核電廠主控室不可用時運(yùn)行操作與對策建議

□謝 川

一、核能發(fā)電廠主控制室的介紹

主控制室對核能發(fā)電廠起著監(jiān)測、控制和運(yùn)行的作用。主控制室可以通過操作員的一系列操作來使核能發(fā)電廠完成各種各樣的任務(wù)，是核電廠安全的保證。即使在一些突如其來的危險(xiǎn)環(huán)境下，主控制室也能采取相應(yīng)的措施使核電廠保持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)，避免核電廠發(fā)生危險(xiǎn)事故。主控制室中的設(shè)備包括報(bào)警裝置、監(jiān)測儀表、手動指令控制器、調(diào)節(jié)器控制指令設(shè)定裝置等。

主控制室內(nèi)各項(xiàng)設(shè)備的自動化水平直接影響著核能發(fā)電廠的各項(xiàng)功能，因此對主控制室的技術(shù)要求也較為嚴(yán)格。對主控室的技術(shù)要求分為三大類：即主控制室所處的外界環(huán)境要求、對主控室的通信系統(tǒng)要求以及整個檢測系統(tǒng)的要求。

(一)主控制室所處的環(huán)境要求。在設(shè)計(jì)主控制室時應(yīng)考慮到其所處的外界環(huán)境，模擬不同危險(xiǎn)環(huán)境下的主控制室的情況。在一些危險(xiǎn)環(huán)境下，核電廠可能會出現(xiàn)有毒有害物質(zhì)泄漏的情況，而主控制室就可以在這些危險(xiǎn)環(huán)境下保證室內(nèi)工作人員不受有毒有害物質(zhì)的危害，確保他們的人身安全。除此之外，核電廠的主控制室還應(yīng)該具有防火、耐高溫、堅(jiān)固減震、防飛射物等功能。主控制室內(nèi)應(yīng)該準(zhǔn)備充足的水和食物，在室內(nèi)開設(shè)空調(diào)，將主控室內(nèi)的溫度控制在適宜的范圍之內(nèi)。如果主控室內(nèi)的隔音效果較差，噪聲較大，就會在一定程度上影響工作人員的正確判斷和操作，因此要在主控制室內(nèi)安裝有隔離噪聲的設(shè)施。

(二)對主控室的通信系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的要求。通信系統(tǒng)起著主控室與外界聯(lián)系的作用。即使核能發(fā)電廠的主控制室不可用時，通信系統(tǒng)也要保證正常運(yùn)行，使操作員與外界能夠正常地、順利地交流。通訊系統(tǒng)分為控制室內(nèi)的通信交流、控制室外的通信交流、控制室內(nèi)外之間的相互交流、在突至危險(xiǎn)情況下的與應(yīng)急中心的通信聯(lián)系，以及網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積等。

核能發(fā)電廠主控制室的信息系統(tǒng)包括警報(bào)裝置，數(shù)據(jù)的接收、采集和處理裝置。

在對可能影響包括由于正常運(yùn)行條件的偏差或由于操作錯誤而引起的自動系統(tǒng)操作信號安全性的處理時，需要能夠有效地發(fā)送光或聲音來發(fā)送警告信號?？梢允褂貌煌伾?、閃光頻率和聲音大小來區(qū)分不同種類的信號，例如自動系統(tǒng)故障信號、指令信號與實(shí)際信號相矛盾時發(fā)送的信號等可以使用與通常條件偏差較大的信號，以此來表示事故的嚴(yán)重性。

(三)整個檢測系統(tǒng)的要求。核能發(fā)電廠主控制室的檢測系統(tǒng)應(yīng)保證能夠在各種條件下盡快檢測出事故的發(fā)生，并將檢測結(jié)果以信號的形式反饋給工作人員。如果危險(xiǎn)事故到來而檢測系統(tǒng)的靈敏程度較低，工作人員產(chǎn)生危險(xiǎn)的可能性就會提高。

二、遠(yuǎn)程停堆站的介紹

遠(yuǎn)程停堆站由非安全級計(jì)算機(jī)工作站、安全級計(jì)算機(jī)工作站、常規(guī)控制盤組成。遠(yuǎn)程停堆站主要使用堆芯內(nèi)自然循環(huán)，配合蒸汽發(fā)生器來實(shí)現(xiàn)水源的供給，水源通過汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗魵猓魵饨?jīng)過一系列裝置轉(zhuǎn)換成剩余功率。除此之外，遠(yuǎn)程停堆站還具有檢測反應(yīng)堆冷卻劑容積、溫度、壓強(qiáng)的功能。

三、核電廠主控室不可用時的工作情況

在核電廠主控制室不能居留的情況下，工作情況可能會出現(xiàn)由反應(yīng)堆效率運(yùn)行模式至反應(yīng)堆完全卸料模式的轉(zhuǎn)變。當(dāng)核電廠主控室不可用時，其機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)操作應(yīng)該包含機(jī)組全部的運(yùn)行情況，這是由于對主控室的計(jì)劃維修應(yīng)該在反應(yīng)堆完全卸料的過程中完成。

關(guān)于核電廠主控制室的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，我國和國際上都有比較明確和科學(xué)的法律規(guī)定。在設(shè)計(jì)核能發(fā)電廠主控制室時就要遵循這些法律規(guī)定與準(zhǔn)則。除此之外，核能發(fā)電廠主控室的設(shè)計(jì)首先要考慮其安全程度，其次要考慮成本，即在經(jīng)濟(jì)性能較好的前提之下提高主控制室的安全性能。明確指出遠(yuǎn)程停堆站不考慮主控制室不用的情況發(fā)生其他獨(dú)立事故，特別不考慮又發(fā)生要求使用專門設(shè)置安全設(shè)施的事故。從核能發(fā)電廠的安全角度出發(fā)，遠(yuǎn)程停堆站應(yīng)該能夠保證核能發(fā)電廠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)以及在危險(xiǎn)事故發(fā)生狀態(tài)下將機(jī)組后撤并且把停堆控制在一個安全的范圍內(nèi)。失去核電廠外電是反應(yīng)堆自動停堆后的繼發(fā)事件而并不是獨(dú)立事件。主控室不可用時的運(yùn)轉(zhuǎn)操作將核電廠外電疊加起來。

四、核電廠主控室不可用時的運(yùn)行操作

(一)狀態(tài)導(dǎo)向法。狀態(tài)導(dǎo)向法事故規(guī)程是在美國三哩島核電站二號堆發(fā)生堆芯失水熔化和放射性物質(zhì)外逸的重大事故發(fā)生后被提出的。這次的事故暴露出原有的EOP系統(tǒng)的局限性，因此提出來了更加先進(jìn)更加全面的狀態(tài)導(dǎo)向事故規(guī)程。

狀態(tài)導(dǎo)向法的運(yùn)行操作過程如下：在核電廠控制室突發(fā)事故后，遠(yuǎn)程停堆站的工作人員和二回路的工作人員各司其職，兩種工作人員分別根據(jù)檢測診斷系統(tǒng)的引導(dǎo)收集信息系統(tǒng)傳遞過來的相關(guān)信息，收集完成后做出診斷，快速準(zhǔn)確地分辨出目前核電廠主控室所處的事故種類，根據(jù)判斷的結(jié)果采取相應(yīng)的措施：分析故障和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故規(guī)程、用于超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的規(guī)程、用于極限運(yùn)行工況的應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程等。在狀態(tài)導(dǎo)向法運(yùn)行時，應(yīng)有工作人員對各個機(jī)器設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督，確保其正常工作。

(二)停堆工作情況下主控室不可用時的運(yùn)行操作。當(dāng)各個機(jī)器設(shè)備沒有出現(xiàn)異常而停堆的情況發(fā)生時，核能發(fā)電廠主控制室出現(xiàn)不可用的情況。此時的機(jī)組正在處于停堆狀態(tài)，不會影響堆芯的反應(yīng)，所以沒有必要再執(zhí)行停堆操作。在停堆狀態(tài)下，機(jī)組此時已經(jīng)處于比較安全穩(wěn)定的狀態(tài)，不需要再采取其他措施，只需要把主控室的機(jī)組穩(wěn)定在目前的運(yùn)行狀態(tài)。

(三)未停堆工作情況下主控室不可用時的運(yùn)行操作。當(dāng)機(jī)組能夠處于正常狀態(tài)且未停堆的情況下核電廠主控室突然不可用，應(yīng)該先控制反應(yīng)堆反應(yīng)性，對主控室執(zhí)行手動停堆。確保工作人員不發(fā)生危險(xiǎn)是主控室運(yùn)行的主要目的之一，在未停堆且主控室不可用時要先將工作人員從核電廠主控室轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程停堆站，工作人員在遠(yuǎn)程停堆站中執(zhí)行一系列操作。工作人員在離開主控室之前可能會出現(xiàn)誤觸操作系統(tǒng)的情況，因此在發(fā)生未停堆且主控室不可用時要立即將主控室內(nèi)的所有操作控制設(shè)備關(guān)機(jī)。當(dāng)核電廠主控制室外發(fā)生比較嚴(yán)重的火災(zāi)時，如果主控室內(nèi)因煙霧過多而導(dǎo)致控制系統(tǒng)失靈，就要開啟主控室和遠(yuǎn)程停堆站的通風(fēng)換氣系統(tǒng)，使有害煙霧迅速排出。

五、核電廠主控室不可用時的對策建議

(一)對核電廠主控室內(nèi)工作人員的有效建議。當(dāng)核電廠主控室不可用的情況發(fā)生時，建議指定一名工作人員維持主控室和遠(yuǎn)程停堆站的信號交流，主控室內(nèi)的第二個工作人員手動設(shè)置停堆操作，接收并發(fā)出相關(guān)信號。第二個工作人員根據(jù)實(shí)際情況來終止各個反應(yīng)堆冷卻劑泵的運(yùn)行，關(guān)閉穩(wěn)壓器的開關(guān)，把自動控制方式轉(zhuǎn)變?yōu)槭謩涌刂品绞?。為切斷機(jī)組之間的相互影響，工人人員還應(yīng)該及時關(guān)閉兩個機(jī)組主控室之間的隔離門，同時快速關(guān)閉主蒸汽隔離門和主控室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)交流機(jī)的電源。在工作人員離開主控室之前還應(yīng)再次檢查相關(guān)設(shè)備是否全部關(guān)閉。

(二)對遠(yuǎn)程停堆站的有效建議。

1.將主控制室的操作轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程停堆站的操作，把主控室的信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)程停堆站，方便工作人員與外界的信息交流。相關(guān)工作人員使用噴淋設(shè)備降低溫度使一回路的壓力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，同時使用化容系統(tǒng)的上充泵和下泄熱交換器使穩(wěn)壓器的液體頁面處于一個使該系統(tǒng)功率為零的位置，以將主控室內(nèi)的主泵的軸封注入流量保持在大約每小時兩立方米。

2.在危險(xiǎn)事故發(fā)生之后應(yīng)立即做出相關(guān)反應(yīng)，利用硼酸泵達(dá)到硼化的目的。硼酸泵中含有大量的硼，當(dāng)硼酸泵啟動以后，在硼酸泵在中的硼就會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)從而提高一回路中冷停堆的硼離子濃度。硼的含量提高有助于對主控制室系統(tǒng)實(shí)行隔離，以此來防止系統(tǒng)的錯誤操作。

3.定期檢查核能發(fā)電廠主控室內(nèi)各個系統(tǒng)的完善程度，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決。例如，主控室內(nèi)的汽輪發(fā)電機(jī)正在關(guān)閉的正常表現(xiàn)為：主開關(guān)斷開、關(guān)閉出口斷路器和勵磁開關(guān)、發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸減慢、主要進(jìn)氣和排氣門關(guān)閉、潤滑油泵開始泵出潤滑油等。如果汽輪發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了異常表現(xiàn)，那么很可能汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)生了故障，需要維修。

4.核能發(fā)電廠主控制室內(nèi)應(yīng)設(shè)有排氣降溫系統(tǒng)。當(dāng)主控室內(nèi)溫度過高則不利于室內(nèi)的物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)，也可能會造成主控室發(fā)電機(jī)燒毀、效率降低等。因此要將主控室內(nèi)的溫度控制在一定的范圍內(nèi)，及時給汽輪發(fā)電機(jī)降溫，使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

六、結(jié)語

本文從核電廠主控室不可用時的各種實(shí)際工作情況出發(fā)，主要分析了主控室不可用時的運(yùn)行操作，為核電廠的管理與規(guī)劃提出了有效建議。這些運(yùn)行操作和建議有助于保證工作人員的人身安全，并在一定程度上防止核電廠內(nèi)的有害物質(zhì)溢出，具有一定的參考價(jià)值。