秦山核電站安全殼壓力測量儀表改進(jìn)方案

秦虎成

【摘 要】秦山第二核電廠1、2號機(jī)組已運行多年，在10年安全再審查中發(fā)現(xiàn)，安裝于殼內(nèi)的ETY105MP儀表不能滿足殼內(nèi)嚴(yán)重事故環(huán)境條件使用要求，這一問題將直接影響到嚴(yán)重事故條件下安全殼內(nèi)壓力的測量，進(jìn)而關(guān)系到事故后核電廠的安全。通過對ETY105MP的重新選型及安裝布置，可滿足此儀表在嚴(yán)重事故下對安全殼內(nèi)壓力的測量要求。安全殼壓力測量改進(jìn)屬于嚴(yán)重事故管理相關(guān)的重要改進(jìn)，將對后期核電廠安全運行起到很大的作用。

【關(guān)鍵詞】安全殼內(nèi)壓力；嚴(yán)重事故；改進(jìn)

1、改造原因

安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測系統(tǒng)（ETY）中的ETY105MP主要用于U5模式下安全殼壓力的測量，屬于嚴(yán)重事故必須使用儀表。在原設(shè)計中，該表安裝于核島安全殼內(nèi)R710/R750房間，鑒定等級為K1。但由于在發(fā)生嚴(yán)重事故時殼內(nèi)的環(huán)境條件要遠(yuǎn)遠(yuǎn)惡劣于儀表K1鑒定所采用的環(huán)境條件，因此，安裝于殼內(nèi)的K1類變送器ETY105MP不能滿足殼內(nèi)嚴(yán)重事故環(huán)境條件下的使用要求。

鑒于上述情況，并綜合考慮當(dāng)前市場上儀表鑒定現(xiàn)狀，以及殼內(nèi)外的嚴(yán)重事故環(huán)境條件要求，同時，考慮到安全殼內(nèi)外壓力差才是分析判斷安全殼是否能保證完好的重要參數(shù)，所以我們選擇使用差壓變送器來進(jìn)行測量。所以，將ETY105MP修改為殼外安裝儀表。

同時在選型上選用可滿足儀表所在安裝位置處嚴(yán)重事故環(huán)境條件要求的儀表。

通過該項改進(jìn)，可實現(xiàn)嚴(yán)重事故條件下對安全殼內(nèi)壓力測量的監(jiān)測。

2、改進(jìn)方案

針對上述改進(jìn)背景，將ETY105MP測量儀表的安裝位置由安全殼內(nèi)挪至安全殼外。因秦山為在運行電站，為了保持安全殼的完整性，我們欲在殼外K廠房（K217/K257房間）的ETY系統(tǒng)小風(fēng)量吹掃管道上增加了相應(yīng)的儀表接口，并選用了合適的測量儀表選型。改進(jìn)后選用差壓變送器，其一端通過風(fēng)管測量安全殼內(nèi)的壓力，另一端為殼外真實的事故環(huán)境下的大氣壓力，這樣得到差壓信號用來幫助分析判斷安全殼是否能夠保證完好，是否需要啟動U5裝置更加準(zhǔn)確。

（1）改進(jìn)前技術(shù)條件

ETY105MP安裝在R710/R750房間中；其測量范圍為0-1.4MPa，安全分級為1E 級，抗震類別為1 類，鑒定等級為K1 級。該測量信號為PAMS信號，除送往KIT 外，還送往后備盤指示儀和記錄儀進(jìn)行顯示記錄。

電纜敷設(shè)路徑：

R710/R750→ZZZL513C→（KRG012AR）W609/W649→（KSC）L710/L750

技術(shù)方案描述

改進(jìn)后，將ETY105MP從殼內(nèi)安裝移至殼外安裝，布置于K217/K257房間，ETY004VA安全殼隔離閥與安全殼貫穿件之間的管線上，抗震1類，測量范圍為-0.1-1.1MPa。為保證該表能夠執(zhí)行所需功能，儀表根閥及管道安全等級為安全2級，儀表等級為NC級，并可滿足其安裝位置處的嚴(yán)重事故環(huán)境條件。同時，測量通道應(yīng)采用符合所在位置的環(huán)境條件要求的電纜。整個儀表測量通道可滿足嚴(yán)重事故后監(jiān)測要求。該測量信號為PAMS信號，除送往KIT 外，還送往后備盤指示儀和記錄儀進(jìn)行顯示記錄。

電纜敷設(shè)路徑：K217/K257房間→（KRG012AR）W609/W649→（KSC）L710/L750

3、影響分析

1）安全影響

安全殼壓力是嚴(yán)重事故管理中需要監(jiān)測與測量的關(guān)鍵參數(shù)，是“控制安全殼狀態(tài)”嚴(yán)重事故導(dǎo)則（SAG）、“安全殼卸壓”與“控制安全殼負(fù)壓”嚴(yán)重威脅導(dǎo)則（SCG）的入口參數(shù)以及對相關(guān)策略的實施情況進(jìn)行判斷的參數(shù)。同時安全殼壓力也是表征核電廠可控穩(wěn)定狀態(tài)以及實施其他嚴(yán)重事故管理策略（如氫氣控制策略等）所需的參數(shù)。因此，ETY105MP需要能夠在整個嚴(yán)重事故管理期間穩(wěn)定準(zhǔn)確地完成對安全殼壓力的監(jiān)測與測量功能。

2）抗震影響

儀表安裝于K217/K257房間，抗震1類。儀表引壓管、安裝支架、以及儀表本體均滿足其所在安裝位置的抗震要求。儀表對應(yīng)的測量電纜通過抗震的電纜橋架進(jìn)行敷設(shè)。本改進(jìn)不對周圍設(shè)備的抗震帶來影響，同時不會對廠房已有的抗震應(yīng)急通道帶來影響。

3）環(huán)境影響

由于不考慮該儀表所在房間發(fā)生喪失通風(fēng)、管道破口等情況，因此其嚴(yán)重事故下熱工環(huán)境條件與正常運行溫度、壓力范圍一致。

正常運行情況下，儀表ETY105MP從核島安全殼R710/R750房間修改為殼外K廠房（K217/K257房間），其所在區(qū)域的輻射分區(qū)由橙區(qū)變?yōu)榫G區(qū)，儀表的輻照環(huán)境條件降低。參考《2×600MW壓水堆核電廠核島系統(tǒng)設(shè)計建造規(guī)范》（GB/T 15761-1995）中給出的各類核素從燃料元件的釋放比例，在事故工況下，對儀表安裝房間內(nèi)儀表ETY105MP處的劑量結(jié)果進(jìn)行分析，其事故后儀表所處環(huán)境，在發(fā)生事故后15天，ETY105MP所在位置空氣中的總的吸收劑量約為84.5Gy，小于100Gy。

據(jù)了解國內(nèi)外市場上現(xiàn)有的核級鑒定等級K3類變送器可耐受劑量為50KGy上下。按照上述分析，改進(jìn)后儀表所處環(huán)境遠(yuǎn)小于核級儀表的耐受劑量。

4）經(jīng)濟(jì)影響

通過對國內(nèi)外壓力變送器的了解，核級變送器與與非核級變送器的在價格存有相當(dāng)大的差異，核級鑒定等級K1類變送器在價格上會是非核級鑒定等級為NC類變送器的10倍不止。可想而知，即使能夠選購滿足殼內(nèi)嚴(yán)重事故的鑒定要求的儀表，價格也是不菲的。因此，選擇一臺安裝在殼外的符合測量要求的非核級儀表，在經(jīng)濟(jì)方面有很大優(yōu)勢。

5）使用壽命

因儀表安裝在殼外，可以避免儀表承受嚴(yán)重事故情況下安全殼內(nèi)部惡劣的環(huán)境條件—高溫度、高濕度、酸、堿腐蝕，強(qiáng)劑量照射。所以，同一種材質(zhì)的變送器在使用時間上安裝于殼外的儀表會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于殼內(nèi)儀表。

6）后期維護(hù)

儀表安裝在安全殼外，儀表相關(guān)聯(lián)的儀表管線、儀表閥門、試驗接口、儀表電氣附件均在安全殼外進(jìn)行布置。在后期的人員維護(hù)、維修及定期試驗上提供很大的便利性。

4、總結(jié)

儀表的正確選型在核電廠設(shè)計中至關(guān)重要。現(xiàn)階段，對于嚴(yán)重事故的研究還在進(jìn)行中，隨著世界各國研究的不斷深入，我們會對嚴(yán)重事故有更加清晰地認(rèn)識，形成共識的嚴(yán)重事故對策和設(shè)計準(zhǔn)則。這樣，根據(jù)準(zhǔn)確的嚴(yán)重事故下安全殼內(nèi)的實際情況，設(shè)計出更加安全、經(jīng)濟(jì)、合理的安全殼壓力檢測通道。

本文對安全殼壓力測量儀表ETY105MP的選型及安裝布置作出了改進(jìn)分析。通過上述分析說明，安全殼外的環(huán)境條件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于殼內(nèi)，在儀表的采購方面擴(kuò)大了范圍，節(jié)省了開支，在安裝及日后維護(hù)方面，更加安全便捷，并且大大延長了儀表使用壽命。因此，此次的改進(jìn)是必要的、經(jīng)濟(jì)的、有實效性的。

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