壓水堆核電廠(chǎng)福島事故移動(dòng)電源改進(jìn)項(xiàng)分析

陳思明 石雪峰 修璐倩

摘 要：介紹壓水堆核電廠(chǎng)福島事故后移動(dòng)電源改進(jìn)項(xiàng)的實(shí)施背景，兩種不同電壓等級(jí)移動(dòng)電源的設(shè)備配置及其帶載負(fù)荷，分析其在核電廠(chǎng)事故工況下的應(yīng)急功能實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：壓水堆；福島改進(jìn)項(xiàng)；移動(dòng)電源

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.154

1 福島改進(jìn)項(xiàng)移動(dòng)電源改進(jìn)項(xiàng)實(shí)施背景

借鑒于日本福島核電站的事故所給我們的啟示，為了保證發(fā)生壓水堆核電廠(chǎng)全廠(chǎng)斷電事故情況下長(zhǎng)期排出堆芯和乏燃料水池的剩余熱量，以及保證第二道密封屏障的完整性，應(yīng)考慮設(shè)置臨時(shí)電源的接口，其目的是在不可預(yù)測(cè)的嚴(yán)重事故工況下，如果喪失全部電源，可通過(guò)預(yù)留的接口接入臨時(shí)電源，盡快使相關(guān)設(shè)施恢復(fù)供屯，防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大。因此設(shè)置一臺(tái)400V 車(chē)載式低壓移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組和一臺(tái)6.6kV 箱式中壓移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組。

2 移動(dòng)電源設(shè)備配置及其帶載能力

400V 車(chē)載式低壓移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組由一臺(tái)柴油機(jī)和一臺(tái)發(fā)電機(jī)及其勵(lì)磁調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)組成，發(fā)電機(jī)組的控制系統(tǒng)可以手動(dòng)啟動(dòng)或停止柴油發(fā)電機(jī)，啟動(dòng)系統(tǒng)可以連續(xù)啟動(dòng)3次，并具備低溫啟動(dòng)功能，柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急供電運(yùn)行時(shí)僅投入機(jī)械和失壓保護(hù)（3取2邏輯），其他的保護(hù)都被閉鎖，僅發(fā)出報(bào)警。只有在定期試驗(yàn)期間這些保護(hù)才被投入。每臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組提供完整的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。發(fā)電機(jī)組主要負(fù)荷為：水壓試驗(yàn)泵電動(dòng)機(jī)；水壓試驗(yàn)泵附屬設(shè)備；ASG系統(tǒng)汽動(dòng)泵110V控制盤(pán)供電；220V交流不間斷電源機(jī)柜LNE360CR；另外柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行后的自用負(fù)荷由其自行供電。

6.6kV 箱式中壓移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組由柴油機(jī)及6.6kV發(fā)電機(jī)組成，其特點(diǎn)是整個(gè)機(jī)組采用集成化設(shè)計(jì)，布置在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱內(nèi)，便于整體移動(dòng)并且具有較好的密封盒防雨功能。移動(dòng)式應(yīng)急電源啟動(dòng)方式采用電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，配置有兩套啟動(dòng)用蓄電池互為備用，每套啟動(dòng)用蓄電池應(yīng)保證柴油機(jī)至少3次連續(xù)啟動(dòng)而不需要充電。為了保證柴油機(jī)的低溫啟動(dòng)和順利加載，柴油機(jī)配置了獨(dú)立的預(yù)熱系統(tǒng)，預(yù)熱系統(tǒng)不依靠外部電源。發(fā)電機(jī)采用無(wú)刷勵(lì)磁方式，中性點(diǎn)不接地，發(fā)電機(jī)軸承上裝設(shè)一個(gè)熱電偶溫度探頭以探測(cè)熱點(diǎn)溫度。

對(duì)于采用移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)組供電的臨時(shí)電源，由于需要加載的負(fù)荷小于800kW，但其中560kW的輔助電動(dòng)給水泵的啟動(dòng)容量較大，為此而匹配的柴油機(jī)的功率可能要超出負(fù)載功率的兩倍多，是一種非常規(guī)的配置。因此燃料郵箱的容量將按照柴油機(jī)所帶的預(yù)期的連續(xù)供應(yīng)則通過(guò)油罐車(chē)提供。更多的燃料供應(yīng)應(yīng)來(lái)自廠(chǎng)外，當(dāng)廠(chǎng)外難以提供燃料時(shí)，還可以考慮取自本廠(chǎng)址應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠(chǎng)房的主貯油箱。對(duì)于低壓移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)組供電的臨時(shí)電源，超過(guò)設(shè)計(jì)時(shí)間以后的燃料連續(xù)供應(yīng)也通過(guò)油罐車(chē)提供，若廠(chǎng)外難以提供燃料，由于低壓移動(dòng)式柴油發(fā)電機(jī)功率較小，可以在廠(chǎng)址內(nèi)進(jìn)行調(diào)配。

3 事故工況下移動(dòng)電源的應(yīng)急功能實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)電源用于核電廠(chǎng)嚴(yán)重事故工況下在廠(chǎng)內(nèi)和廠(chǎng)外交流電源以及廠(chǎng)址附加柴油發(fā)電機(jī)全部喪失時(shí)，通過(guò)配置的移動(dòng)應(yīng)急電源為實(shí)施應(yīng)急措施提供臨時(shí)動(dòng)力，以緩解事故后果，并為恢復(fù)廠(chǎng)內(nèi)外交流電源提供時(shí)間窗口。

在SBO工況下（失去兩路廠(chǎng)外電源及廠(chǎng)內(nèi)的應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)），LLS可運(yùn)行至臨時(shí)電源介入（約6小時(shí)），即除電源喪失外，不考慮電廠(chǎng)其余功能的喪失。移動(dòng)電源接入后，替代LLS，使用380V低壓移動(dòng)電源為L(zhǎng)LS001AR供電，以提供水壓試驗(yàn)泵電源，提供主泵軸封水以確保一回路壓力邊界完整，同時(shí)，監(jiān)視堆芯重要參數(shù)的儀表也可以得到供電。堆芯熱量依靠汽動(dòng)輔助給水泵向蒸汽發(fā)生器供水，蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽排向大氣將熱量帶出，一回路水裝量由水壓試驗(yàn)泵保持（通過(guò)軸封注入或上充）。此時(shí)需要考慮5-6小時(shí)后給輔助給水箱補(bǔ)水，可使用移動(dòng)式補(bǔ)水設(shè)施。6小時(shí)后可接入中壓移動(dòng)電源，由中壓移動(dòng)電源帶動(dòng)電動(dòng)輔助給水泵給蒸汽發(fā)生器供水將堆芯熱量導(dǎo)出。此時(shí)堆芯熱量依靠一臺(tái)電動(dòng)輔助給水泵即可導(dǎo)出，因此只需考慮一臺(tái)泵的負(fù)荷。兩臺(tái)電動(dòng)輔助給水泵ASG001PO和ASG002PO功率均為560kV，相關(guān)的閥門(mén)可手動(dòng)操作，柴油發(fā)電機(jī)組的容量估算為2200kW，必要時(shí)可考慮同時(shí)計(jì)入兩臺(tái)泵。由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故工況下的應(yīng)急電源的加載程序已不使用于臨時(shí)電源所帶供電負(fù)荷的加載要求，在這種情況下將采用手動(dòng)加載方式。并且通過(guò)制定相應(yīng)手動(dòng)加載操作規(guī)程，使在最短時(shí)間內(nèi)完成所需負(fù)荷的接入。

福島事故中，超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的海嘯導(dǎo)致電廠(chǎng)動(dòng)力電源、控制電源喪失，給后續(xù)事故處理帶來(lái)了很大的難度，機(jī)組關(guān)鍵參數(shù)無(wú)法獲取，給機(jī)組狀態(tài)控制增加了不確定性，冷卻系統(tǒng)主要能動(dòng)設(shè)備動(dòng)力喪失，堆芯熱量無(wú)法帶出，為后續(xù)放射性釋放埋下隱患。福島改進(jìn)項(xiàng)中移動(dòng)電源的增加，提高了廠(chǎng)區(qū)電源的后備冗余，在應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)提供了多樣化的決策方案，將在應(yīng)對(duì)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王慈.400V車(chē)載式移動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)規(guī)格書(shū)[G].北京：中國(guó)核電工程有限公司，2012.

[2]梁慧茹.6.6kV移動(dòng)電源技術(shù)規(guī)格書(shū)[G].北京：中國(guó)核電工程有限公司，2012.

作者簡(jiǎn)介：陳思明（1985-），男，福建人，本科，工程師，研究方向：核電廠(chǎng)運(yùn)行。