重水堆核電廠熱傳輸系統(tǒng)泄漏事件樹分析

摘 要:根據(jù)重水堆核電廠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及核電廠應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程，分析了熱傳輸系統(tǒng)泄漏事故的事件進(jìn)程，之后，分析了本文和AECL事件樹的差異，最后，提供了熱傳輸系統(tǒng)事件樹。

中圖分類號(hào):TJ510.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)07(a)-0082-01

1 概述

熱傳輸系統(tǒng)(HTS)泄漏事件為，熱傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏量小于24kg/s的破口。因?yàn)楫?dāng)泄漏量小于24kg/s時(shí)，HTS壓力下降至應(yīng)急堆芯冷卻(ECC)自動(dòng)觸發(fā)所用的時(shí)間較長(zhǎng)，操縱員有足夠的時(shí)間進(jìn)行各種操作。

如果破口出現(xiàn)在反應(yīng)堆堆芯外，則冷卻劑將泄漏至安全殼內(nèi)或者安全殼外;若破口出現(xiàn)在反應(yīng)堆堆芯內(nèi)，則不會(huì)導(dǎo)致冷卻劑泄漏至安全殼內(nèi)和安全殼外，只會(huì)導(dǎo)致被泄漏的系統(tǒng)發(fā)生超壓失效。

根據(jù)重水供給泵的能力，熱傳輸系統(tǒng)泄漏至安全殼內(nèi)的事件又分為2棵事件樹進(jìn)行分析，即熱傳輸系統(tǒng)小泄漏至安全殼內(nèi)(IE-LKC1)和熱傳輸系統(tǒng)大泄漏至安全殼內(nèi)(IE-LKC2)。當(dāng)熱傳輸系統(tǒng)泄漏量小于重水供給泵的能力，則為熱傳輸系統(tǒng)小泄漏至安全殼內(nèi)。本文主要對(duì)熱傳輸系統(tǒng)小泄漏至安全殼內(nèi)(IE-LKC1)進(jìn)行分析。

2 事件進(jìn)程

當(dāng)熱傳輸系統(tǒng)小泄漏至安全殼內(nèi)事件發(fā)生后，由于泄漏量小于重水供給泵的能力，因此在事故初期，穩(wěn)壓器壓力維持不變，而只有重水貯存箱水位下降。當(dāng)重水貯存箱排空后，穩(wěn)壓器壓力才下降。

如果操縱員能在30min內(nèi)通過(guò)警告識(shí)別發(fā)生了HTS泄漏，則操縱員將手動(dòng)觸發(fā)停堆，但是即使操縱員沒有及時(shí)識(shí)別出HTS泄漏，反應(yīng)堆在30min后也會(huì)自動(dòng)觸發(fā)停堆。停堆后，操縱員將進(jìn)入《降功率響應(yīng)及診斷》應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程。根據(jù)該應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程，操縱員進(jìn)入《HTS泄漏》應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程。如果操縱員能及時(shí)啟動(dòng)第二臺(tái)上充泵以及隔離HTS凈化和下泄，則LOCA信號(hào)不會(huì)觸發(fā)。隨后如果給水供應(yīng)系統(tǒng)有效，則和蒸汽排放系統(tǒng)一起，構(gòu)成二次側(cè)熱阱，電站的長(zhǎng)期冷卻也能得到維持。如果給水系統(tǒng)無(wú)效，則根據(jù)《降功率響應(yīng)及診斷》應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程進(jìn)入《關(guān)鍵安全參數(shù)恢復(fù)規(guī)程》，要求操縱員投入停堆冷卻系統(tǒng)(SDC)。如果SDC失效，則操縱員投入應(yīng)急水系統(tǒng)(EWS)。

如果操縱員不能即時(shí)采取有效措施，或者隔離HTS下泄和啟動(dòng)第二臺(tái)上充泵之一失效，那么當(dāng)反應(yīng)堆停堆后，HTS壓力將下降至產(chǎn)生LOCA信號(hào)并且觸發(fā)環(huán)路隔離，同時(shí)啟動(dòng)SG快速冷卻，高壓和中壓安注依次注入，隨著中壓安注箱水裝量的減少，以及安全殼地坑水的增加，低壓安注啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)HTS的長(zhǎng)期補(bǔ)水。環(huán)路成功隔離后，完好環(huán)路的響應(yīng)與通用瞬態(tài)事故類似，而且由于該事件頻率遠(yuǎn)低于通用瞬態(tài)事故(約一個(gè)量級(jí))，因此本文僅針對(duì)破損環(huán)路進(jìn)行分析。如果給水供應(yīng)系統(tǒng)有效，則和蒸汽排放系統(tǒng)一起，構(gòu)成二次側(cè)熱阱，電站的長(zhǎng)期冷卻也能得到維持。如果給水系統(tǒng)無(wú)效，則根據(jù)《降功率響應(yīng)及診斷》應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程進(jìn)入《關(guān)鍵安全參數(shù)恢復(fù)規(guī)程》要求操縱員投入SDC。如果SDC失效，則操縱員投入EWS。

對(duì)于給水系統(tǒng)無(wú)效的工況，操縱員在執(zhí)行《關(guān)鍵安全參數(shù)恢復(fù)規(guī)程》投入SDC時(shí)，會(huì)根據(jù)HTS溫度和SG壓力而閉鎖SG補(bǔ)水和SG自動(dòng)降壓邏輯，但是如果SDC無(wú)效，則這些條件無(wú)法滿足，因此SG補(bǔ)水和SG自動(dòng)降壓邏輯不會(huì)閉鎖。但是如果HTS壓力下降至LOCA信號(hào)，則操縱員進(jìn)入《LOCA和ECC自動(dòng)動(dòng)作》規(guī)程，會(huì)閉鎖EWS向蒸汽發(fā)生器的補(bǔ)水邏輯，因此需要操縱員手動(dòng)操作。

此外，如果安注系統(tǒng)失效，壓力管將由于形變而和排管接觸，則慢化劑將作為熱阱帶出堆芯衰變熱。

3 和AECL設(shè)計(jì)階段PSA的主要差別

加拿大AECL公司在2003年完成的設(shè)計(jì)階段PSA報(bào)告中，對(duì)熱傳輸系統(tǒng)小泄漏至安全殼內(nèi)(IE-LKC1)也進(jìn)行分析，本節(jié)描述本文與之的主要差異與改進(jìn):

3.1 AECL公司認(rèn)為

當(dāng)操縱員及時(shí)隔離下泄、啟動(dòng)第二臺(tái)上充泵和反應(yīng)堆停堆，反應(yīng)堆堆芯即能維持安全;但本分析認(rèn)為:在這種情況下，反應(yīng)堆衰變熱可以從堆芯傳至熱傳輸系統(tǒng)，但是由于沒有其他熱阱，熱傳輸系統(tǒng)中的熱量無(wú)法移除，堆芯不能維持長(zhǎng)期安全，因此本分析認(rèn)為需要在AECL的基礎(chǔ)上，再考慮二次側(cè)熱阱帶熱才能維持堆芯的長(zhǎng)期冷卻，保障堆芯長(zhǎng)期安全。

3.2 AECL公司認(rèn)為

反應(yīng)堆自動(dòng)停堆后，如果環(huán)路隔離失效，但SG快速降溫和安注系統(tǒng)成功，即認(rèn)為堆芯安全;但本分析認(rèn)為:這種情況與第1)點(diǎn)類似，也需要二次側(cè)熱阱帶熱才能維持堆芯的長(zhǎng)期冷卻，保障堆芯長(zhǎng)期安全。

3.3 AECL公司認(rèn)為

當(dāng)ECC長(zhǎng)期冷卻建立后，即能維持堆芯的安全;本分析認(rèn)為:在這種情況下，由于破口面積很小，是沒有能力帶走所有的反應(yīng)堆衰變熱，因此本分析認(rèn)為需要在AECL的基礎(chǔ)上，再考慮二次側(cè)熱阱帶熱才能維持堆芯的長(zhǎng)期冷卻，保障堆芯長(zhǎng)期安全。

3.4 環(huán)路隔離成功后的序列，由于破損環(huán)路和完好環(huán)路已經(jīng)完全隔離，因此需要采用不同的操作進(jìn)行緩解，所以可能出現(xiàn)部分堆芯損傷而部分堆芯依然完好的情況

在本分析中，認(rèn)為環(huán)路成功隔離后，完好環(huán)路的響應(yīng)與通用瞬態(tài)事故類似，而且由于該事件頻率遠(yuǎn)低于通用瞬態(tài)事故(約一個(gè)量級(jí))，因此本文僅針對(duì)破損環(huán)路進(jìn)行分析。

4 結(jié)論與討論

在對(duì)AECL設(shè)計(jì)階段PSA的審查中，發(fā)現(xiàn)了其一些不合理的方面，在本文中也對(duì)這些方面進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過(guò)這些調(diào)整，不但使得事件樹的展開更加簡(jiǎn)化，而且邏輯更加清晰。但也存在一些需要深入研究的工作:

*在本文第3節(jié)第5)點(diǎn)中，將前三個(gè)題頭經(jīng)過(guò)調(diào)整，簡(jiǎn)化了事件樹，但是調(diào)整后的序列2和3的發(fā)展依然完全相同，如何合并這2個(gè)序列的發(fā)展是進(jìn)一步需要思考的問(wèn)題。

*如本文第3節(jié)第4)點(diǎn)中，雖然目前保守的處理了隔離后兩環(huán)路不對(duì)稱的情況，但是如何能真實(shí)的反應(yīng)堆芯的損傷狀況，為后續(xù)的工作提供一個(gè)合理的接口也是進(jìn)一步需要思考的問(wèn)題。