M310核電機(jī)組安全殼噴淋系統(tǒng)運(yùn)行改進(jìn)

摘 要：通過(guò)對(duì)運(yùn)行事件的反饋和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析，提出M310核電機(jī)組安全殼噴淋系統(tǒng)運(yùn)行的相關(guān)改進(jìn)建議，主要包括防止氫氧化鈉污染的改進(jìn)，事故后氫氧化鈉注入方式改進(jìn)，增加安全殼臨時(shí)噴淋功能等，以確保EAS系統(tǒng)可靠實(shí)現(xiàn)安全功能。

關(guān)鍵詞：安全殼噴淋系統(tǒng);氫氧化鈉;KRT聯(lián)鎖信號(hào);安全殼臨時(shí)噴淋

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.173

在M310機(jī)組上，安全殼噴淋系統(tǒng)（EAS）是核電站專設(shè)安全設(shè)施之一，它是在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故工況下唯一可排出安全殼內(nèi)熱量的系統(tǒng)，用于當(dāng)一回路失去冷卻劑或安全殼內(nèi)蒸汽管道破裂事故工況下使安全殼溫度和壓力保持在可承受的值，以保證安全殼的完整性。

本文主要針對(duì)M310機(jī)組調(diào)試、運(yùn)行期間EAS系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并就這些問(wèn)題的處理方案給出了相關(guān)建議。

1 防止EAS系統(tǒng)氫氧化鈉污染換料水箱運(yùn)行分析

M310機(jī)組調(diào)試、運(yùn)行期間，偶爾發(fā)現(xiàn)，一回路鈉含量異常高，通過(guò)取樣濃度初步判斷，應(yīng)該是EAS系統(tǒng)的氫氧化鈉進(jìn)入到主回路中，為使水質(zhì)合格，耗時(shí)耗力，給機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)諸多不便。

1.1 EAS125VR增加手輪

福清核電EAS125VR為氣動(dòng)球閥，是化學(xué)添加劑貯存箱（EAS001BA）出口氫氧化鈉注入管線上的隔離閥。該閥門失電或失氣情況下會(huì)全開，無(wú)法做到可靠隔離。EAS定期試驗(yàn)以及日常隔離工作中經(jīng)常會(huì)遇到需要隔離EAS125VR的情況，如執(zhí)行定期試驗(yàn)驗(yàn)證EAS001BA液位低信號(hào)關(guān)閉加藥閥門邏輯，此時(shí)需要關(guān)閉EAS125VR并上鎖防止換料水箱中的含硼水進(jìn)入EAS001BA中;而該閥門失氣或者失電均會(huì)導(dǎo)致其全開，若EAS125VR無(wú)法做到可靠的隔離，將有可能導(dǎo)致硼酸進(jìn)入EAS001BA中。

因此，目前已將EAS125VR改為帶手動(dòng)裝置的氣動(dòng)球閥，以實(shí)現(xiàn)閥門可靠隔離。通過(guò)實(shí)施改造，大大提高了閥門隔離的可靠性，有利于日常運(yùn)行。

1.2 EAS125VR正常運(yùn)行方式調(diào)整

設(shè)計(jì)上，在正常運(yùn)行時(shí)，EAS125VR保持在開啟的狀態(tài)，在安噴啟動(dòng)后，安噴信號(hào)將再次發(fā)送開啟命令，確保EAS125VR開啟。然而，當(dāng)EAS125VR保持開啟時(shí)，從換料水箱吸水閥門內(nèi)漏或未完全關(guān)閉的情況下，換料水箱的含硼水可能污染EAS001BA;另外，當(dāng)EAS加藥泵啟動(dòng)時(shí)，也有氫氧化鈉污染的風(fēng)險(xiǎn)。

因此，建議在正常運(yùn)行時(shí)，EAS125VR保持在關(guān)閉的狀態(tài)，此時(shí)氫氧化鈉注入功能不會(huì)受到影響;而且EAS125VR是失氣全開閥門，緊急情況下也可以現(xiàn)場(chǎng)放氣并手輪開啟。

1.3 EAS125VR前增加手動(dòng)隔離閥

為了防止閥門內(nèi)漏可靠隔離EAS125VR，防止氫氧化鈉進(jìn)入換料水箱，以及換料水箱含硼水進(jìn)入EAS001BA，建議在EAS001BA的出口設(shè)置了一個(gè)手動(dòng)隔離閥，這樣可以在試驗(yàn)前通過(guò)關(guān)閉手動(dòng)隔離閥來(lái)替代關(guān)閉EAS125VR，對(duì)增加的手動(dòng)隔離閥進(jìn)行行政管理以確保安全。

1.4 運(yùn)行定期試驗(yàn)時(shí)EAS加藥泵運(yùn)行方式改進(jìn)

根據(jù)流程，EAS加藥泵出口管線如果布置不當(dāng)，當(dāng)EAS加藥泵啟動(dòng)時(shí)可能將流體打到EAS125VR一側(cè)，在進(jìn)行定期試驗(yàn)時(shí)可能進(jìn)入換料水箱。EAS加藥泵每8小時(shí)運(yùn)行20分鐘。因此，如果EAS加藥泵在運(yùn)行時(shí)，此時(shí)進(jìn)行EAS系統(tǒng)的定期試驗(yàn)，使EAS注入泵啟動(dòng)，由于泵的抽吸作用，也可能吸入氫氧化鈉，所以執(zhí)行定期試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意，在試驗(yàn)開始前，應(yīng)確保試驗(yàn)過(guò)程中EAS加藥泵不會(huì)啟動(dòng)。

2 EAS系統(tǒng)疏水排氣閥封堵方式改進(jìn)

設(shè)計(jì)上，EAS系統(tǒng)部分疏水排氣閥門現(xiàn)場(chǎng)被焊死。如此設(shè)計(jì)，存在的主要問(wèn)題有：

（1）系統(tǒng)疏水、排氣困難，EAS疏水、排氣僅使用泵體和熱交換器處的疏水排氣閥;

（2）機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，對(duì)EAS安全殼地坑回路進(jìn)行充水，使用的閥門均被焊死，每次大修都需要機(jī)械切割，重復(fù)切割焊接對(duì)管道有影響。

經(jīng)過(guò)分析：

（1）這些閥門都處于低壓狀態(tài)，一道手動(dòng)閥門應(yīng)該可以完全密封住，且設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了EAS泵的汽蝕余量;

（2）正常情況下此處流體放射性不高，且可以通過(guò)閥門密封住。

因此，建議提出技改方案，將EAS系統(tǒng)上焊死的閥門改為法蘭連接。

3 增加安噴啟動(dòng)后氫氧化鈉注入聯(lián)鎖信號(hào)

在一回路破口導(dǎo)致的安噴啟動(dòng)后，需要向安噴溶液中注入氫氧化鈉，以中和硼酸使安全殼內(nèi)設(shè)備免受腐蝕，減少氫氣的產(chǎn)生量和捕捉放射性碘，從而達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。而當(dāng)二回路出現(xiàn)破口時(shí)就無(wú)須向噴淋液中添加氫氧化鈉。因此在福清核電M310機(jī)組設(shè)計(jì)中，氫氧化鈉在安噴啟動(dòng)5分鐘后開始投入，以便操縱員根據(jù)破口的性質(zhì)決定是否投入，但是當(dāng)安噴啟動(dòng)后，操縱員忙于判斷狀態(tài)、執(zhí)行事故規(guī)程、穩(wěn)定機(jī)組狀態(tài)，5分鐘內(nèi)判斷出破口位置，并采取措施避免氫氧化鈉投入，幾乎是不可能的。法國(guó)曾有多個(gè)核電站發(fā)生過(guò)誤噴淋時(shí)噴淋液混入氫氧化鈉事件，給電廠造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

針對(duì)此問(wèn)題，為了提高安噴信號(hào)啟動(dòng)后的加藥功能的可靠性，建議作出如下改進(jìn)：

（1）在EAS加藥啟動(dòng)邏輯中增加安全殼放射性劑量高的聯(lián)鎖信號(hào)。只有該信號(hào)同步觸發(fā)后才驅(qū)動(dòng)加藥閥開啟。信號(hào)為二取一，只要有一個(gè)KRT儀表觸發(fā)，就認(rèn)為安全殼放射性劑量高;

（2）為了防止出現(xiàn)由于傳感器或邏輯處理回路故障而出現(xiàn)的拒動(dòng)或誤動(dòng)現(xiàn)象，在主控后備盤臺(tái)上分別增加手動(dòng)啟動(dòng)和閉鎖加藥功能的按鈕，啟動(dòng)功能和閉鎖功能分別設(shè)置兩個(gè)按鈕，只有兩個(gè)按鈕同時(shí)觸發(fā)，啟動(dòng)或閉鎖功能才生效，以防止誤動(dòng)。

4 增加安全殼臨時(shí)噴淋功能

日本福島核事故后，為了進(jìn)一步提高核電廠的安全性，各核電廠進(jìn)行了系列改進(jìn)項(xiàng)，包括一回路應(yīng)急補(bǔ)水、二回路應(yīng)急補(bǔ)水等，大大提升嚴(yán)重事故下緩解事故后果的能力。

當(dāng)發(fā)生全廠斷電時(shí)，由于失去動(dòng)力電源，EAS正常噴淋無(wú)法投入，安全殼壓力升高時(shí)，只有通過(guò)安全殼過(guò)濾排放來(lái)控制。為此，迫切需要增加手段來(lái)降低安全殼壓力，以應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故下，一次側(cè)臨時(shí)注水流量控制不當(dāng)或雙堆同時(shí)發(fā)生事故。

因此，可以考慮增設(shè)安全殼臨時(shí)噴淋，緊密結(jié)合目前的一回路應(yīng)急注水路徑，一回路應(yīng)急注水泵出口，一路可以向一回路應(yīng)急注水，一路可以進(jìn)行安全殼應(yīng)急噴淋。當(dāng)安全殼壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)，啟動(dòng)臨時(shí)噴淋，通過(guò)一定流量向安全殼噴淋，持續(xù)一段時(shí)間，待壓力下降到一定水平即可停止。

作者簡(jiǎn)介：王偉（1986-），男，湖北人，工學(xué)學(xué)士，工程師，從事核電廠運(yùn)行。