曹光輝，馬喜良，葉水祥

(蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004)

0 引言

核電廠大部分廠用負荷通過低壓交流系統(tǒng)供電，部分380 V交流母線承擔了重要的安全功能，交流電源系統(tǒng)失電將影響反應(yīng)堆堆芯安全。一般情況下，一個380 V交流電源系統(tǒng)配電盤為多個負荷供電。配電盤失電時，根據(jù)配電盤所帶的負荷，按照運行技術(shù)規(guī)范的事件累積規(guī)則進行管理，通常會出現(xiàn)偏保守管理配電盤失電風(fēng)險的情形。采用概率安全分析(probabilistic security assessment，PSA)方法分析380 V交流電源系統(tǒng)的失電風(fēng)險，為核電廠低壓交流配電盤失電風(fēng)險管理提供參考。

1 380 V交流電源系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)簡介

某核電廠380 V低壓電源由6.6 kV母線經(jīng)廠用低壓變壓器供電，380 V低壓配電系統(tǒng)供電設(shè)備按附屬設(shè)備的分類原則接到不同的配電盤上。主要分為以下3個類別。

(1) 一般廠用負荷配電系統(tǒng)LK*。該類系統(tǒng)接有一般的廠用負荷，與核安全無直接關(guān)系。

(2) 重要的應(yīng)急負荷配電系統(tǒng)LL*。該類系統(tǒng)上接有重要的應(yīng)急負荷。LL*母線均從應(yīng)急母線LHA，LHB得到供電電源，分為：A列，從LHA接入，包括LLA，LLC，LLE，LLI，LLN；B列，從LHB接入，包括LLB，LLD，LLJ，LLO。

(3) 水壓試驗泵柴油發(fā)電機組供電系統(tǒng)LLS。核電站特別設(shè)計了水壓試驗泵柴油發(fā)電機組供電系統(tǒng)LLS，主要功能是：在LHA，LHB系統(tǒng)故障時，為兩臺共用的試驗泵提供380 V電源。該試驗泵是為了保證反應(yīng)堆一回路循環(huán)冷卻泵的1號軸封的注水流量，從而保證反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性，防止在停電時，一回路水向外泄漏的危險。

1.2 系統(tǒng)功能

對于商用核電廠來說，380 V交流電源為核電廠重要的系統(tǒng)/功能提供動力、控制和監(jiān)測電源，以保證反應(yīng)堆運行在可控的狀態(tài)下。如果380 V交流電源故障喪失，將會對核安全造成影響。

在正常運行或各種事故工況下，380 V交流電源系統(tǒng)為電廠的附屬設(shè)備提供安全可靠的動力電源，并與核安全有關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備提供應(yīng)急電源。380 V交流電源系統(tǒng)還是直流電源系統(tǒng)的上游系統(tǒng)，通過充電器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電。

1.3 失電管理

在滿功率工況下，某核電廠《運行技術(shù)規(guī)范中》僅要求380 V配電盤必須可用，而未給出喪失380 V電源的事件和所采取的措施。

喪失380 V電源后，電廠根據(jù)配電盤下游所帶負荷和《運行技術(shù)規(guī)范》中的事件累積規(guī)則進行處理，規(guī)則如下。

(1)同時出現(xiàn)超過兩個以上第一組事件時，機組必須在1 h內(nèi)開始執(zhí)行后撤。

(2)同時存在5個第二組事件時，機組應(yīng)在24 h內(nèi)開后撤；同時存在5個以上第二組事件時，機組應(yīng)在1 h內(nèi)開始后撤。

2 基于PSA的風(fēng)險分析

2.1 PSA分析方法

PSA分析方法是以概率論為基礎(chǔ)的系統(tǒng)的安全評價技術(shù)。對于核電站而言，PSA以真實而非保守的方式將電站所有相關(guān)的信息，包括設(shè)計、建造、運行、維修等綜合考慮到一個電站模型中，評價電站對公眾健康與安全的潛在影響，其評價結(jié)果具有較高的合理性和可信度。簡而言之，PSA是以概率論為基礎(chǔ)的核電站風(fēng)險定量評價的技術(shù)。

在多年的實踐中，核能界，特別是美國核工業(yè)界和核管理委員會(nuclear regulatory commission，NRC)逐漸認識到PSA技術(shù)是改進核安全監(jiān)管方法的有效手段，也是確定論方法的重要補充。

2.2 分析流程

NRC在1995年和1998年頒布的兩個導(dǎo)則，RG1.174 《概率風(fēng)險評價用于特定電廠許可證基礎(chǔ)變更的風(fēng)險指引決策方法》[3]和RG1.177 《特定電站風(fēng)險指引型決策方法：技術(shù)規(guī)格書》[4]用于指導(dǎo)技術(shù)規(guī)格書具體條款的變更申請。綜合RG1.174和RG1.177兩份導(dǎo)則，對于380 V電源系統(tǒng)采用如下流程評估失電風(fēng)險，如圖1所示。

圖1 380 V電源風(fēng)險評價流程

(1) 梳理系統(tǒng)負荷影響分析表：包括梳理電源系統(tǒng)負荷清單，并分析負荷失電的影響。對于不影響堆芯安全、不影響放射性屏蔽、也無其他影響、且未在PSA模型中進行模化的，若不導(dǎo)致事件則不列入分析范圍(即篩除)。

(2) 確定風(fēng)險評價方式：根據(jù)負荷梳理中得到的影響分析表對負荷的功能及其失電影響進行進一步分析，主要有以下兩類。

① 定性分析：對于導(dǎo)致事件的系統(tǒng)/設(shè)備，若既不影響堆芯安全，也不影響放射性屏蔽，且也無其他影響，或相關(guān)影響很小可忽略的，則給出定性分析說明。

通過CT或者MRI對110例患者進行了排查，確定都為腦梗塞患者，其派出的標準為認知功能缺陷患者、生活無法自理者以及心肝腎等功能障礙患者[1]。

② 定量評價：判斷系統(tǒng)/設(shè)備在PSA模型是否?；⒔Y(jié)合PSA模型進行定量評價。

(3) 確定風(fēng)險評價指標和風(fēng)險評價結(jié)果：對于需進行定量評價的系統(tǒng)/設(shè)備，基于負荷失電影響選取風(fēng)險評價指標，包括堆芯損傷頻率(core damage frequency，CDF)和放射性早期大量釋放(early radioactive release，LERF)。在進行定量評價時，從以下兩個方面開展。

① 對于PSA模型中有?；南到y(tǒng)/設(shè)備，直接進行評價。

② 對于PSA模型中未?；南到y(tǒng)/設(shè)備，經(jīng)分析可能影響堆芯安全，或安全殼完整性，或其它影響(如人員可居留性)，則進行功能分析，通過修改模型進行評價，或參考同類電廠評價結(jié)果。

3 示例分析

以某核電廠LLA系統(tǒng)為分析對象，評價380 V交流電源系統(tǒng)失電的風(fēng)險。LLA系統(tǒng)失電時，在功率工況下共產(chǎn)生2個第一組事件和10個第二組事件，根據(jù)表1中事件累積規(guī)則，機組需要在1 h內(nèi)向NS/SG模式后撤。而根據(jù)LLA系統(tǒng)所帶負荷，通過PSA方法進行風(fēng)險評價，從定量分析結(jié)果來看，1 h后撤時間(AOT)是過于保守的，對此進行分析。

3.1 負荷梳理

根據(jù)系統(tǒng)運行程序進行梳理，LLA系統(tǒng)下游共帶有39個負荷。根據(jù)負荷失電的影響，確定需要進一步開展分析的負荷，見表2所示。

表2 LLA系統(tǒng)負荷分析

3.2 定性分析

LLA系 統(tǒng) 失 電 將 導(dǎo) 致DEL，DEL，DVE，DVC，DVW，DVF和DWS等系統(tǒng)通風(fēng)排煙的部分設(shè)備不可用；LNC和LNA系統(tǒng)逆變器供電不可用；RRB硼加熱器A列不可用。

DWS系統(tǒng)不可用保守認為相應(yīng)列SEC不可用；考慮共因影響及對喪失熱阱始發(fā)事件的影響，DVC系統(tǒng)一列不可用影響產(chǎn)生放射性后果的事故相關(guān)人員處理；DVC系統(tǒng)一列加熱器和風(fēng)機失效的后果，保守認為與DVC系統(tǒng)兩列不可用后導(dǎo)致產(chǎn)生放射性后果的事故人員處理失效的后果相同；DVF系統(tǒng)影響參考火災(zāi)PSA分析結(jié)果；DEL001GF，DVL系統(tǒng)A列不可用參考同類電廠結(jié)果。

LNC和LNA系統(tǒng)逆變器供電不可用造成相應(yīng)的供電容易喪失。RRB系統(tǒng)有A和B兩列硼加熱器，A列不可用還可以通過B列加熱。

3.3 定量評價

根據(jù)定性分析結(jié)果，通過PSA模型開展定量評價。CDF和LERF的分析結(jié)果分別見表3和表4。根據(jù)RG1.178中的風(fēng)險準則計算LLA系統(tǒng)失電后的后撤時間，分析結(jié)果顯示LLA系統(tǒng)失電的后撤時間為3天。

表3 CDF分析結(jié)果

表4 LERF分析結(jié)果

4 結(jié)束語

LLA系統(tǒng)失電分析結(jié)果顯示，使用PSA分析方法得到后撤時間與采用事件累積規(guī)則的后撤時間差異較大，事件累積規(guī)則的后撤時間較為保守。因此，可以采用PSA方法分析380 V低壓交流電源喪失的風(fēng)險，并根據(jù)結(jié)果優(yōu)化電廠相關(guān)文件，減輕電廠不必要的負擔。