運(yùn)行核電機(jī)組安全改進(jìn)措施探討

于盛展

（遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116319）

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(chǎng)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(lèi)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)區(qū)排洪能力，還要對(duì)廠(chǎng)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(chǎng)區(qū)積水進(jìn)入到核島廠(chǎng)房和應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠(chǎng)房之中。

第三，要對(duì)重要廠(chǎng)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(zhuān)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(chǎng)房外部的消防車(chē)。

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(xiàn)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(xiàn)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(chǎng)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(chǎng)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。