(2)在特定時刻將穩(wěn)壓器卸壓閥打開,會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,推遲下封頭失效時間。
(3)主泵軸封失效和人為打開穩(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,為評估核電廠應(yīng)對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展:
4.3.1 應(yīng)急壓空和1E級蓄電池有效工作時間論證
全廠斷電情況下,一些屬于安全系統(tǒng)功能的氣動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級蓄電池供應(yīng)。為了不影響在需要的時候執(zhí)行一回路卸壓等緩解措施,有必要對應(yīng)急壓空和1E級蓄電池容量進(jìn)行分析。
(1)應(yīng)急壓空供應(yīng)時間:在應(yīng)急事故時(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號廠房內(nèi)的主安全閥、動力卸壓閥和穩(wěn)壓器噴霧調(diào)節(jié)閥等共六只閥門,由二臺容量各為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。實際上,穩(wěn)壓器安全閥氣動裝置已拆除,故卸壓閥的可動作時間應(yīng)大于5.2 h。
(2)1E級蓄電池容量:關(guān)于1E級蓄電池容量,《秦山核電廠最終安
全分析報告》這樣描述:1)220 V蓄電池組的容量(2000A H)按在所指定的時間(1 h)內(nèi)能承載的負(fù)載來選擇(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)按在所指定的時間(1 h)內(nèi)能承受最大的負(fù)載來選擇。
為了應(yīng)付長期全廠失電(超過1 h),有必要對現(xiàn)有容量的蓄電池帶載時間進(jìn)行試驗,以獲取其真實的帶載時間,為制定嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則提供參考依據(jù)。如果驗證結(jié)果時間太短(小于2h),就有必要增加蓄電池容量,以獲取更長的帶載時間,從而增強(qiáng)對全廠斷電的應(yīng)付能力。
4.3.2 評估應(yīng)付全廠斷電時限能力
在全廠斷電事件發(fā)生后,為了實現(xiàn)核電廠縱深防御的設(shè)計要求,每個核電廠都必須具備一定的在沒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)付能力來源于非能動的安全措施、自然循環(huán)的冷卻、由蓄電池作為后備電源的動力設(shè)備等。這個時限能力是以小時數(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)廠外電源需要的時間。通過專門的計算方法可以計算出我廠應(yīng)付全廠斷電的實際能力,如果其明顯小于為了保證整體安全性目標(biāo)而提出的最低時限,則需要采取變更改造等措施來加強(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:(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_的。這體現(xiàn)了替代交流電源的專一性,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A A C電源時盡量保持與廠內(nèi)應(yīng)急交流電源最大多樣性。
(3)全廠斷電開始后A A C電源必須及時可用,并可按要求手動連接到所需的所有的安全母線上。
(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行之有效的措施。我們可以借鑒CNP1000項目中PSA分析結(jié)果,如下表所示。
表 AAC電源對電廠CDF的影響
Table?The influence of AAC power supply on CDF
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雖然對于不同電廠具體數(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告,等待批準(zhǔn)實施。
4.3.4 安裝非能動自催化氫氣復(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)件的氧化將會產(chǎn)生氫氣。短時間內(nèi)氫氣的快速釋放會造成安全殼內(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)會在很長一段時間內(nèi)連續(xù)不斷地釋放出氫氣,這樣安全殼內(nèi)總的氫氣濃度也會隨之逐漸增長。安全殼內(nèi)局部及整體氫氣的積累可能會引發(fā)爆燃或爆炸現(xiàn)象,將會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設(shè)計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)計基準(zhǔn)事故,而且還包括應(yīng)付超設(shè)計基準(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。現(xiàn)階段更實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,從而減少嚴(yán)重事故發(fā)生的概率。