運(yùn)行核電機(jī)組安全改進(jìn)措施探討

于盛展

【摘 要】通過(guò)加強(qiáng)核電機(jī)組安全運(yùn)行，可以促進(jìn)世界核電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，這已經(jīng)得到了核電產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的高度重視與關(guān)注。所以必須要加強(qiáng)核安全監(jiān)管和應(yīng)急管理體系的構(gòu)建，避免安全事故的蔓延。論文主要針對(duì)運(yùn)行核電機(jī)組安全改進(jìn)措施展開(kāi)深入研究，希望為相關(guān)行業(yè)人士提供些許幫助。

【Abstract】Enhancing the safe operation of nuclear power units can promote the healthy development of the nuclear power industry in the world， which has been highly valued and concerned by the nuclear power industry. Therefore， we must strengthen the construction of nuclear safety supervision and emergency management system， so as to avoid the spread of safety incidents. In this paper， the safety improvement measures of nuclear power generating units are studied， hoping to provide some help for the relevant industry.

【關(guān)鍵詞】核電機(jī)組；核電產(chǎn)業(yè)；安全改進(jìn)措施

【Keywords】 nuclear power unit； nuclear power industry； safety improvement measures

【中圖分類號(hào)】TM623 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）11-0147-02

1 引言

在核電產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展過(guò)程中，對(duì)核電機(jī)組安全運(yùn)行的要求越來(lái)越高，是促進(jìn)我國(guó)核電事業(yè)健康發(fā)展的重要舉措。對(duì)于核電產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，要想獲得長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步，并走上可持續(xù)發(fā)展的道路，就必須要高度重視核電機(jī)組的安全運(yùn)行，貫徹落實(shí)好防御的設(shè)計(jì)思想，并加強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)的防范和控制，將安全事故的發(fā)生保持的可控范圍內(nèi)，以免造成更為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，將安全事故的有效管理落實(shí)到位，確保核電廠處于較為安全的狀態(tài)之中，并具備應(yīng)對(duì)安全事故的能力和水平。

2 核電機(jī)組在能源發(fā)展中的重要性分析

2.1 有利于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)

現(xiàn)階段，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中，核電機(jī)組發(fā)揮的作用不容小覷，尤其在能源可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)等方面。在新形勢(shì)下，核能可以有效代替化石能源，所以必須要加強(qiáng)核電建設(shè)，將能源結(jié)構(gòu)調(diào)整至最佳。

對(duì)于風(fēng)能和太陽(yáng)能來(lái)說(shuō)，屬于可再生能源，其發(fā)展速度極其迅猛，但是其經(jīng)濟(jì)性有待提升，很難形成大規(guī)模的供應(yīng)，所以核能已經(jīng)成為了化石能源的重要替代品。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家中，核電售價(jià)沒(méi)有火電價(jià)格高，對(duì)于我國(guó)能源并不充足的地區(qū)來(lái)說(shuō)，核電上網(wǎng)電價(jià)也沒(méi)有煤電脫硫的標(biāo)桿電價(jià)高。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以了解到，以煤、石油以及天然氣進(jìn)行發(fā)電，煤每100萬(wàn)千瓦時(shí)電力的二氧化碳排放量為994噸，石油和天然氣分別為814噸和550噸等[1]，而核能發(fā)電不存在二氧化碳排放，具有強(qiáng)大的節(jié)能減排效果。

2.2 有利于保證裝備制造產(chǎn)業(yè)水平的穩(wěn)步提升

核電機(jī)組項(xiàng)目屬于大型建設(shè)項(xiàng)目之一，對(duì)裝備制造能力的要求越來(lái)越高，通過(guò)加強(qiáng)核電工程項(xiàng)目，對(duì)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有極大的帶動(dòng)性作用，尤其是大型機(jī)械裝備和儀控自動(dòng)化設(shè)備等，其拉動(dòng)效應(yīng)比較顯著，而且在核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度不斷提高的影響下，可以為裝備制造產(chǎn)業(yè)水平的提升創(chuàng)造有利條件。

在設(shè)備制造方面，由于核電建設(shè)的大力推動(dòng)，已經(jīng)大大提升了我國(guó)核電裝備制造能力，進(jìn)一步強(qiáng)化了核電安全文化和質(zhì)量保證理念，已經(jīng)形成了諸多大型核電裝備制造基地，設(shè)備綜合國(guó)產(chǎn)化率在75%左右。

3 核電機(jī)組安全運(yùn)行的具體改進(jìn)措施

3.1 完善嚴(yán)重事故準(zhǔn)則，應(yīng)對(duì)極端類事故疊加

對(duì)于福島核事故的發(fā)生，主要是由于超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震和超設(shè)計(jì)基本海嘯等極端外部事件疊加而造成的，在以往，我國(guó)運(yùn)行機(jī)組的嚴(yán)重事故分析大都對(duì)單一性故障準(zhǔn)則進(jìn)行分析，沒(méi)有對(duì)極端事件的疊加進(jìn)行分析。目前，我國(guó)各個(gè)運(yùn)行核電廠已經(jīng)根據(jù)核安全整改要求，完善了嚴(yán)重事故準(zhǔn)則。

同時(shí)，還要注重運(yùn)行人員和應(yīng)急人員靈活程度的提升，并具備一定的處置能力。首先，要結(jié)合核安全整改，以此來(lái)開(kāi)展課堂培訓(xùn)，對(duì)已經(jīng)實(shí)施的改進(jìn)措施進(jìn)行細(xì)致的學(xué)習(xí)。其次，針對(duì)福島核事故的嚴(yán)重事故[2]，還要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演練，將主控操縱人員的應(yīng)對(duì)能力提升上來(lái)，應(yīng)急人員還要不斷提高自身的響應(yīng)速度，做到防患于未然。

3.2 海堤加高和防水封堵，避免外部洪水和內(nèi)部水淹

現(xiàn)階段，對(duì)于我國(guó)已經(jīng)運(yùn)行的核電機(jī)組來(lái)說(shuō)，與海濱之間的距離都是比較近的，海嘯等極端天氣風(fēng)險(xiǎn)也極容易出現(xiàn)。所以，要積極應(yīng)對(duì)由于海嘯等造成的外部洪水和內(nèi)部水淹，其內(nèi)容主要包括：

第一，結(jié)合廠址條件，對(duì)可能造成水淹沒(méi)事故的諸多因素進(jìn)行分析和排查，復(fù)核確認(rèn)原設(shè)計(jì)所采用的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位的有效性，重點(diǎn)分析和考察相關(guān)因素，比如最新的觀測(cè)分析數(shù)據(jù)和周邊環(huán)境變化情況等。

第二，結(jié)合廠址條件，選擇最為適宜的超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水淹場(chǎng)景，復(fù)核廠區(qū)排洪能力，還要對(duì)廠區(qū)積水深度進(jìn)行有效評(píng)估。結(jié)合評(píng)估結(jié)果，加強(qiáng)地上防水措施的應(yīng)用，避免廠區(qū)積水進(jìn)入到核島廠房和應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房之中。

第三，要對(duì)重要廠房相連接的地下管廊等通道進(jìn)行全方位、多角度領(lǐng)域地排查，并靈活運(yùn)用地下防水淹措施。確保應(yīng)急補(bǔ)水能力接入之前，有一個(gè)余熱排出的安全序列可以進(jìn)行使用。

第四，要將地下防水淹措施的專項(xiàng)技術(shù)研究積極落實(shí)到位。對(duì)于地下防水淹措施和地上防水淹措施來(lái)說(shuō)，對(duì)永久性防水封堵進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，而如果不能應(yīng)用永久性的，則要加強(qiáng)臨時(shí)防水淹措施的應(yīng)用。

3.3 制定應(yīng)急補(bǔ)水措施，避免出現(xiàn)堆芯冷卻

在長(zhǎng)時(shí)間斷電和堆芯注水緩慢的影響下，極容易造成核電站部分機(jī)組反應(yīng)堆壓力容器出現(xiàn)熔穿現(xiàn)象，熔滴和安全殼底板鋼筋混凝土出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，對(duì)安全殼的完整性造成了極大的影響，造成諸多放射性物質(zhì)進(jìn)入到土壤之中。而且在沸水堆中，所包含的蒸汽回路只有一個(gè)，反應(yīng)堆產(chǎn)生的放射性蒸汽直接會(huì)進(jìn)入到常規(guī)島，以此來(lái)促進(jìn)汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，在反應(yīng)堆無(wú)法注水冷卻時(shí)，只能排放蒸汽，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)境污染現(xiàn)象的出現(xiàn)。

現(xiàn)階段，在壓水堆核電機(jī)組的設(shè)計(jì)方面，僅僅借助蒸汽發(fā)生器實(shí)現(xiàn)一回路、二回路的熱量交換。事故工況下，在可向堆芯注水進(jìn)行冷卻的基礎(chǔ)上，還要通過(guò)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)持續(xù)“充一排”方式，以此將一回路熱量帶走。要想最大程度地避免堆芯長(zhǎng)期失去冷卻，要加強(qiáng)一回路和二回路應(yīng)急補(bǔ)水等措施的應(yīng)用。

第一，一回路應(yīng)急補(bǔ)水。要想與一回路應(yīng)急補(bǔ)水要求相符合，借助移動(dòng)泵和管線向一回路應(yīng)急補(bǔ)水的流量，要與停堆后堆芯余熱排出的要求相符合，其中，停堆至少需要6個(gè)小時(shí)。而且要想確保應(yīng)急補(bǔ)水措施的有效性，必須要對(duì)一回路可用的泄壓手段進(jìn)行深入分析，確保應(yīng)急補(bǔ)水流量的適宜性。

通過(guò)對(duì)相關(guān)流程圖等設(shè)計(jì)資料進(jìn)行查閱，要加強(qiáng)安全殼噴淋系統(tǒng)和安全注入系統(tǒng)的連接段H4管線的應(yīng)用，以此來(lái)將補(bǔ)水操作落實(shí)到位。原設(shè)計(jì)在該管線上預(yù)留短管，其尺寸為DN150，并加強(qiáng)管帽封堵的應(yīng)用，通過(guò)焊接方式在管道預(yù)留的管帽上增設(shè)接口，補(bǔ)水軟管可以通過(guò)應(yīng)急通道連接到廠房外部的消防車。

第二，二回路應(yīng)急補(bǔ)水。對(duì)于二回路應(yīng)急補(bǔ)水來(lái)說(shuō)，旨在加強(qiáng)二回路持續(xù)“充一排”方式的應(yīng)用，以此將堆芯熱量排放出去，其可用時(shí)間和投用時(shí)間等技術(shù)要求與一回路要求的差異不大。同時(shí)，對(duì)于壓水堆核電機(jī)組二回路應(yīng)急補(bǔ)水管線來(lái)說(shuō)，往往在輔助給水系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)置，可以在輔助給水箱底部的排放管線末端增加補(bǔ)水接口，將原有的排放功能充分體現(xiàn)出來(lái)，而且極其簡(jiǎn)單、方便。

3.4 配置非能動(dòng)消氫復(fù)合器，避免安全殼出現(xiàn)氫氣爆炸

要想避免RPV超壓破壞現(xiàn)象的出現(xiàn)，將RPV泄壓閥進(jìn)行開(kāi)啟，在泄壓之后，極容易導(dǎo)致反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)氫氧迅速?gòu)?fù)合出現(xiàn)氫氣爆炸現(xiàn)象。首先，在早期沸水堆安全殼設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有對(duì)氫氧復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行有效分析；其次，操作人員的核安全意識(shí)有待構(gòu)建，在向堆芯注入含硼水中出現(xiàn)了嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象。

根據(jù)新建核電廠設(shè)計(jì)的技術(shù)政策可以了解到，必須要將事故下安全殼內(nèi)氫氣源項(xiàng)進(jìn)行完善化，在氫氣行為和安全殼完整性分析中，要對(duì)富集度、主冷卻劑反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣總量進(jìn)行深入分析，并在安全殼范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，還增設(shè)了可應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的非能動(dòng)消氫復(fù)合器，對(duì)安全殼內(nèi)整體和局部的空間中的氫氣進(jìn)行有效控制，氫氣體積濃度要比4%要小。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，加強(qiáng)核電機(jī)組的安全運(yùn)行是至關(guān)重要的，可以不斷提高我國(guó)核電事業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。針對(duì)福島核事故，必須要積極汲取經(jīng)驗(yàn)，提高應(yīng)對(duì)安全事故的防范能力和水平，確保核電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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