譚正　林志亮

【摘 要】根據(jù)國外同行運行經(jīng)驗反饋和事故分析結(jié)果，M310堆型原有設(shè)計中存在發(fā)生意外硼稀釋而導(dǎo)致堆芯熔化的潛在風(fēng)險。核電廠誤稀釋事故發(fā)生頻率較高且一旦發(fā)生造成的安全后果比較嚴(yán)重，方家山核電機組在設(shè)計方面考慮了誤稀釋的風(fēng)險，并對這些風(fēng)險采取了相應(yīng)的措施。本文針對各種可能導(dǎo)致誤稀釋事故的原因以及方家山核電機組所采取的防誤稀釋措施進(jìn)行了簡要的分析和論述。

【關(guān)鍵字】誤稀釋；ADP；快稀釋；慢稀釋；行政隔離

中圖分類號： F426.23；F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）08-0124-003

Mistakenly Dilution Of Fangjia Shan Nclear Power Plant

TAN Zheng LIN Zhi-liang

（CNNP Xiapu Nuclear Power CO.，Ltd.Ningde Fujian Province，Ningde Fujian 352000，China）

【Abstract】According to the operating experience feedback and accident analysis results from foreign counterparts， M310 type of reactor accidents exists in the original design of boron dilution leads the potential risk of a core melt. The accident frequency of misuse dilution is higher happens on nuclear power plant， and will cause the serious safety consequences. Fangjia Shan nuclear power plant considers the risk of misuse dilution in the design， and takes the appropriate measures for these risks. This thesis briefly analyse and discuss the probably causes of the diluted accident and the measures of Fangjia Shan nuclear power plant will take to prevent misuse.

【Key words】Mistakenly dilution； ADP； Rapid dilution； Slow dilution； Administrative segregation

1 背景介紹

根據(jù)法國核電站運行經(jīng)驗反饋和PSA分析，原有設(shè)計中存在著發(fā)生意外硼稀釋而導(dǎo)致堆芯熔化的潛在風(fēng)險。其假設(shè)條件為：

當(dāng)廠變突然失電時，反應(yīng)堆冷卻劑泵停運，一回路強迫循環(huán)喪失，而由應(yīng)急廠用設(shè)備母線LHA/B供電的RCV上充泵和REA泵仍可繼續(xù)運行。此時，如果稀釋未停止或進(jìn)行稀釋操作，就會因自然循環(huán)能力不足而在上充管線進(jìn)入一回路的入口處形成低硼濃度的“水塞”又稱“水團” ，同時隨主泵軸封水的注入，也會在主泵泵殼內(nèi)積聚低硼水。當(dāng)外電源恢復(fù)，重新啟動反應(yīng)堆冷卻劑泵時，就會將這些低硼水推入堆芯，從而快速引入正反應(yīng)性，有可能造成反應(yīng)堆超臨界。為防止上述情況的發(fā)生，增加了防止快稀釋反應(yīng)性事故的保護(hù)措施。

在反應(yīng)堆停堆狀態(tài)下，若由于某些設(shè)備，如熱交換器傳熱管破裂（RCV熱交換器、主泵軸封水高壓冷卻器）和含低硼水或清水系統(tǒng)與一回路連接的閥門等泄漏，導(dǎo)致低硼水或清水進(jìn)入一回路，緩慢地稀釋了反應(yīng)堆冷卻劑硼濃度，向堆芯引入了正反應(yīng)性，使反應(yīng)堆重返臨界。為防止上述情況的發(fā)生，增加了防止慢稀釋反應(yīng)性事故的保護(hù)措施。

2 防誤稀釋的改進(jìn)措施

為了防止安全屏障被破壞，保證反應(yīng)堆安全，針對上述兩種假設(shè)條件，方家山核電機組吸取國內(nèi)外同行的先進(jìn)經(jīng)驗，分別增加了防止快稀釋和慢稀釋的改進(jìn)措施。

2.1 防快稀釋措施

2.1.1 控制邏輯方面：

1）建立一個防誤稀釋保護(hù)信號ADP（Anti-Dilution Protection）

已經(jīng)進(jìn)行的反應(yīng)性事故研究表明：在一回路主泵停運的運行工況下，如果有一體積為硼濃度非常低的水和/或以m3數(shù)量級的冷水進(jìn)入一回路的話，反應(yīng)堆堆芯的后果將非常嚴(yán)重。所以，當(dāng)以下3個信號同時存在時，產(chǎn)生ADP信號：

（1）RCP自然循環(huán)流量低──取自功率量程通道的P16信號。

該信號由功率量程通道的P16信號加延時而產(chǎn)生。其產(chǎn)生的機理是一回路的自然循環(huán)流量與反應(yīng)堆的衰變熱成正比。當(dāng)反應(yīng)堆從高功率狀態(tài)下停堆后，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，其衰變熱維持在一個較高的水平，自然循環(huán)流量也相對較高。在經(jīng)歷了一段時間的衰變后，自然循環(huán)能力減弱。當(dāng)反應(yīng)堆從低功率水平向高功率水平過渡后，在功率水平到達(dá)一定水平并維持一段時間后，其停堆后的衰變熱才能達(dá)到一定的水平。因此：

當(dāng)反應(yīng)堆功率降低到P16以下時，延時T1（5h37min）發(fā)出保護(hù)信號（如果功率降至P16以下，且在5h37min鐘以內(nèi)重新恢復(fù)功率至P16以上，則立即出發(fā)失去自然循環(huán)信號）；

當(dāng)功率提升到高于P16時，延時T2切斷保護(hù)信號。設(shè)定值為46h26min（第一循環(huán)除外），第一循環(huán)為88h32min。

（2）RCP強迫循環(huán)喪失──該信號取自RPR系統(tǒng)三個環(huán)路同時存在流量低信號或主泵停運信號。

（3）RRA未與RCP連接──該信號取自RRA/RCP吸入端隔離閥關(guān)閉位置限位開關(guān)（A列：RCP212VP或RRA001VP全關(guān)；B列：RCP215VP或RRA021VP全關(guān)）。

當(dāng)RRA連接時，這個保護(hù)被閉鎖，因為不管剩余余熱多少，自然循環(huán)流量都不能均勻一回路，并且RRA連接之后可以利用RRA泵對主系統(tǒng)進(jìn)行強迫循環(huán)。

當(dāng)ADP信號生效時自動將RCV上充泵吸入口從容控箱切換到換料水箱。自動切換10min后，操縱員可以手動將上充泵入口切回容控箱，以免一回路被過分硼化。

2）RCP強迫循環(huán)喪失或RRA與RCP連接時，禁止稀釋

如果一回路失去強迫循環(huán)（喪失強迫循環(huán)信號請見圖2）或RRA接入（因為RRA的流動對RCP自然循環(huán)是起阻礙作用的），就不能保證補水與一回路水的混合，會在上充管線進(jìn)入一回路的入口處和主泵的軸封注入處形成水團。

為防止在此情況下重新啟動主泵對一回路造成快稀釋，設(shè)置了自動保護(hù)信號：

（1）當(dāng)RRA連接到RCP或者一回路失去強迫循環(huán)且正在進(jìn)行稀釋操作時，觸發(fā)保護(hù)動作，停止并禁止稀釋或手/自動補給；

（2）當(dāng)RRA連接到RCP時，由于手/自動補給造成補給硼濃度不正常，此時觸發(fā)保護(hù)動作，停止并禁止稀釋或手/自動補給。

3）控制注入一回路的硼濃度

為了防止REA補給水硼濃度過低或異常，方家山核電機組設(shè)置了補給水硼濃度低報警，如圖4所示：當(dāng)一回路的補給水硼濃度低于2000ppm時，若計算的補給水硼濃度比一回路硼濃度低200ppm，同時REA系統(tǒng)處于補給工作狀態(tài)，則發(fā)出補給水硼濃度低報警REA509KA。如果同時RRA處于接入到RCP的狀態(tài)，則停止并禁止補水。

4）TEP返回容控箱管線在RCP強迫循環(huán)喪失時關(guān)閉

一回路失去強迫循環(huán)（失去強迫循環(huán)信號請見圖2）時，不論RRA系統(tǒng)在什么狀態(tài)下，TEP除氣系統(tǒng)返回RCV管線的閥門1TEP053VP/2TEP054VP自動隔離，同時RCV030VP在自動模式下運行。

5）短周期報警

在中間量程中子通量測量柜中設(shè)置了一個閾值，在中子通量倍增時間小于18s時產(chǎn)生報警，同時產(chǎn)生C1信號閉鎖控制棒的提升。

2.1.2 設(shè)備系統(tǒng)方面

保持RRA系統(tǒng)在2100ppm硼水加壓下，即當(dāng)RRA系統(tǒng)停運時，RRA泵入口連接到乏燃料水池，當(dāng)PTR001BA打循環(huán)時，RRA泵入口連接到PTR001BA，RRA系統(tǒng)始終由硼濃度為2200±100ppm的硼水使其保持滿水狀態(tài)。

2.2 防慢稀釋措施

為了防止慢速反應(yīng)性事故，在源量程中子通量高緊急停堆信號生效時，產(chǎn)生如下自動動作：

A列：開啟RIS012VP，然后關(guān)閉RCV033VP和RCV376VP

B列：開啟RIS013VP，然后關(guān)閉RCV034VP和RCV375VP

為防止一回路被過份硼化，在RPR側(cè)設(shè)置了一個1min的延時繼電器。在上充泵吸入口從容控箱切換到換料水箱1min后，發(fā)出一指示燈信號，此時操縱員手動將上充泵吸入口切回容控箱。

3 防誤稀釋個人小建議

方家山核電機組防誤稀釋的技術(shù)措施、運行措施、管理措施都已經(jīng)很全面到位，筆者才疏學(xué)淺，不能提出什么全面系統(tǒng)的改進(jìn)措施，僅從以下方面提幾個小建議：

（1）裝設(shè)防水棚。為了防止火災(zāi)時在乏燃料廠房使用消防水導(dǎo)致乏燃料水池硼稀釋，同時又解決在乏燃料廠房發(fā)生火災(zāi)時不得不使用消防水的情況，我們可以在在乏燃料水池周圍設(shè)置導(dǎo)水槽，在乏燃料水池上方安裝可移動（或者收合）防水棚， 使得灑落在乏燃料水池上方的消防水落在防水棚上面，再通過導(dǎo)水槽流進(jìn)指定容器。同時，防水棚還可以起到防異物掉落到乏燃料水池中，取到防異物的作用，在要進(jìn)行燃料操作時再將防水棚移走。

（2）操作票 “稀釋風(fēng)險“提示。在操作票風(fēng)險分析中設(shè)立專門的“稀釋風(fēng)險“提示項，從而給隔離經(jīng)理、操縱員及現(xiàn)場操作人員給出提示和警示，多重保護(hù)減少人因失誤。

（3）閥門標(biāo)牌標(biāo)注。對于那些連接兩個不同的系統(tǒng)，而這兩個系統(tǒng)中的硼濃度又存在不相等情況的閥門，在閥門標(biāo)牌中做出專門的“稀釋”標(biāo)注，從而提示操作者在開啟閥門前要清楚閥門兩側(cè)硼濃度情況，考慮防誤稀釋的問題。

（4）大修清水源隔離。換料大修時，隔離所有硼濃度在2100ppm以下的清水源，如果需要使用這些水源，必須提出專門申請，經(jīng)批準(zhǔn)之后才能解除隔離，使用完后重新隔離。

（5）SG一二次側(cè)壓差報警。為了防止二回路的清水通過SG進(jìn)入一回路，導(dǎo)致一回路硼稀釋，可以設(shè)置專門的壓差報警，當(dāng)一二次側(cè)壓差小于一定值時發(fā)出報警。由于方家山核電機組采用DCS，所有要實現(xiàn)這個功能比較容易，但對于防誤稀釋的卻可以取到一定的效果。

4 結(jié)語

發(fā)生誤稀釋事故的原因有很多，且在換料停堆到滿功率運行期間的所有工況下都有可能發(fā)生，并可能形成比較嚴(yán)重的后果。雖然方家山核電機組采用了有各種不同措施來防止發(fā)生防硼誤稀釋事故，在設(shè)計中不但保留了常規(guī)壓水堆核電站防硼誤稀釋的手段，并且針對法國核電站運行的經(jīng)驗反饋在設(shè)計中加入了很多改進(jìn)措施。但是，作為運行人員特別是操縱員，仍然應(yīng)該保持足夠的警惕，實際工作中加強此類事故的學(xué)習(xí)，實際工作中嚴(yán)格按規(guī)程辦事，嚴(yán)格執(zhí)行運行技術(shù)規(guī)范和規(guī)程中的各項措施和要求，加強防范，確保方家山核電機組投運后安全穩(wěn)定運行。

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