CPR1000機(jī)組失去全部報警指示應(yīng)急行動水平優(yōu)化研究

蔡二靈，許俊俊

（1.大亞灣核電運營管理有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518124；2.蘇州熱工研究院有限公司，廣東 深圳 518000）

1 背景

我國核電廠的應(yīng)急狀態(tài)分為應(yīng)急待命、廠房應(yīng)急、場區(qū)應(yīng)急和場外應(yīng)急4個級別。在發(fā)生異常事件時，核電廠運行人員和場內(nèi)應(yīng)急指揮可根據(jù)應(yīng)急初始條件（IC）確定是否進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)和進(jìn)入哪一等級的應(yīng)急狀態(tài)。參照我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和美國導(dǎo)則NEI99-01，將應(yīng)急初始條件按照其性質(zhì)分為4個識別類：A類（輻射水平或放射性流出物異常）、F類（裂變產(chǎn)物屏障降級）、H類（影響電廠安全的危害和其他事件）、S類（系統(tǒng)故障）。

對于某個IC預(yù)先確定的并可觀察或測得的某個核電廠特有的閾值或判據(jù)稱之為應(yīng)急行動水平（EAL），核電廠的應(yīng)急行動水平是核電廠進(jìn)行應(yīng)急狀態(tài)分級的關(guān)鍵依據(jù)。2017年3月，美國Cook 1號機(jī)組由于服務(wù)器故障引起的主控室喪失報警功能超過15分鐘異常事件導(dǎo)致電廠進(jìn)入應(yīng)急計劃。本文就該事件進(jìn)行經(jīng)驗反饋，針對我國CPR1000機(jī)組失去全部報警指示涉及的應(yīng)急行動水平展開研究。

2 CPR1000機(jī)組EAL-SU3現(xiàn)狀

我國CPR1000機(jī)組的EAL體系大多采用NEI99-01（第5版）為依據(jù)編寫。如果發(fā)生美國Cook 1號機(jī)類似故障，在機(jī)組正常運行時DCS服務(wù)器故障導(dǎo)致主控室失去全部報警信號和指示信號超過15分鐘。按照當(dāng)前的應(yīng)急行動矩陣（見表1），只有滿足EAL-SU3.1的情況下，才會進(jìn)去IC-SU3。該事件雖然滿足應(yīng)急初始條件IC-SU3，但根據(jù)EAL-SU3.1無法及時進(jìn)入對應(yīng)的應(yīng)急狀態(tài)。EAL-SU3.1給出的判斷條件僅是進(jìn)入ICSU3的原因之一，并不能包絡(luò)所有情況。制定合理的IC和EAL是準(zhǔn)確及時進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)等級的關(guān)鍵，因此，有必要對該IC和EAL的優(yōu)化展開研究。

表1 CPR1000機(jī)組IC-SU3和EAL-SU3.1應(yīng)急行動矩陣

3 NEI 99-01相關(guān)內(nèi)容

2012年，美國核能研究所（NEI）發(fā)布的NEI 99-01(第6版)中對“主控室失去報警信號指示”涉及的EAL進(jìn)行了修訂。具體內(nèi)容見表2。

根據(jù)NEI 99-01（第6版）中關(guān)于EAL-SU2.1的說明，如果在機(jī)組正常運行時，DCS服務(wù)器故障導(dǎo)致主控室失去全部報警信號和指示信號超過15分鐘，必然包括表2所列的關(guān)鍵參數(shù)不可用，根據(jù)該EAL機(jī)組將進(jìn)入應(yīng)急計劃。

4 CPR1000機(jī)組SU3優(yōu)化分析

4.1 CPR1000機(jī)組狀態(tài)功能參數(shù)分析

EAL的制定與機(jī)組的特征密切相關(guān)。我國CPR1000機(jī)組采用了狀態(tài)導(dǎo)向法事故規(guī)程（SOP）控制核電廠事故。SOP是建立在對反應(yīng)堆狀態(tài)功能的正確判斷的基礎(chǔ)上的，使用六個狀態(tài)功能詳盡地給出機(jī)組所有可能狀態(tài)的特征。表征六個狀態(tài)功能參數(shù)的特征參數(shù)不可用將導(dǎo)致SOP事故規(guī)程無法正常執(zhí)行。由于其重要性，技術(shù)規(guī)范有專門的事件進(jìn)行管理。表3給出了這六大狀態(tài)功能和安全功能的聯(lián)系，以及表征狀態(tài)功能的特征參數(shù)（表3）。

表2 NEI 99-01(第6版)SU2應(yīng)急行動矩陣

表3 SOP六大狀態(tài)功能參數(shù)

NEI 99-01（第6版）SU2描述的PWR參數(shù)表中，未包含蒸發(fā)器放射性、蒸發(fā)器壓力、安全殼放射性、安全殼壓力等狀態(tài)功能，并不完全適用于CPR1000機(jī)組。CPR1000機(jī)組的EAL優(yōu)化在參考NEI 99-01（第6版）的基礎(chǔ)上，建議參考技術(shù)規(guī)范的緩解措施進(jìn)行安全分析。

4.2 狀態(tài)參數(shù)安全影響分析

根據(jù)技術(shù)規(guī)范的詳細(xì)要求，分別對其安全影響進(jìn)行分析。

4.2.1 中間量程

中間量程測量為表征堆芯次臨界度的參數(shù)。失去中間量程指示，為第一組事件，要求1小時內(nèi)機(jī)組開始向NS/RRA模式后撤。

4.2.2 堆芯飽和裕度（△T sat）和壓力容器水位

堆芯飽和裕度（△T sat）和壓力容器水位均為計算所得?！鱐 sat的測量以及壓力容器水位對于進(jìn)入事故規(guī)程和事故后控制是必不可少的。這些測量不可用將導(dǎo)致事故規(guī)程執(zhí)行失敗的風(fēng)險顯著增加（無法確定事故處理策略），并可能伴有嚴(yán)重的后果?！鱐 sat和壓力容器水位是由CCMS系統(tǒng)監(jiān)測，失去CCMS系統(tǒng)的監(jiān)測為第一組事件，要求1小時內(nèi)機(jī)組開始向NS/RRA模式后撤。

4.2.3 蒸發(fā)器寬量程水位

通過ARE的寬量程水位計監(jiān)測蒸發(fā)器的水位，表征蒸發(fā)器水裝量。失去蒸發(fā)器水位監(jiān)測為第二組事件，檢修必須在3天內(nèi)完成。

4.2.4 蒸發(fā)器壓力平衡和安全殼壓力

蒸發(fā)器壓力平衡的判斷需使用的蒸發(fā)器壓力測量通道只要任一蒸發(fā)器相連的3臺壓力表不可用，就將失去對該蒸發(fā)器狀態(tài)功能的監(jiān)視。安全殼壓力測量通道只有所有4臺壓力表均不可用，安全殼壓力的持續(xù)監(jiān)視才會失去。根據(jù)技術(shù)規(guī)范的要求，當(dāng)所需測量通道不可用且沒有自動旁通，但其手動旁通會觸發(fā)停堆或保護(hù)動作時，1小時內(nèi)機(jī)組開始向不需要該測量通道參與保護(hù)的狀態(tài)后撤。

4.2.5 SG放射性和安全殼內(nèi)放射性

蒸發(fā)器放射性監(jiān)測涉及的通道有：蒸汽發(fā)生器排污水APG放射性（KRT002/003/004MA）、VVP管線放射性（一、二回路間泄漏流量）（KRT032/033/034MA）、冷凝器抽氣CVI放射性（KRT007MA）。在事故規(guī)程執(zhí)行中，通常會進(jìn)行主蒸汽隔離，因此，KRT007MA的測量結(jié)果僅作參考。但如果同一臺蒸發(fā)器上的VVP和APG的放射性測量通道均不可用，那么SG放射性的狀態(tài)功能參數(shù)將無法監(jiān)測。事故后用于測量安全殼內(nèi)γ放射性的KTR通道使用了KRT022/023MA，如果兩者均不可用，將失去對安全殼內(nèi)放射性的監(jiān)測。在事故工況下，KRT008/009/029MA在安全殼隔離第一階段時隔離，若KRT022/023MA兩個通道不可用，將失去對安全殼內(nèi)放射性的監(jiān)測。

4.3 CPR1000機(jī)組SU3-EAL優(yōu)化方案

參考NEI 99-01（第6版）SU2并結(jié)合CPR1000機(jī)組的實際，補充SOP事故規(guī)程中使用的六大狀態(tài)參數(shù)，優(yōu)化后的CPR1000機(jī)組SU3-EAL應(yīng)急行動矩陣見表4。如果主控室失去全部指示信號，則必然包括六大狀態(tài)功能所涉及的特征參數(shù)，參照優(yōu)化后的方案，需盡快啟動應(yīng)急計劃進(jìn)入應(yīng)急待命狀態(tài)。

5 結(jié)論

通過充分分析美國NEI 99-01的相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合經(jīng)驗反饋和機(jī)組的實際特點，考慮應(yīng)急運行程序和應(yīng)急計劃的關(guān)系，制定了EAL優(yōu)化方案。該方案有效避免了機(jī)組主控室失去全部報警指示時無法及時啟動應(yīng)急計劃的問題。本文的研究方法可以為CPR1000機(jī)組其他應(yīng)急行動水平的制定和升級提供參考。

表4 CPR1000機(jī)組IC-SU3和EAL-SU3.1應(yīng)急行動矩陣