核電機組失去廠外電源的應(yīng)急響應(yīng)

摘要：在日本福島核事故發(fā)生后，世界各國充分認識到了核電安全工作的重要性，將其提升至一個更高的戰(zhàn)略高度進行審視和評價，并紛紛完善和建立了預(yù)防工作機制。從之前世界各國所發(fā)生的大型核事故中可以看出，核電機組在出現(xiàn)瞬態(tài)期間的控制策略選擇是影響核事故發(fā)生的重要原因之一。針對這一問題，我國相關(guān)部門必須加大對核電機組的管理力度，提高專業(yè)技術(shù)人員核電廠安全監(jiān)管能力。此外，核電廠雖然僅僅是一個發(fā)電單位，但由于反應(yīng)堆的特殊性，使得核電廠在運轉(zhuǎn)過程中需要有大量可靠的電源來保證反應(yīng)堆的余熱能夠順利導出，最終使反應(yīng)堆進入安全狀態(tài)，進而避免核事故的出現(xiàn)?，F(xiàn)階段，核電機組在實際發(fā)電過程中經(jīng)常會因核電機組失去廠外電源而發(fā)生核電事故，進而加劇了核電機組在該類事故工況下的控制難度，威脅機組的核安全?，F(xiàn)針對核電機組失去廠外電源的情況，提出了相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)措施，以便能夠及時采取合理的操作，避免核電事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：核電機組;廠外電源;應(yīng)急響應(yīng)

0 引言

隨著時代的發(fā)展以及科技的不斷進步，核電廠成為了世界各國重要的電力來源。但鑒于核電廠的特殊性，核電機組的工作人員在實際工作過程中必須嚴格按照規(guī)定的操作標準對核電設(shè)備進行規(guī)范化操作，避免因人為原因?qū)е潞耸鹿实陌l(fā)生。2011年3月11日，日本東部發(fā)生了9級大地震，地震引發(fā)了海嘯，當日日本東部的5個核電廠均受到了此次自然災(zāi)害的影響，損失慘重。其中，日本福島第一核電站和第二核電站遭受的影響最大，因地震、海嘯原因當日兩個核電站向外界釋放出了大量的放射性物質(zhì)，嚴重威脅到了周邊人民的人身安全。

后期研究發(fā)現(xiàn)，此次核電廠出現(xiàn)事故的根本原因是惡劣自然災(zāi)害的出現(xiàn)導致周邊的核電廠在當日完全斷電，失去最終熱阱，堆芯喪失冷卻功能超過14 h，直至導致堆芯融化。對于核電廠而言，失去了廠外電源是導致此次核電事故發(fā)生的主要原因之一。

針對此次事件，世界各國開始高度關(guān)注核電廠的安全問題，將安全放在了核電發(fā)展的第一位，進一步改進應(yīng)急響應(yīng)機制，提高應(yīng)急響應(yīng)能力，在核電機組失去廠外電源時能夠第一時間找到應(yīng)急措施，避免事故的發(fā)生，將損失降到最小。

1 失去廠外電源的原因

為了從真正意義上做好核電機組意外事故的防范工作，我們必須學會從以往的核電事故中總結(jié)經(jīng)驗教訓，進而有針對性地找到相應(yīng)的解決措施。為此，本文對世界各國過去核電機組因失去廠外電源而出現(xiàn)意外事故的相關(guān)事件進行了研究調(diào)查，研究表明，影響該事故出現(xiàn)的因素有很多，其中較為常見的因素有臺風、海嘯、高壓絕緣子上的積塵、周邊惡劣的天氣等。此外，表現(xiàn)較為明顯的有以下幾個原因：

1.1 ? ?電網(wǎng)設(shè)備維修

研究發(fā)現(xiàn)，核電機組發(fā)生失去廠外電源情況的原因是由一些超出電廠控制范圍的設(shè)備引起的。常見的故障有輸電線路或電網(wǎng)變電站設(shè)備故障，這些故障將會成為引發(fā)核電機組失去廠外電源的主要原因，進而導致核電事故的發(fā)生。此外，研究發(fā)現(xiàn)有相當大一部分失去廠外電源的情況是由一些屬于電站管轄范圍之內(nèi)的電氣開關(guān)站和中間配電系統(tǒng)之間的故障引發(fā)的。同普通廠外電源控制不同，以上這些事件的發(fā)生在很大程度上同開關(guān)站設(shè)備、其他高壓配電設(shè)備的預(yù)防性維修有關(guān)。事實表明，一臺發(fā)電機母線出現(xiàn)故障將會導致核電機組完全失去廠外電源，進而促使整個核電作業(yè)出現(xiàn)故障。為此，電網(wǎng)設(shè)備維修工作將成為影響核電機組失去廠外電源的重要因素。

1.2 ? ?與電網(wǎng)調(diào)度的協(xié)調(diào)

除電網(wǎng)設(shè)備維修工作以外，與電網(wǎng)調(diào)度的協(xié)調(diào)效果將成為影響核電作業(yè)的又一因素。一般來說，在核電作業(yè)中電網(wǎng)調(diào)度編制的輸變電設(shè)備維修和相關(guān)工作計劃是同核電站的作業(yè)周期相一致的，要想保證核電站正常運行，就需要做好兩者之間的協(xié)調(diào)工作，盡可能使得核電站的母線檢修和試驗計劃安排在同一時點上，盡可能做好相應(yīng)的協(xié)調(diào)工作。在實際核電作業(yè)中經(jīng)常會出現(xiàn)因電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)工作存在問題而導致核電機組失去廠外電源，進而促使核電站無法安全停堆，引起核事故。因此，核電站的工作人員需要提前做好安全系統(tǒng)的防護工作，在出現(xiàn)問題時及時找到故障所在，進而尋找到有效地解決方案。

2 失去廠外電源對核安全的影響

2.1 ? ?失去廠外電源時安全系統(tǒng)動作后的復(fù)位

需要明確的是，核電廠在失去廠外電源后，很容易在電廠內(nèi)部形成一系列負面影響。為解決突發(fā)性的廠外電源失聯(lián)現(xiàn)象給核電廠作業(yè)帶來的影響，核電廠有針對性地設(shè)定了失去廠外電源后安全系統(tǒng)動作后的復(fù)位。在核電作業(yè)中一旦核電機組因一些外界因素失去了廠外電源，將會引發(fā)其內(nèi)部安全系統(tǒng)按要求進行自動動作，進而給核電廠提供應(yīng)急電源。大多數(shù)核電站，在該事故發(fā)生時會自動采取相應(yīng)措施，進而在失去廠外電源時能夠自動使核電站處于安全停堆狀態(tài)。待電廠恢復(fù)廠外供電時，核電廠的技術(shù)人員能夠手動復(fù)位安全系統(tǒng)。此外，一些非計劃停堆在復(fù)位工作中需要進行大量的操作，進而加劇了操作人員的工作難度。一旦安全系統(tǒng)不能夠得到及時復(fù)位，將會給核電站帶來安全隱患。

2.2 ? ?電網(wǎng)電壓下降

當核電機組失去廠外電源時，電網(wǎng)電壓將會下降，進而在短時間內(nèi)使得冷水泵的電流供應(yīng)不足，導致冷水泵脫扣。一旦如此，其他備用泵在啟動時也會因電流保護動作而脫扣。研究表明，之所以會出現(xiàn)這一現(xiàn)象，是因為在短時間內(nèi)核電站失去了廠外電源，促使電網(wǎng)電壓整體下降，相應(yīng)的安全系統(tǒng)中的泵的電流設(shè)置也會出現(xiàn)問題，導致實際作業(yè)中相關(guān)泵會出現(xiàn)因電流保護過度而造成脫扣。核電站的相關(guān)安全設(shè)備則不能按照預(yù)期計劃中的安全防護措施逐步執(zhí)行。

2.3 ? ?在失去廠外電源后因BOP廠房問題影響到核安全

研究人員發(fā)現(xiàn)，核電廠在失去廠外電源后會因為BOP廠房的一些重要參數(shù)問題而對核電站的反應(yīng)堆的安全管理產(chǎn)生一定程度的影響。事實證明，核電站在失去廠外電源時，經(jīng)常會出現(xiàn)BOP廠房的設(shè)備不可用現(xiàn)象，特別是重要的常用水泵會導致機組直接失去最終熱阱，進而引發(fā)一系列更為復(fù)雜的核電事故，使得核電作業(yè)難以在短時間內(nèi)建立起合理、穩(wěn)定的反應(yīng)堆停堆冷卻狀態(tài)。

3 失去廠外電源的應(yīng)急響應(yīng)

3.1 ? ?電廠管理與電網(wǎng)調(diào)度的協(xié)調(diào)配合

從以往的核電事故可以看出，電廠管理和電網(wǎng)調(diào)度人員之間的協(xié)調(diào)工作存在問題。電網(wǎng)調(diào)度人員沒有意識到核電廠是其重要的用戶之一，在實際工作中沒有認識到自身工作對于核電廠的重要性，在實際工作中電網(wǎng)調(diào)度人員在切斷電路電源時并沒有考慮到核電廠的實際工作情況。為此，協(xié)調(diào)好電廠和電網(wǎng)之間的工作尤為必要，只有做好相關(guān)協(xié)調(diào)工作，才能夠促使電網(wǎng)調(diào)度人員在維修工作中加大維修力度，盡可能地減少意外事故的出現(xiàn)，防止失去廠外電源情況的發(fā)生。

3.2 ? ?規(guī)程指導

為做好核電站失去廠外電源情況的應(yīng)急響應(yīng)工作，在設(shè)計規(guī)程指導時必須考慮真實性、完整性，使所編寫的規(guī)程能夠在實際作業(yè)中得到充分應(yīng)用。過去的規(guī)程指導并沒有做到寫實，在實際作業(yè)中依靠規(guī)程指導進行的后續(xù)工作經(jīng)常會出現(xiàn)問題，相關(guān)操作人員也只能憑借規(guī)程指導響應(yīng)一些非預(yù)期的復(fù)雜情況。為避免這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，降低核電機組工作難度，提高工作效率，在編寫規(guī)程指導時必須較多地考慮到實際情況，由一些經(jīng)驗豐富的人員來編寫規(guī)程指導，后期一旦發(fā)現(xiàn)有其他變更情況需要及時在規(guī)程指導上進行記錄，不斷更新。

3.3 ? ?培訓

基于核電廠出現(xiàn)事故的頻繁性以及核電廠受外界因素影響較大的原因，核電機組必須加大對站內(nèi)技術(shù)人員的培訓力度，要求操作人員能夠熟練掌握操作流程，在實際工作中嚴格按照規(guī)程處理，將培訓過程中所學內(nèi)容轉(zhuǎn)換為自己能夠理解的方案，并根據(jù)工作中的實際情況作出相應(yīng)響應(yīng)。以往核電事故的發(fā)生有很大一部分原因在于操作人員的安全操作意識淺薄，在事故發(fā)生時不能夠及時作出正確反應(yīng)。一旦核電站失去廠外電源出現(xiàn)意外事故時，由于事故的復(fù)雜性與突發(fā)性，這些操作人員在沒有得到上級領(lǐng)導的指示下后續(xù)工作將寸步難行。由此，可以看出培訓工作的重要性。

3.4 ? ?應(yīng)急設(shè)備/系統(tǒng)的可用性

應(yīng)急設(shè)備的設(shè)置能夠在很大程度上降低核電機組在失去廠外電源后的工作難度。實際作業(yè)中，許多失去廠外電源的核電機組在功能恢復(fù)過程中，因重要功能所依賴的應(yīng)急設(shè)備出現(xiàn)故障而變得更為困難。為此，技術(shù)人員在設(shè)計應(yīng)急設(shè)備時需要考慮到事故發(fā)生時所面臨的多種情況，盡可能完善傳統(tǒng)應(yīng)急設(shè)備在性能上存在的不足，使得在失去廠外電源時，核電機組能夠依靠應(yīng)急設(shè)備及時完成要求動作，保障機組安全。

4 結(jié)語

當下我國核電廠所要做的就是不斷從過去的核電事故中汲取經(jīng)驗教訓，盡可能完善現(xiàn)階段我國核電機組內(nèi)部管理機制。核電機組的技術(shù)人員必須掌握專業(yè)的操作技術(shù)，同時也需要具備相應(yīng)的安全防范意識，當核電廠因一些外界因素發(fā)生了失去廠外電源情況時，工作人員不能自亂陣腳，必須第一時間確認發(fā)電機廠用負荷模式是否能夠成功開啟，若確認能夠成功開啟則需要及時聯(lián)系電網(wǎng)工作人員確認事故范圍。若失敗，則確認反應(yīng)堆是否停堆，汽輪機是否停機等。以上這些應(yīng)急響應(yīng)措施的提出是為了盡可能降低核電機組事故的影響范圍，以此降低核電事故帶來的損失。

本文主要針對以往導致核電機組出現(xiàn)事故的主要因素，提出了相應(yīng)的解決方案。如何做好核電機組在失去廠外電源情況下的應(yīng)急響應(yīng)工作是現(xiàn)階段世界各國核電廠的重點關(guān)注內(nèi)容，目前國內(nèi)的核電廠已經(jīng)提出了一系列的安全評審和應(yīng)急響應(yīng)改進措施，這在很大程度上減少了核電事故出現(xiàn)的概率，保障了核電廠工作人員的人身安全，促進了核電廠的發(fā)展。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡介：董恩興（1982—），男，吉林遼源人，高級工程師，研究方向：核電廠運行。