造成嚴(yán)重的后果。運行的核電廠里有更多的事例在試驗時應(yīng)急電源啟動和運行失敗。這些關(guān)于交流電源可靠性的經(jīng)驗的積累，引起了對SBO問題的關(guān)注的提升。

2 對SBO的應(yīng)付能力的分析和評價的方法

根據(jù)廠外電源的可靠度;廠內(nèi)應(yīng)急電源的冗余度、廠內(nèi)應(yīng)急電源的可靠度，計算核電廠的最小全廠斷電時限。再根據(jù)核電廠的實際系統(tǒng)設(shè)備如：蓄電池、壓縮空氣、應(yīng)急水箱的容量來分析電廠實際的應(yīng)付SBO的時間。二者進行比較，如果電廠實際的全廠斷電應(yīng)付時間大于最小全廠斷電時限，則認(rèn)為電廠發(fā)生SBO后，能夠保證反應(yīng)堆的安全;反之，則認(rèn)為反應(yīng)堆是不安全的，需要有改進措施來保證反應(yīng)堆的安全。

具體改進措施有：

提高廠內(nèi)應(yīng)急電源的可靠度和冗余度，可以減少最小全廠斷電時限。

提高蓄電池、應(yīng)急給水箱、壓縮空氣等的容量，以增加電廠實際的應(yīng)付SBO的能力。

增設(shè)AAC電源—— 增加一臺非安全級的發(fā)電機，在發(fā)生SBO后，能在1 h內(nèi)手動啟動并帶上保證反應(yīng)堆安全的負載。

根據(jù)我廠實際情況，初步估算其需要的最小全廠斷電時限是4 h;實際應(yīng)付能力中，蓄電池（含UPS蓄電池）、壓縮空氣的容量不能在SBO后堅持4 h。所以秦山核電廠必須有改進措施來對付SBO。

主要的改進措施有：

提高廠內(nèi)應(yīng)急電源的可靠度：應(yīng)急柴油機的可靠性不是很高，還有提高的潛力。應(yīng)急柴油機的輔機系統(tǒng)存在設(shè)計和設(shè)備的原因，存在許多不足之處，需要改進。

應(yīng)急柴油機的電氣系統(tǒng)，設(shè)備老化，缺陷較多，許多設(shè)備由于當(dāng)時的條件，沒有進行嚴(yán)格的1E級鑒定，影響安全功能。需要該為嚴(yán)格符合1E級的、可靠的設(shè)備。

增設(shè)替代交流電源（Alternate AC，簡稱AAC）：由于電廠實際的SBO應(yīng)付能力較短，必須增加AAC電源，增加一臺非安全級的柴油發(fā)電機，平時不與電廠系統(tǒng)設(shè)備相聯(lián)，在發(fā)生SBO時，手動啟動，在1 h內(nèi)帶載，給保證反應(yīng)堆安全需要的負荷供電。

綜上所述，增設(shè)AAC電源是應(yīng)付SBO的最有效方法，保證反應(yīng)堆的安全。

3 AAC電源設(shè)計方案

AAC柴油發(fā)電機組經(jīng)出口開關(guān)接至6 kV AAC段，正常工況時AAC柴油發(fā)電機組在熱備用。

6 kV AAC段經(jīng)開關(guān)接至6 kV公用Ⅰ段，正常工況時開關(guān)處于合閘狀態(tài)。該回路的作用如下：

（1）正常工況時，6 kV AAC段由6kV公用Ⅰ段供電，6 kV AAC段經(jīng)6.3/0.4kV配電變壓器向AAC低壓開關(guān)柜供電，該低壓開關(guān)柜組給AAC柴油發(fā)電機組輔助系統(tǒng)及直流充電器等供電，以維持機組處于熱備用狀態(tài);

（2）當(dāng)機組停機時，出現(xiàn)失去全部廠外電源但廠內(nèi)應(yīng)急電源可用的事故工況，可啟動AAC柴油發(fā)電機組，向6 kV公用Ⅰ段、工作Ⅰ段母線供電，維持部分重要負荷運行。

6 kV AAC段經(jīng)開關(guān)接至6 kV安全Ⅰ（Ⅱ）段母線，正常工況時，開關(guān)在冷備用狀態(tài)。在SBO工況下，可啟動AAC柴油發(fā)電機組，向6 kV安全Ⅰ（或Ⅱ）段供電。

6 kV AAC段經(jīng)開關(guān)接至移動電源車中壓接線箱，作為中壓移動電源接口。正常工況時，開關(guān)在冷備用狀態(tài)。事故工況下可接入中壓移動電源車，向6 kV安全Ⅰ（或Ⅱ）段供電。

4 增設(shè)AAC電源的優(yōu)點

（1）由于AAC電源的重要性，在其設(shè)計時就會考慮諸多問題，以下為其的設(shè)計原則：

①AAC電源系統(tǒng)的安全等級為非IE級。

②AAC電源不考慮機械設(shè)備誤操作或故障及地震的影響。

③AAC電源系統(tǒng)按照電廠的隔離準(zhǔn)則，與安全相關(guān)設(shè)備保持隔離。endprint

④正常時AAC電源不與廠外優(yōu)先電源及廠內(nèi)應(yīng)急交流電力系統(tǒng)相連接 ，更不會自動帶載上述系統(tǒng)，并通過合適的隔離裝置保持電氣隔離。

⑤AAC電源應(yīng)免受可能導(dǎo)致失電的氣候相關(guān)事件的影響。

⑥同優(yōu)先電源及廠內(nèi)應(yīng)急交流電源共模故障的可能性最小，不存在可能由于天氣或單一故障導(dǎo)致廠內(nèi)應(yīng)急電源的任何一部分或優(yōu)先電源和AAC電源同時故障的個別缺陷;AAC電源的支持系統(tǒng)不依靠優(yōu)先電源或應(yīng)急交流電源。

⑦AAC電源設(shè)置獨立的控制電源系統(tǒng)。

⑧在全廠斷電發(fā)生后，AAC電源應(yīng)可以適時的被利用。

⑨AAC電源應(yīng)有足夠的容量用于應(yīng)付SBO所需的所有系統(tǒng)運行直至反應(yīng)堆安全停堆。

⑩AAC電源應(yīng)能夠被檢查、維修，并能夠進行周期性的試驗以證明可運行性和可靠性。

AAC電源的可靠性必須大于0.95。

二AAC電源柴油發(fā)電機組安裝在隔離的廠房內(nèi)。

AAC電源柴油發(fā)電機組配備獨立的空氣（或直流）起動系統(tǒng);該系統(tǒng)有能力在不中途充氣（充電）的情況下保證柴油發(fā)電機組連續(xù)3次起動。

AAC電源柴油機配備有獨立的外部冷卻系統(tǒng)。

在電廠正常運行工況下，AAC柴油發(fā)電機組系統(tǒng)應(yīng)對其冷卻水和潤滑油進行持續(xù)的預(yù)加熱和和預(yù)循環(huán)，以確保柴油發(fā)電機組處于熱備用狀態(tài)。

（2）設(shè)置AAC電源是提高電廠安全性的行之有效的手段，也是提高電廠縱深防御能力的一個行之有效的措施。有分析表明，AAC電源可以有效減小CDF（堆芯熔化概率）。

如不設(shè)置AAC電源，CDF為5.91E-6（1/堆年），而設(shè)置AAC電源則為3.96E-6（1/堆年），CDF變化百分比（以不設(shè)置為基準(zhǔn)）為49.2%。可以看出AAC電源對降低堆芯熔化概率的顯著貢獻。綜上所述，增設(shè)AAC 電源有以下優(yōu)點：

①顯著降低堆芯熔化概率;

②提高電廠縱深防御能力;

③提高電廠備用電源的多樣性;

④滿足RGI.155及10CFR50.63的法規(guī)要求。

5 結(jié)語

福島事故發(fā)生以來，世界對核電的安全要求更加嚴(yán)格，由于早期核電廠都設(shè)計于80年代，當(dāng)時沒有考慮超基準(zhǔn)事故，隨著時代的發(fā)展，核電技術(shù)日益精進，對核電的要求越來越高，安全在人民心中越來越重，中核核電運行管理有限公司（一廠）堅持核無小事和安全生產(chǎn)的理念，特別針對福島事故增設(shè)AAC電源來應(yīng)付SBO事故，減少堆芯熔化概率，保證反應(yīng)堆安全。

參考文獻

[1] 張憲.復(fù)雜性視角下基于Agent的建設(shè)工程項目集成管理模型研究[D].天津大學(xué)，2011.

[2] 李珠峰.基于多目標(biāo)的我國外資建設(shè)工程項目管理模式選擇研究[D].華東理工大學(xué)，2010.endprint

④正常時AAC電源不與廠外優(yōu)先電源及廠內(nèi)應(yīng)急交流電力系統(tǒng)相連接 ，更不會自動帶載上述系統(tǒng)，并通過合適的隔離裝置保持電氣隔離。

⑤AAC電源應(yīng)免受可能導(dǎo)致失電的氣候相關(guān)事件的影響。

⑥同優(yōu)先電源及廠內(nèi)應(yīng)急交流電源共模故障的可能性最小，不存在可能由于天氣或單一故障導(dǎo)致廠內(nèi)應(yīng)急電源的任何一部分或優(yōu)先電源和AAC電源同時故障的個別缺陷;AAC電源的支持系統(tǒng)不依靠優(yōu)先電源或應(yīng)急交流電源。

⑦AAC電源設(shè)置獨立的控制電源系統(tǒng)。

⑧在全廠斷電發(fā)生后，AAC電源應(yīng)可以適時的被利用。

⑨AAC電源應(yīng)有足夠的容量用于應(yīng)付SBO所需的所有系統(tǒng)運行直至反應(yīng)堆安全停堆。

⑩AAC電源應(yīng)能夠被檢查、維修，并能夠進行周期性的試驗以證明可運行性和可靠性。

AAC電源的可靠性必須大于0.95。

二AAC電源柴油發(fā)電機組安裝在隔離的廠房內(nèi)。

AAC電源柴油發(fā)電機組配備獨立的空氣（或直流）起動系統(tǒng);該系統(tǒng)有能力在不中途充氣（充電）的情況下保證柴油發(fā)電機組連續(xù)3次起動。

AAC電源柴油機配備有獨立的外部冷卻系統(tǒng)。

在電廠正常運行工況下，AAC柴油發(fā)電機組系統(tǒng)應(yīng)對其冷卻水和潤滑油進行持續(xù)的預(yù)加熱和和預(yù)循環(huán)，以確保柴油發(fā)電機組處于熱備用狀態(tài)。

（2）設(shè)置AAC電源是提高電廠安全性的行之有效的手段，也是提高電廠縱深防御能力的一個行之有效的措施。有分析表明，AAC電源可以有效減小CDF（堆芯熔化概率）。

如不設(shè)置AAC電源，CDF為5.91E-6（1/堆年），而設(shè)置AAC電源則為3.96E-6（1/堆年），CDF變化百分比（以不設(shè)置為基準(zhǔn)）為49.2%?？梢钥闯鯝AC電源對降低堆芯熔化概率的顯著貢獻。綜上所述，增設(shè)AAC 電源有以下優(yōu)點：

①顯著降低堆芯熔化概率;

②提高電廠縱深防御能力;

③提高電廠備用電源的多樣性;

④滿足RGI.155及10CFR50.63的法規(guī)要求。

5 結(jié)語

福島事故發(fā)生以來，世界對核電的安全要求更加嚴(yán)格，由于早期核電廠都設(shè)計于80年代，當(dāng)時沒有考慮超基準(zhǔn)事故，隨著時代的發(fā)展，核電技術(shù)日益精進，對核電的要求越來越高，安全在人民心中越來越重，中核核電運行管理有限公司（一廠）堅持核無小事和安全生產(chǎn)的理念，特別針對福島事故增設(shè)AAC電源來應(yīng)付SBO事故，減少堆芯熔化概率，保證反應(yīng)堆安全。

參考文獻

[1] 張憲.復(fù)雜性視角下基于Agent的建設(shè)工程項目集成管理模型研究[D].天津大學(xué)，2011.

[2] 李珠峰.基于多目標(biāo)的我國外資建設(shè)工程項目管理模式選擇研究[D].華東理工大學(xué)，2010.endprint

④正常時AAC電源不與廠外優(yōu)先電源及廠內(nèi)應(yīng)急交流電力系統(tǒng)相連接 ，更不會自動帶載上述系統(tǒng)，并通過合適的隔離裝置保持電氣隔離。

⑤AAC電源應(yīng)免受可能導(dǎo)致失電的氣候相關(guān)事件的影響。

⑥同優(yōu)先電源及廠內(nèi)應(yīng)急交流電源共模故障的可能性最小，不存在可能由于天氣或單一故障導(dǎo)致廠內(nèi)應(yīng)急電源的任何一部分或優(yōu)先電源和AAC電源同時故障的個別缺陷;AAC電源的支持系統(tǒng)不依靠優(yōu)先電源或應(yīng)急交流電源。

⑦AAC電源設(shè)置獨立的控制電源系統(tǒng)。

⑧在全廠斷電發(fā)生后，AAC電源應(yīng)可以適時的被利用。

⑨AAC電源應(yīng)有足夠的容量用于應(yīng)付SBO所需的所有系統(tǒng)運行直至反應(yīng)堆安全停堆。

⑩AAC電源應(yīng)能夠被檢查、維修，并能夠進行周期性的試驗以證明可運行性和可靠性。

AAC電源的可靠性必須大于0.95。

二AAC電源柴油發(fā)電機組安裝在隔離的廠房內(nèi)。

AAC電源柴油發(fā)電機組配備獨立的空氣（或直流）起動系統(tǒng);該系統(tǒng)有能力在不中途充氣（充電）的情況下保證柴油發(fā)電機組連續(xù)3次起動。

AAC電源柴油機配備有獨立的外部冷卻系統(tǒng)。

在電廠正常運行工況下，AAC柴油發(fā)電機組系統(tǒng)應(yīng)對其冷卻水和潤滑油進行持續(xù)的預(yù)加熱和和預(yù)循環(huán)，以確保柴油發(fā)電機組處于熱備用狀態(tài)。

（2）設(shè)置AAC電源是提高電廠安全性的行之有效的手段，也是提高電廠縱深防御能力的一個行之有效的措施。有分析表明，AAC電源可以有效減小CDF（堆芯熔化概率）。

如不設(shè)置AAC電源，CDF為5.91E-6（1/堆年），而設(shè)置AAC電源則為3.96E-6（1/堆年），CDF變化百分比（以不設(shè)置為基準(zhǔn)）為49.2%。可以看出AAC電源對降低堆芯熔化概率的顯著貢獻。綜上所述，增設(shè)AAC 電源有以下優(yōu)點：

①顯著降低堆芯熔化概率;

②提高電廠縱深防御能力;

③提高電廠備用電源的多樣性;

④滿足RGI.155及10CFR50.63的法規(guī)要求。

5 結(jié)語

福島事故發(fā)生以來，世界對核電的安全要求更加嚴(yán)格，由于早期核電廠都設(shè)計于80年代，當(dāng)時沒有考慮超基準(zhǔn)事故，隨著時代的發(fā)展，核電技術(shù)日益精進，對核電的要求越來越高，安全在人民心中越來越重，中核核電運行管理有限公司（一廠）堅持核無小事和安全生產(chǎn)的理念，特別針對福島事故增設(shè)AAC電源來應(yīng)付SBO事故，減少堆芯熔化概率，保證反應(yīng)堆安全。

參考文獻

[1] 張憲.復(fù)雜性視角下基于Agent的建設(shè)工程項目集成管理模型研究[D].天津大學(xué)，2011.

[2] 李珠峰.基于多目標(biāo)的我國外資建設(shè)工程項目管理模式選擇研究[D].華東理工大學(xué)，2010.endprint