核電廠誤安注分析

□劉利光 蔡曉輝 劉凱華

一、適用條件及原因

(一)適用條件。安注系統(tǒng)的主要功能是在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)發(fā)生失水事故時(shí)，通過向堆芯注入冷卻水，防止燃料包殼熔化，并保持堆芯的幾何形狀和完整性；在主蒸汽管道破裂事故工況下，向反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)快速注入濃硼溶液，以補(bǔ)償由于不可控地產(chǎn)生蒸汽致使反應(yīng)堆冷卻劑過冷而引起的容積變化和反應(yīng)性的增加，從而可以使反應(yīng)堆迅速安全停堆，并防止重返臨界。誤安注事故規(guī)程I3.1的適用條件，在初始穩(wěn)壓器壓力高于P11(一回路壓力低)，SI(安注)沒有閉鎖的情況下(包括功率運(yùn)行、熱備用、熱停堆、安注未被P11閉鎖的中間停堆狀態(tài))，如果發(fā)生過量安注時(shí)應(yīng)進(jìn)行的操作。有兩種情況為安注過量：誤安注和無用的安注。

(二)原因。誤安注和無用的安注可能發(fā)生以下幾種情況。第一，二回路過度冷卻(負(fù)荷過度增加，主蒸汽隔離閥下游的蒸汽管道打破口)，蒸汽流量高和一回路平均溫度低低P12符合或與蒸汽壓力低符合，或蒸汽管道壓力低低，或穩(wěn)壓器壓力低。第二，輔助噴霧閥或正常噴淋閥誤打開并卡開或一個(gè)穩(wěn)壓器安全閥誤開啟，穩(wěn)壓器壓力低。在溫度和輔助噴霧流量有利的條件下(高溫度、低流量)，穩(wěn)壓器電加熱器可以補(bǔ)償輔助噴霧的影響，既不會(huì)發(fā)生反應(yīng)堆緊急停堆也不會(huì)發(fā)生SI啟動(dòng)。如果情況不是這樣，SI一啟動(dòng)就抑制了輔助噴霧流量，SI是無用的。第三，RCP 005、006、013、014MP(穩(wěn)壓器壓力表)經(jīng)選擇器產(chǎn)生的誤信號(hào)，穩(wěn)壓器壓力低。RCP 005、006、013、014 MP經(jīng)過選擇器產(chǎn)生的誤信號(hào)會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)正常噴霧閥打開，并關(guān)閉所有電加熱器。在壓力低于14.5MPa時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉這些閥門可以避免引起反應(yīng)堆緊急停堆和啟動(dòng)SI，除非發(fā)生閥門機(jī)械性失效。第四，RCV 003VP(下泄殼外隔離閥)下游的下泄管線裂，穩(wěn)壓器壓力低。第五，LNC或LND(220V不間斷保護(hù)電源)失電，導(dǎo)致蒸汽管道流量高信號(hào)出現(xiàn)，此時(shí)如果一回路溫度控制不好，達(dá)到P12定值，則發(fā)生安注。第六，若做T1試驗(yàn)一個(gè)通道沒有完全恢復(fù)，接著做另一通道，則2/3或2/4則會(huì)觸發(fā)安注。第七，停堆后若停機(jī)信號(hào)沒有觸發(fā)，干預(yù)不及時(shí)(不立即手動(dòng)停機(jī))也可能會(huì)安注。第八，GCT-C壓空管失壓導(dǎo)致GCT閥門全開，可能導(dǎo)致一回路過冷不可控降壓而引起安注。

二、規(guī)程的關(guān)鍵操作步驟及說明

該規(guī)程是從A0規(guī)程進(jìn)入的，A0是安注發(fā)生以后的事故規(guī)程，在該規(guī)程中，在排除了蒸發(fā)器傳熱管破裂，排除了一回路或二回路破口后，判斷為安注過量后，進(jìn)入誤安注規(guī)程。

在I3.1規(guī)則的入口，首先檢查LNC和LND配電盤的供電是否正常。事實(shí)上，LNC或LND配電盤喪失供電會(huì)產(chǎn)生一個(gè)虛假的SG蒸汽流量高信號(hào)，可能導(dǎo)致SI。在熱停堆時(shí)，這個(gè)配電盤失電，如果一回路過度冷卻引發(fā)P12，會(huì)引起SI。一旦NSSS穩(wěn)定(上充-下泄運(yùn)行)，操縱員在I3.1結(jié)束后，經(jīng)過DEC事故診斷規(guī)程返回I11C或I11D(保護(hù)電源220V AC失電)能夠開始連接供電。LNC或LND失電還會(huì)導(dǎo)致其他儀表的不可用，如穩(wěn)壓器壓力水位、蒸發(fā)器壓力水位等，能比較明顯判別出來。

(一)反應(yīng)堆冷卻劑泵的停運(yùn)。反應(yīng)堆冷卻劑泵是核電廠最重要的設(shè)備之一。在整個(gè)規(guī)程定期監(jiān)視中，如果不滿足運(yùn)行條件，停運(yùn)正在運(yùn)行的主泵，使其不至于損壞。反應(yīng)堆冷卻劑泵的保護(hù)不是安全準(zhǔn)則。然而，除了穩(wěn)壓器誤噴霧的情況，盡可能保持反應(yīng)堆冷卻劑泵運(yùn)行，特別是保持正常噴霧可用。安噴發(fā)生則要停運(yùn)主泵，以防止電機(jī)受到水淋濕使得電機(jī)絕緣下降而燒毀。此外，如果2臺(tái)主泵被停運(yùn)，開始自然循環(huán)，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)流體膨脹，加速了穩(wěn)壓器水位的上升。而且自然循環(huán)不利用堆芯余熱的導(dǎo)出。

(二)穩(wěn)壓器壓力故障措施。若RCP 005、006、013、014 MP經(jīng)過選擇器產(chǎn)生的壓力整定值故障上漂，會(huì)使兩個(gè)噴淋閥以外開啟，一回路壓力持續(xù)下降，直至停堆。一旦停堆前還沒有確認(rèn)故障及處理方案，則很容易會(huì)發(fā)生安注。因?yàn)橥６褧r(shí)的壓力已經(jīng)到達(dá)13.0MPa，而距離發(fā)生安注的定值11.83MPa已經(jīng)非常接近。停堆后，一、二回路操縱員及協(xié)調(diào)員都在執(zhí)行事故規(guī)程，而值長需進(jìn)行對(duì)外通報(bào)及執(zhí)行SPI規(guī)程，把握機(jī)組總體狀態(tài)關(guān)鍵參數(shù)等。

三、安注控制及恢復(fù)

一旦發(fā)生穩(wěn)壓器滿水，一回路處于水實(shí)體狀態(tài)，一回路壓力會(huì)劇烈波動(dòng)，導(dǎo)致穩(wěn)壓器安全閥開啟放射性外泄，或者堆芯內(nèi)部發(fā)生局部沸騰造成堆芯受損。為了避免穩(wěn)壓器滿水，必須盡可能早地終止安注。

(一)終止安注。停運(yùn)高壓安注泵和隔離安注管線是終止安注的主要措施。分為以下兩個(gè)主要步驟進(jìn)行。關(guān)閉2臺(tái)高壓安注泵中的1臺(tái)。當(dāng)1臺(tái)高壓安注泵已經(jīng)關(guān)閉后，隔離硼注入箱和RPV的高壓注入管線。以上兩個(gè)動(dòng)作的每一個(gè)動(dòng)作之后，如果參數(shù)△Tsat或穩(wěn)壓器水位向不利的方向發(fā)展，并且到達(dá)下限值，這這意味著SI不是過量。

(二)穩(wěn)定一回路溫度和壓力。安注大量注入時(shí)，冷水進(jìn)入一回路溫度下降。SI的關(guān)閉，引起一回路溫度上升。在安注流量穩(wěn)定后，甚至是安注管線已隔離的情況下，穩(wěn)定一回路壓力，必須穩(wěn)定二回路的蒸汽壓力。在冷凝器可用的情況下，用GCT-C自動(dòng)控制一回路溫度。在冷凝器不可用的情況下，設(shè)定GCTa的整定值站為SG內(nèi)的蒸汽壓力值且確定手動(dòng)控制站處于自動(dòng)。在穩(wěn)壓器沒有滿水的情況下，只要穩(wěn)壓器不在飽和狀態(tài)，穩(wěn)壓器水位的下降也將引起一回路壓力的下降。在穩(wěn)壓器滿水的情況下，不要首先試圖使穩(wěn)壓器排水，應(yīng)該通過自動(dòng)上充和手動(dòng)下泄穩(wěn)定一回路壓力，或如果上充不可用，通過主泵軸封注入和過剩下泄，如果必要，手動(dòng)投入電加熱器加熱來穩(wěn)定一回路壓力一旦穩(wěn)壓器已經(jīng)到達(dá)飽和狀態(tài)(穩(wěn)壓器液相溫度T=Tric+Tsat)，如果水位等于100%，必須重新建立穩(wěn)壓器蒸汽空間。

(三)過渡到退防狀態(tài)。在誤安注的原因查明并消除后，且安注及NSSS系統(tǒng)都已穩(wěn)定的情況下，準(zhǔn)備向正常工況過渡。反應(yīng)堆停堆斷路器復(fù)位，只有所有停堆信號(hào)已經(jīng)清除，才能執(zhí)行這個(gè)動(dòng)作。而反應(yīng)堆停堆斷路器復(fù)位動(dòng)作必須盡快完成。因?yàn)橹灰６褦嗦菲鞔蜷_，P4信號(hào)存在，安全注射信號(hào)被閉鎖。

四、結(jié)語

安注發(fā)生后，按要求進(jìn)入A0規(guī)程，此時(shí)一二回路操縱員需進(jìn)行自動(dòng)確認(rèn)，在一系列自動(dòng)動(dòng)作確認(rèn)以后，若確認(rèn)是誤安注，在5分鐘以后就必須及時(shí)終止安注，以避免穩(wěn)壓器滿水。對(duì)于一回路，首先要將所有的穩(wěn)壓器電加熱器投入運(yùn)行以加熱穩(wěn)壓器內(nèi)的不飽和水,然后復(fù)歸安注和CIA(安全殼A階段隔離)信號(hào)，先要停運(yùn)一臺(tái)高壓安注泵。若確認(rèn)安注過量則要進(jìn)行恢復(fù)上充下泄的操作(先投上充后投下泄)，穩(wěn)定穩(wěn)壓器水位和壓力控制，在狀態(tài)穩(wěn)定后，需要向正常狀態(tài)過渡，將上充泵吸入口切回容控箱，停運(yùn)低壓安注泵，然后就是控制反應(yīng)性，必要時(shí)硼化、復(fù)位“通量變化率高”停堆信號(hào)，將控制棒提到要求位置。在一回路操縱員確認(rèn)走I3.1后，二回路操縱員要先確認(rèn)LNC/LND是否失電，失電的話要將相關(guān)的主控控制及時(shí)切除。然后就是控制蒸汽發(fā)生器的水位和穩(wěn)定一回路的溫度，如果一回路溫度不能維持，則要隔離相關(guān)蒸汽用戶并有可能由此進(jìn)入別的規(guī)程(A2.1或A2.2)。