魏 興,陳 云（.福建福清核電有限公司,福州 35038;.福建農(nóng)林大學(xué),福州 35000）

PSA風(fēng)險(xiǎn)分析方法在核電廠中的應(yīng)用

魏 興1,陳 云2＊
（1.福建福清核電有限公司,福州 350318;2.福建農(nóng)林大學(xué),福州 350002）

應(yīng)急母線段下電動(dòng)機(jī)是核電廠安全相關(guān)重要設(shè)備，通過(guò)修改電機(jī)熱保護(hù)定值，可充分發(fā)揮安全系統(tǒng)的功能和作用，但也可能因?yàn)殡姍C(jī)失去保護(hù)而造成過(guò)熱損壞，導(dǎo)致安全系統(tǒng)功能完全喪失。本文采用PSA風(fēng)險(xiǎn)分析的方法，對(duì)不同的電機(jī)熱保護(hù)定值修改方案進(jìn)行分析，得到核電廠安全的敏感性評(píng)估結(jié)果，為核電廠相關(guān)工作提供一定的指導(dǎo)和借鑒。

PSA；電動(dòng)機(jī)；核安全；核電廠

1 概述

電動(dòng)機(jī)是核電廠安全相關(guān)系統(tǒng)中的重要核心設(shè)備，其安全可靠運(yùn)行有利于確保核安全相關(guān)系統(tǒng)功能的有效性，設(shè)置電機(jī)過(guò)熱保護(hù)，能在電機(jī)過(guò)載情況下閉鎖電機(jī)，保護(hù)電機(jī)安全，避免重復(fù)啟動(dòng)導(dǎo)致繞組過(guò)熱損壞。但在應(yīng)急情況下，核安全相關(guān)電動(dòng)機(jī)可能因過(guò)熱閉鎖，不利于核安全的應(yīng)急需求。目前階段無(wú)法通過(guò)定量方式對(duì)電機(jī)可靠性的真實(shí)影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，本文通過(guò)PSA敏感性分析方法，評(píng)價(jià)修改核電廠安全相關(guān)系統(tǒng)電機(jī)熱容量定值對(duì)核電廠風(fēng)險(xiǎn)的影響。

2 電機(jī)安全性和核安全系統(tǒng)可靠性關(guān)系

核電廠應(yīng)急母線段下核安全相關(guān)系統(tǒng)的6.6kV中壓電動(dòng)機(jī)為三相異步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電機(jī)過(guò)載時(shí)引起定子電流增大，當(dāng)電流持續(xù)足夠的時(shí)間后就會(huì)引起溫度過(guò)高甚至是燒毀。過(guò)熱保護(hù)元件就是通過(guò)定子繞組的電流和累積時(shí)間來(lái)計(jì)算出電機(jī)消耗的熱容量，根據(jù)熱容量值來(lái)禁止電機(jī)再啟動(dòng)或是跳閘，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的熱保護(hù)。

但在應(yīng)急情況下，核安全相關(guān)電動(dòng)機(jī)可能因過(guò)熱閉鎖再啟動(dòng)，不利于核安全的應(yīng)急需求。從優(yōu)先保證核安全角度出發(fā)，對(duì)于核安全相關(guān)的中壓電動(dòng)機(jī)將熱保護(hù)定值設(shè)置到最大值（相當(dāng)于取消再啟動(dòng)限制）是有必要的，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)短時(shí)間內(nèi)無(wú)故障連續(xù)多次啟動(dòng)，如果事故后由于某些特定原因電機(jī)沒(méi)有一次啟動(dòng)成功，在熱容量保護(hù)限值內(nèi)再次（或者多次嘗試）啟動(dòng)成功有利于事故后相關(guān)安全系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，但也可能造成電機(jī)過(guò)熱損壞，使安全相關(guān)系統(tǒng)功能徹底喪失。這種利弊矛盾很難同普通的分析方法來(lái)定量評(píng)價(jià)，因此下文將通過(guò)PSA定量計(jì)算的方式給出在不同的熱保護(hù)定值情況下對(duì)電廠風(fēng)險(xiǎn)的影響評(píng)價(jià)。

3 PSA安全分析

本文選取核電廠應(yīng)急段安全相關(guān)系統(tǒng)6 .6kV電機(jī)作為研究對(duì)象進(jìn)行PSA分析，通過(guò)采用不同修改電機(jī)熱保護(hù)定值的方案，評(píng)估電機(jī)熱保護(hù)定值修改后對(duì)機(jī)組堆芯損壞頻率（CDF）的影響。

中壓應(yīng)急母線段下安全相關(guān)系統(tǒng)的電機(jī)設(shè)備包括2臺(tái)輔助給水泵，2臺(tái)安全殼噴淋泵，1臺(tái)消防泵，3臺(tái)高壓安注泵，2臺(tái)低壓安注泵，2臺(tái)余熱排除泵，4臺(tái)設(shè)備冷卻水泵和4臺(tái)重要廠用水泵等組成，相

關(guān)設(shè)備在核電廠內(nèi)部事件一級(jí)PSA進(jìn)行了考慮。

我們通過(guò)以下三種電機(jī)保護(hù)定值修改方案，對(duì)內(nèi)部事件一級(jí)PSA結(jié)果的敏感性進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。

方案一：根據(jù)電力設(shè)計(jì)院給出的定值單設(shè)定電機(jī)熱保護(hù)定值；

方案二：將所有電機(jī)的熱保護(hù)定值調(diào)整到最大，相當(dāng)于無(wú)啟動(dòng)限制；

方案三：僅將低壓安注泵、安全殼噴淋泵、輔助給水泵和設(shè)備冷卻水泵電機(jī)熱保護(hù)定值調(diào)整到最大，其他電機(jī)熱保護(hù)定值保持設(shè)計(jì)院給出的定值。

根據(jù)不同的修改方案，通過(guò)調(diào)整所涉及電機(jī)的可靠性參數(shù)，評(píng)估對(duì)CDF的影響。具體為：

Q1= Q0*F

其中：Q1為更新后可靠性參數(shù)，Q0為原可靠性參數(shù)，F(xiàn)為敏感性因子。

不同變更方案的敏感性評(píng)估結(jié)果如表1所示。

表1 不同修改方案的敏感性評(píng)估結(jié)果

如表1所示，電機(jī)保護(hù)定值修改后，對(duì)電廠CDF值會(huì)產(chǎn)生一定影響?？紤]到不同的敏感性因子，設(shè)備電機(jī)相關(guān)可靠性參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，不同修改方案對(duì)電廠CDF的影響都低于2E-7/堆年，相對(duì)變化率低于2%。

根據(jù)NNSA-0147《概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)用于特定電廠許可證基礎(chǔ)變更的風(fēng)險(xiǎn)指引決策方法》，將堆芯損壞頻率（CDF）變化量劃分為三個(gè)區(qū)域，并給出了每個(gè)區(qū)域的可接受性準(zhǔn)則，準(zhǔn)則比較的是全范圍（包括內(nèi)部事件、外部事件、滿功率、低功率和停堆等工況）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的變化量。

堆芯損壞頻率（CDF）的可接受性準(zhǔn)則：

（1）若申請(qǐng)清晰地表明會(huì)導(dǎo)致CDF降低，對(duì)于CDF準(zhǔn)則，則可認(rèn)為該變更已經(jīng)滿足相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)指引管理原則；

（2）當(dāng)所計(jì)算的CDF增量很小，如小于1E-06/堆年（區(qū)域III），則無(wú)論是否計(jì)算了總CDF，該變更都將可被考慮接受；

（3）當(dāng)所計(jì)算的CDF增量在1E-06～1E-05/堆年區(qū)間時(shí)，只有當(dāng)合理地表明總CDF小于1E-04/堆年時(shí)，才可以考慮該申請(qǐng)（區(qū)域II）；

（4）會(huì)導(dǎo)致CDF增量大于1E-05/堆年（區(qū)域I）的申請(qǐng)通常不予考慮。

根據(jù)表1的分析結(jié)果，CDF增量均在區(qū)域III。但需要注意表1中的結(jié)果僅是內(nèi)部事件一級(jí)PSA的結(jié)果，NNSA-0147所定義的風(fēng)險(xiǎn)可接受準(zhǔn)則還包括外部事件風(fēng)險(xiǎn)等。此外，NNSA-0147還規(guī)定了早期大量放射性釋放頻率（LERF）的要求，相關(guān)準(zhǔn)則與CDF類(lèi)似，但比CDF值要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。

4 結(jié)論

本文基于核電廠內(nèi)部事件一級(jí)PSA模型，運(yùn)用PSA方法對(duì)核電廠6.6kV電機(jī)熱容量保護(hù)定值不同的修改方案，進(jìn)行了PSA敏感性評(píng)估，從分析結(jié)果來(lái)看，不同的修改方案對(duì)核電廠CDF風(fēng)險(xiǎn)的影響較小。但修改方案還需要滿足確定論等設(shè)計(jì)要求，還要綜合考慮核電廠安全相關(guān)要求、設(shè)備管理和運(yùn)行實(shí)踐來(lái)確定最佳的修改方案。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.063

魏興（1983-）,男,河南南陽(yáng)人,碩士研究生,工程師,研究方向：安全分析方向。

＊通訊作者