重水堆核電廠熱傳輸系統泄漏事件樹分析

摘 要:根據重水堆核電廠的系統設計特點以及核電廠應急運行規程，分析了熱傳輸系統泄漏事故的事件進程，之后，分析了本文和AECL事件樹的差異，最后，提供了熱傳輸系統事件樹。

中圖分類號:TJ510.1文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(a)-0082-01

1 概述

熱傳輸系統(HTS)泄漏事件為，熱傳輸系統出現泄漏量小于24kg/s的破口。因為當泄漏量小于24kg/s時，HTS壓力下降至應急堆芯冷卻(ECC)自動觸發所用的時間較長，操縱員有足夠的時間進行各種操作。

如果破口出現在反應堆堆芯外，則冷卻劑將泄漏至安全殼內或者安全殼外;若破口出現在反應堆堆芯內，則不會導致冷卻劑泄漏至安全殼內和安全殼外，只會導致被泄漏的系統發生超壓失效。

根據重水供給泵的能力，熱傳輸系統泄漏至安全殼內的事件又分為2棵事件樹進行分析，即熱傳輸系統小泄漏至安全殼內(IE-LKC1)和熱傳輸系統大泄漏至安全殼內(IE-LKC2)。當熱傳輸系統泄漏量小于重水供給泵的能力，則為熱傳輸系統小泄漏至安全殼內。本文主要對熱傳輸系統小泄漏至安全殼內(IE-LKC1)進行分析。

2 事件進程

當熱傳輸系統小泄漏至安全殼內事件發生后，由于泄漏量小于重水供給泵的能力，因此在事故初期，穩壓器壓力維持不變，而只有重水貯存箱水位下降。當重水貯存箱排空后，穩壓器壓力才下降。

如果操縱員能在30min內通過警告識別發生了HTS泄漏，則操縱員將手動觸發停堆，但是即使操縱員沒有及時識別出HTS泄漏，反應堆在30min后也會自動觸發停堆。停堆后，操縱員將進入《降功率響應及診斷》應急運行規程。根據該應急運行規程，操縱員進入《HTS泄漏》應急運行規程。如果操縱員能及時啟動第二臺上充泵以及隔離HTS凈化和下泄，則LOCA信號不會觸發。隨后如果給水供應系統有效，則和蒸汽排放系統一起，構成二次側熱阱，電站的長期冷卻也能得到維持。如果給水系統無效，則根據《降功率響應及診斷》應急運行規程進入《關鍵安全參數恢復規程》，要求操縱員投入停堆冷卻系統(SDC)。如果SDC失效，則操縱員投入應急水系統(EWS)。

如果操縱員不能即時采取有效措施，或者隔離HTS下泄和啟動第二臺上充泵之一失效，那么當反應堆停堆后，HTS壓力將下降至產生LOCA信號并且觸發環路隔離，同時啟動SG快速冷卻，高壓和中壓安注依次注入，隨著中壓安注箱水裝量的減少，以及安全殼地坑水的增加，低壓安注啟動實現HTS的長期補水。環路成功隔離后，完好環路的響應與通用瞬態事故類似，而且由于該事件頻率遠低于通用瞬態事故(約一個量級)，因此本文僅針對破損環路進行分析。如果給水供應系統有效，則和蒸汽排放系統一起，構成二次側熱阱，電站的長期冷卻也能得到維持。如果給水系統無效，則根據《降功率響應及診斷》應急運行規程進入《關鍵安全參數恢復規程》要求操縱員投入SDC。如果SDC失效，則操縱員投入EWS。

對于給水系統無效的工況，操縱員在執行《關鍵安全參數恢復規程》投入SDC時，會根據HTS溫度和SG壓力而閉鎖SG補水和SG自動降壓邏輯，但是如果SDC無效，則這些條件無法滿足，因此SG補水和SG自動降壓邏輯不會閉鎖。但是如果HTS壓力下降至LOCA信號，則操縱員進入《LOCA和ECC自動動作》規程，會閉鎖EWS向蒸汽發生器的補水邏輯，因此需要操縱員手動操作。

此外，如果安注系統失效，壓力管將由于形變而和排管接觸，則慢化劑將作為熱阱帶出堆芯衰變熱。

3 和AECL設計階段PSA的主要差別

加拿大AECL公司在2003年完成的設計階段PSA報告中，對熱傳輸系統小泄漏至安全殼內(IE-LKC1)也進行分析，本節描述本文與之的主要差異與改進:

3.1 AECL公司認為

當操縱員及時隔離下泄、啟動第二臺上充泵和反應堆停堆，反應堆堆芯即能維持安全;但本分析認為:在這種情況下，反應堆衰變熱可以從堆芯傳至熱傳輸系統，但是由于沒有其他熱阱，熱傳輸系統中的熱量無法移除，堆芯不能維持長期安全，因此本分析認為需要在AECL的基礎上，再考慮二次側熱阱帶熱才能維持堆芯的長期冷卻，保障堆芯長期安全。

3.2 AECL公司認為

反應堆自動停堆后，如果環路隔離失效，但SG快速降溫和安注系統成功，即認為堆芯安全;但本分析認為:這種情況與第1)點類似，也需要二次側熱阱帶熱才能維持堆芯的長期冷卻，保障堆芯長期安全。

3.3 AECL公司認為

當ECC長期冷卻建立后，即能維持堆芯的安全;本分析認為:在這種情況下，由于破口面積很小，是沒有能力帶走所有的反應堆衰變熱，因此本分析認為需要在AECL的基礎上，再考慮二次側熱阱帶熱才能維持堆芯的長期冷卻，保障堆芯長期安全。

3.4 環路隔離成功后的序列，由于破損環路和完好環路已經完全隔離，因此需要采用不同的操作進行緩解，所以可能出現部分堆芯損傷而部分堆芯依然完好的情況

在本分析中，認為環路成功隔離后，完好環路的響應與通用瞬態事故類似，而且由于該事件頻率遠低于通用瞬態事故(約一個量級)，因此本文僅針對破損環路進行分析。

4 結論與討論

在對AECL設計階段PSA的審查中，發現了其一些不合理的方面，在本文中也對這些方面進行調整。經過這些調整，不但使得事件樹的展開更加簡化，而且邏輯更加清晰。但也存在一些需要深入研究的工作:

*在本文第3節第5)點中，將前三個題頭經過調整，簡化了事件樹，但是調整后的序列2和3的發展依然完全相同，如何合并這2個序列的發展是進一步需要思考的問題。

*如本文第3節第4)點中，雖然目前保守的處理了隔離后兩環路不對稱的情況，但是如何能真實的反應堆芯的損傷狀況，為后續的工作提供一個合理的接口也是進一步需要思考的問題。