三門核電非能動安全殼冷卻系統(tǒng)異常工況分析

毛彬

三門核電有限公司運行處 浙江臺州 317112

1 概述

非能動安全殼冷卻系統(tǒng)（PCS）是機組核安全相關(guān)系統(tǒng)，主要執(zhí)行安全殼熱量排出、乏燃料水池裝量補給和保護系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測的功能。通過對系統(tǒng)運行期間可能存在的異常工況進行分析，提出相應(yīng)的人員和設(shè)備的應(yīng)對措施，確保滿足技術(shù)規(guī)格書規(guī)定的運行限制條件，從而確保電站安全運行。

2 系統(tǒng)異常工況

2.1 系統(tǒng)誤動作

非能動安全殼冷卻系統(tǒng)誤動作會將冷卻水排至安全殼外表面，帶走安全殼熱量。這回導(dǎo)致安全殼內(nèi)壓力降低，降低的具體數(shù)值取決于環(huán)境溫度和安全殼再循環(huán)冷卻系統(tǒng)（VCS）對該瞬態(tài)的響應(yīng)情況。一旦窄量程安全殼壓力儀表監(jiān)測到安全殼低2壓力，將發(fā)出報警并觸發(fā)安全殼空氣過濾系統(tǒng)（VFS）真空卸壓系統(tǒng)以減小安全殼內(nèi)外的壓差。操縱員判斷依據(jù)為：任一PCS隔離閥泄漏報警、四個安全殼壓力通道中的任何一個低報或四個冷卻水流量通道的任一個流量指示。本事件的操縱員動作包括：

（1）確認是誤啟動，包括核實安全殼和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）的狀態(tài)。

（2）關(guān)閉非能動安全殼冷卻水箱（PCCWST）排水管上的隔離閥以終止冷卻水流量。

（3）根據(jù)技術(shù)規(guī)格書的要求，確定是否打開VFS隔離閥以增加安全殼壓力。

（4）根據(jù)技術(shù)規(guī)格書規(guī)定，恢復(fù)PCCWST水位。

2.2 再循環(huán)加熱器失效

一旦再循環(huán)加熱器或自動調(diào)溫控制不可用，仍有足夠的時間確保PCCWST水溫不會降低到最低限值。再循環(huán)加熱器和自動調(diào)溫控制元件都布置在輔助廠房內(nèi)并且能快速修理。廠內(nèi)應(yīng)有備用的加熱器內(nèi)部零件避免在需要恢復(fù)運行時延誤時間。一旦再循環(huán)加熱器在一段時間內(nèi)不可運行，則可由非能動安全殼冷卻輔助水箱（PCCAWST）、除鹽水系統(tǒng)（DWS）或廠外水源利用沖排模式維持PCCWST的最低允許溫度。

操縱員可以根據(jù)以下儀表判斷加熱器是否失效，并監(jiān)測加熱器失效后的異常運行狀態(tài)：冗余的PCCWST水溫儀表、一個PCCAWST水溫儀表和再循環(huán)加熱器出口溫度儀表、流量儀表[1]。

2.3 水箱液位異常

兩個窄量程液位儀表和兩個寬量程液位儀表持續(xù)監(jiān)測PCCWST的液位，并在主控室指示和/或報警。

兩個窄量程液位變送器提供高、低液位報警，用于系統(tǒng)異常運行的早期報警。低1報提醒操縱員冷卻水量減少，應(yīng)啟動PCCAWST向水箱補水。低2報警提醒操縱員PCCWST水位達到技術(shù)規(guī)格書要求的限值，液位必須按技術(shù)規(guī)格書要求恢復(fù)。高報表明PCCWST內(nèi)的水即將溢流到生產(chǎn)廢水系統(tǒng)（WWS）。溢流是非安全有關(guān)的。

如果某個事故導(dǎo)致PCCWST寬量程液位儀表發(fā)出排空報警，操縱員應(yīng)采取必要操作由PCCAWST向PCCWST補水以確保有持續(xù)的PCS冷卻流量。操縱員還可以采取以下操作：從DWS或消防系統(tǒng)（FPS）這些廠內(nèi)水源向PCCWST補水或直接將水輸送到分水斗，也可以從盲板法蘭接口接入廠內(nèi)外水源。

2.4 水箱溫度異常

PCCWST的水溫由冗余的溫度變送器連續(xù)監(jiān)測，并在主控室指示和報警。PCCWST具有足夠的容量，可以保證加熱器失效后水箱在極端低溫外部環(huán)境下72小時內(nèi)不結(jié)冰。PCCWST水溫帶自動調(diào)溫控制元件監(jiān)測入口水溫并控制加熱器以維持PCCWST水溫高于最低值。低溫指示表面再循環(huán)加熱器或溫度控制系統(tǒng)失效，此時要求操縱員注意維持水箱溫度高于技術(shù)規(guī)格書的限制4.4℃。接收到低溫報警后，操縱員應(yīng)檢查下游的溫度探測器、加熱器電流或加熱元件電阻來判斷加熱器的可運行性[2]。

PCCAWST的水溫由一個溫度傳感器連續(xù)監(jiān)測，在主控室指示和低報。溫度通道也控制水箱內(nèi)部加熱器，該加熱器和水箱保溫層能維持水箱溫度足夠高。水箱的保溫層能保證加熱器失效時維持水箱7天內(nèi)不結(jié)冰。廠內(nèi)應(yīng)備有加熱器元件和控制件廠用的更換部件以便快速修理。

2.5 再循環(huán)流量異常

再循環(huán)管路的流量變送器連續(xù)監(jiān)測再循環(huán)水流量，并在主控室指示和報警。再循環(huán)泵降級或失效、閥門誤關(guān)或管線堵塞都會減小再循環(huán)流量，從而觸發(fā)低流量報警，并控制泵脫扣。操縱員應(yīng)校正閥位或清理堵塞或?qū)⒘硪慌_泵投入運行，并修理或更換失效的泵。正常情況下，PCCWST的水化學(xué)特性和溫度可以維持相當長的時間，因此，再循環(huán)系統(tǒng)的維護具有足夠的時間，對再循環(huán)系統(tǒng)的隔離沒有限制。但是，當PCCWST水溫接近技術(shù)規(guī)格書限值或PCS用于長期安全殼或乏燃料水池冷卻時，不能隔離再循環(huán)系統(tǒng)。這些情況下，需要立即使用再循環(huán)泵。由于兩臺再循環(huán)泵是冗余的，因此其中一臺泵可以停運、維修或更換，同時能保證再循環(huán)系統(tǒng)維持運行。

2.6 隔離閥泄漏

PCCWST隔離閥下游橋管上設(shè)有冗余的液位傳感器，用于探測閥門的泄漏。兩根并聯(lián)排水管線之間的橋管用于收集所有隔離閥的任何泄漏。橋管上的液位探測器用于檢測泄漏。高液位報警表面三個常關(guān)隔離閥中至少有一個泄漏。接到高液位報警信號后，操縱員應(yīng)隔離和疏排橋管并檢查每根管線，并參考PCS運行規(guī)程的異常工況章節(jié)判斷哪個閥門泄漏。必須馬上修理泄漏的閥門，以防止在氣溫較低時，排水管結(jié)冰[3]。

2.7 冰或雪造成的空氣流道堵塞

為保證良好的系統(tǒng)性能，要求冷卻空氣流道正常運行。如果空氣流道堵塞，會導(dǎo)致空氣流道內(nèi)油較大的壓力損失。排氣段屏蔽板和環(huán)腔的疏水管要保持開，并且確保不結(jié)冰和不堵塞。針對空氣流道的出入口等在冰雪惡劣天氣下易于冰凍堵塞的部位，應(yīng)重點檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有堵塞，應(yīng)及時清理。在空氣入口管道進口處壁面上設(shè)置輻射加熱器，其加熱器區(qū)域為空氣流道入口百葉窗的內(nèi)側(cè)面。當環(huán)境溫度低于0℃，或出現(xiàn)冰雪氣象條件時，開啟輻射加熱器，使被加熱的百葉窗區(qū)域表面溫度高于0℃。

3 結(jié)語

技術(shù)規(guī)格書要求非能動安全殼冷卻系統(tǒng)運行期間模式1至4需要可運行，模式5且計算堆芯衰變熱大于7MWt，模式6且計算堆芯衰變熱大于7MWt均需要保持可運行狀態(tài)。對于系統(tǒng)運行異常情況的分析為該系統(tǒng)運行提供輸入，保障系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況下迅速診斷原因和指定恢復(fù)措施，保證機組運行在技術(shù)規(guī)格書范圍內(nèi)。