(2)在特定時(shí)刻將穩(wěn)壓器卸壓閥打開(kāi),會(huì)使堆芯壓力快速下降,安注箱能有效的投入使用,從而可以有效推遲事故進(jìn)程、緩解事故后果,推遲下封頭失效時(shí)間。
(3)主泵軸封失效和人為打開(kāi)穩(wěn)壓器的卸壓閥,均可使堆芯壓力降低,避免了高壓熔堆和安全殼直接加熱的發(fā)生。
4.3 應(yīng)急措施及建議
1991年西屋公司W O G(Westinghouse Owner’s Group)發(fā)展了可以普遍適用于西屋公司核電站的嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則(SAMG)。在該導(dǎo)則中提出了事故處理的6項(xiàng)基本措施:
(1)向蒸汽發(fā)生器注水以保護(hù)S G傳熱管,在堆芯冷卻恢復(fù)以后為R C S提供熱阱,洗刷從一次側(cè)泄漏的放射性產(chǎn)物;
(2)實(shí)施R C S降壓以保護(hù)S G傳熱管,提高RCS安注可能性,并防止熔融物高壓噴射;
(3)向R C S注水以冷卻堆芯,不管堆芯熔融物的位置(即不管熔融物是在壓力容器內(nèi)還是在壓力容器外,向RCS注水都是有效的);
(4)向安全殼注水以防止壓力容器失效,冷卻泄漏到壓力容器外的堆芯碎片,并防止堆芯混凝土反應(yīng);
(5)實(shí)施安全殼減壓,減少裂變產(chǎn)物泄漏并防止安全殼失效;
(6)減少安全殼內(nèi)氫氣濃度以防止氫氣燃燒。
根據(jù)該導(dǎo)則,為評(píng)估核電廠應(yīng)對(duì)全廠斷電事故的能力并且能在事故發(fā)生后緩解其后果,有以下幾方面的工作需要開(kāi)展:
4.3.1 應(yīng)急壓空和1E級(jí)蓄電池有效工作時(shí)間論證
全廠斷電情況下,一些屬于安全系統(tǒng)功能的氣動(dòng)閥的正常操作用氣就是由應(yīng)急壓空供給。例如穩(wěn)壓器卸壓閥。而諸如卸壓閥控制電源和安全參數(shù)儀表電源等是由1E級(jí)蓄電池供應(yīng)。為了不影響在需要的時(shí)候執(zhí)行一回路卸壓等緩解措施,有必要對(duì)應(yīng)急壓空和1E級(jí)蓄電池容量進(jìn)行分析。
(1)應(yīng)急壓空供應(yīng)時(shí)間:在應(yīng)急事故時(shí)(包括全廠性斷電、主壓縮空氣站及全廠儀表壓縮空氣管網(wǎng)發(fā)生事故等),01號(hào)廠房?jī)?nèi)的主安全閥、動(dòng)力卸壓閥和穩(wěn)壓器噴霧調(diào)節(jié)閥等共六只閥門(mén),由二臺(tái)容量各為2.5 m3的貯氣罐供給應(yīng)急壓縮空氣,能持續(xù)供氣5.2 h。實(shí)際上,穩(wěn)壓器安全閥氣動(dòng)裝置已拆除,故卸壓閥的可動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于5.2 h。
(2)1E級(jí)蓄電池容量:關(guān)于1E級(jí)蓄電池容量,《秦山核電廠最終安
全分析報(bào)告》這樣描述:1)220 V蓄電池組的容量(2000A H)按在所指定的時(shí)間(1 h)內(nèi)能承載的負(fù)載來(lái)選擇(包括應(yīng)急柴油機(jī)控制電源和事故照明等負(fù)載)。
2)2 4 V直流蓄電池的容量(200A H)按在所指定的時(shí)間(1 h)內(nèi)能承受最大的負(fù)載來(lái)選擇。
為了應(yīng)付長(zhǎng)期全廠失電(超過(guò)1 h),有必要對(duì)現(xiàn)有容量的蓄電池帶載時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn),以獲取其真實(shí)的帶載時(shí)間,為制定嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則提供參考依據(jù)。如果驗(yàn)證結(jié)果時(shí)間太短(小于2h),就有必要增加蓄電池容量,以獲取更長(zhǎng)的帶載時(shí)間,從而增強(qiáng)對(duì)全廠斷電的應(yīng)付能力。
4.3.2 評(píng)估應(yīng)付全廠斷電時(shí)限能力
在全廠斷電事件發(fā)生后,為了實(shí)現(xiàn)核電廠縱深防御的設(shè)計(jì)要求,每個(gè)核電廠都必須具備一定的在沒(méi)有交流電源的情況下依然能夠排出余熱和保持安全殼完整性的能力。通常核電廠的全廠斷電應(yīng)付能力來(lái)源于非能動(dòng)的安全措施、自然循環(huán)的冷卻、由蓄電池作為后備電源的動(dòng)力設(shè)備等。這個(gè)時(shí)限能力是以小時(shí)數(shù)衡量的,具體數(shù)值取決于下列因素:廠內(nèi)應(yīng)急交流電源系統(tǒng)的冗余度;廠內(nèi)應(yīng)急交流電源的可靠度;預(yù)期的廠外電源的斷電頻度;恢復(fù)廠外電源需要的時(shí)間。通過(guò)專(zhuān)門(mén)的計(jì)算方法可以計(jì)算出我廠應(yīng)付全廠斷電的實(shí)際能力,如果其明顯小于為了保證整體安全性目標(biāo)而提出的最低時(shí)限,則需要采取變更改造等措施來(lái)加強(qiáng)我廠應(yīng)付全廠斷電的能力。
4.3.3 增設(shè)可替代交流(AAC)電源
AAC電源應(yīng)該具有以下特點(diǎn):(1)能夠連接到廠內(nèi)的交流電源系統(tǒng),但正常運(yùn)行情況下是保持?jǐn)嚅_(kāi)的。這體現(xiàn)了替代交流電源的專(zhuān)一性,它是為全廠斷電特別設(shè)置的。
(2)AAC電源與廠外交流電源或廠內(nèi)應(yīng)急電源發(fā)生共模故障的可能性應(yīng)最小。這就要求在設(shè)計(jì)A A C電源時(shí)盡量保持與廠內(nèi)應(yīng)急交流電源最大多樣性。
(3)全廠斷電開(kāi)始后A A C電源必須及時(shí)可用,并可按要求手動(dòng)連接到所需的所有的安全母線(xiàn)上。
(4)AAC電源應(yīng)有足夠的容量,在使電廠進(jìn)入和維持在安全停堆狀態(tài)所要求的時(shí)間內(nèi),使應(yīng)付全廠斷電所必需的系統(tǒng)運(yùn)行。顯然增設(shè)A A C電源是增強(qiáng)核電廠應(yīng)付全廠斷電時(shí)限能力的行之有效的手段,也是提高其安全性和縱深防御能力的一個(gè)行之有效的措施。我們可以借鑒CNP1000項(xiàng)目中PSA分析結(jié)果,如下表所示。
表 AAC電源對(duì)電廠CDF的影響
Table?The influence of AAC power supply on CDF
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雖然對(duì)于不同電廠具體數(shù)據(jù)有所差異,但還是可以看出增設(shè)A A C電源對(duì)降低堆芯熔化概率的顯著貢獻(xiàn)。秦山核電廠現(xiàn)在已完成了建設(shè)A A C電源的可行性研究報(bào)告,等待批準(zhǔn)實(shí)施。
4.3.4 安裝非能動(dòng)自催化氫氣復(fù)合器
嚴(yán)重事故工況下,反應(yīng)堆堆芯鋯水反應(yīng)和其他金屬構(gòu)件的氧化將會(huì)產(chǎn)生氫氣。短時(shí)間內(nèi)氫氣的快速釋放會(huì)造成安全殼內(nèi)局部地區(qū)有很高的氫氣濃度,在事故后期,若壓力容器下封頭失效,則熔融堆芯與混凝土底板的反應(yīng)(M C C I)會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)不斷地釋放出氫氣,這樣安全殼內(nèi)總的氫氣濃度也會(huì)隨之逐漸增長(zhǎng)。安全殼內(nèi)局部及整體氫氣的積累可能會(huì)引發(fā)爆燃或爆炸現(xiàn)象,將會(huì)威脅到安全殼的完整性及設(shè)備的可用性。在S B O情況下,為了防止安全殼的失效,控制安全殼內(nèi)的氫氣體積濃度低于氫氣爆燃的限值,有必要在安全殼內(nèi)部合理布置相當(dāng)數(shù)量非能動(dòng)氫氣復(fù)合器(PARs)。當(dāng)然,使堆熔物快速冷卻,減少堆熔物與冷卻劑之間反應(yīng)產(chǎn)生大量高溫高壓蒸汽,避免安全殼壓力超過(guò)設(shè)計(jì)限值同樣是非常重要的。
4.3.5 制定嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則
根據(jù)法規(guī)要求,核電廠必須考慮嚴(yán)重事故管理,即防御性嚴(yán)重事故管理及緩解性嚴(yán)重事故管理。防御性嚴(yán)重事故管理措施(P A M)包括在我廠的應(yīng)急操作規(guī)程(EOPs)里。需要指出,EOPs不僅包括應(yīng)付設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故,而且還包括應(yīng)付超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的早期階段,即堆芯損傷發(fā)生之前的措施。堆芯損傷后EOPs不再合適,而需要與之分開(kāi)的導(dǎo)則,就是嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則(S A M G)。嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則包括執(zhí)行緩解性嚴(yán)重事故管理措施的所有指導(dǎo)。
我們知道,導(dǎo)致高壓熔堆等嚴(yán)重事故的幾大初因序列是:冷卻劑喪失事故(L O C A),未緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)(A T W S)和全廠斷電(S B O)。對(duì)這些主要事故進(jìn)程及其緩解措施進(jìn)行分析,是提高嚴(yán)重事故管理水平和制定嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則的前提條件。秦山核電廠已基本完成運(yùn)行工況1級(jí)P S A工作,已給出了引起堆芯損傷的主要事故及序列(包括全廠斷電)其結(jié)果可以應(yīng)用到后續(xù)的工作中,以便為安全設(shè)備的改造提供依據(jù),提高運(yùn)行可靠性?,F(xiàn)階段更實(shí)際的方法是完善相應(yīng)的運(yùn)行規(guī)程,做好應(yīng)急柴油機(jī)等安全設(shè)備的定期維護(hù)和保養(yǎng),預(yù)防全廠斷電事件的發(fā)生,從而減少?lài)?yán)重事故發(fā)生的概率。