CPR1000機組失去全部報警指示應急行動水平優(yōu)化研究

蔡二靈，許俊俊

（1.大亞灣核電運營管理有限責任公司，廣東 深圳 518124；2.蘇州熱工研究院有限公司，廣東 深圳 518000）

1 背景

我國核電廠的應急狀態(tài)分為應急待命、廠房應急、場區(qū)應急和場外應急4個級別。在發(fā)生異常事件時，核電廠運行人員和場內(nèi)應急指揮可根據(jù)應急初始條件（IC）確定是否進入應急狀態(tài)和進入哪一等級的應急狀態(tài)。參照我國相關標準和美國導則NEI99-01，將應急初始條件按照其性質(zhì)分為4個識別類：A類（輻射水平或放射性流出物異常）、F類（裂變產(chǎn)物屏障降級）、H類（影響電廠安全的危害和其他事件）、S類（系統(tǒng)故障）。

對于某個IC預先確定的并可觀察或測得的某個核電廠特有的閾值或判據(jù)稱之為應急行動水平（EAL），核電廠的應急行動水平是核電廠進行應急狀態(tài)分級的關鍵依據(jù)。2017年3月，美國Cook 1號機組由于服務器故障引起的主控室喪失報警功能超過15分鐘異常事件導致電廠進入應急計劃。本文就該事件進行經(jīng)驗反饋，針對我國CPR1000機組失去全部報警指示涉及的應急行動水平展開研究。

2 CPR1000機組EAL-SU3現(xiàn)狀

我國CPR1000機組的EAL體系大多采用NEI99-01（第5版）為依據(jù)編寫。如果發(fā)生美國Cook 1號機類似故障，在機組正常運行時DCS服務器故障導致主控室失去全部報警信號和指示信號超過15分鐘。按照當前的應急行動矩陣（見表1），只有滿足EAL-SU3.1的情況下，才會進去IC-SU3。該事件雖然滿足應急初始條件IC-SU3，但根據(jù)EAL-SU3.1無法及時進入對應的應急狀態(tài)。EAL-SU3.1給出的判斷條件僅是進入ICSU3的原因之一，并不能包絡所有情況。制定合理的IC和EAL是準確及時進入應急狀態(tài)等級的關鍵，因此，有必要對該IC和EAL的優(yōu)化展開研究。

表1 CPR1000機組IC-SU3和EAL-SU3.1應急行動矩陣

3 NEI 99-01相關內(nèi)容

2012年，美國核能研究所（NEI）發(fā)布的NEI 99-01(第6版)中對“主控室失去報警信號指示”涉及的EAL進行了修訂。具體內(nèi)容見表2。

根據(jù)NEI 99-01（第6版）中關于EAL-SU2.1的說明，如果在機組正常運行時，DCS服務器故障導致主控室失去全部報警信號和指示信號超過15分鐘，必然包括表2所列的關鍵參數(shù)不可用，根據(jù)該EAL機組將進入應急計劃。

4 CPR1000機組SU3優(yōu)化分析

4.1 CPR1000機組狀態(tài)功能參數(shù)分析

EAL的制定與機組的特征密切相關。我國CPR1000機組采用了狀態(tài)導向法事故規(guī)程（SOP）控制核電廠事故。SOP是建立在對反應堆狀態(tài)功能的正確判斷的基礎上的，使用六個狀態(tài)功能詳盡地給出機組所有可能狀態(tài)的特征。表征六個狀態(tài)功能參數(shù)的特征參數(shù)不可用將導致SOP事故規(guī)程無法正常執(zhí)行。由于其重要性，技術(shù)規(guī)范有專門的事件進行管理。表3給出了這六大狀態(tài)功能和安全功能的聯(lián)系，以及表征狀態(tài)功能的特征參數(shù)（表3）。

表2 NEI 99-01(第6版)SU2應急行動矩陣

表3 SOP六大狀態(tài)功能參數(shù)

NEI 99-01（第6版）SU2描述的PWR參數(shù)表中，未包含蒸發(fā)器放射性、蒸發(fā)器壓力、安全殼放射性、安全殼壓力等狀態(tài)功能，并不完全適用于CPR1000機組。CPR1000機組的EAL優(yōu)化在參考NEI 99-01（第6版）的基礎上，建議參考技術(shù)規(guī)范的緩解措施進行安全分析。

4.2 狀態(tài)參數(shù)安全影響分析

根據(jù)技術(shù)規(guī)范的詳細要求，分別對其安全影響進行分析。

4.2.1 中間量程

中間量程測量為表征堆芯次臨界度的參數(shù)。失去中間量程指示，為第一組事件，要求1小時內(nèi)機組開始向NS/RRA模式后撤。

4.2.2 堆芯飽和裕度（△T sat）和壓力容器水位

堆芯飽和裕度（△T sat）和壓力容器水位均為計算所得。△T sat的測量以及壓力容器水位對于進入事故規(guī)程和事故后控制是必不可少的。這些測量不可用將導致事故規(guī)程執(zhí)行失敗的風險顯著增加（無法確定事故處理策略），并可能伴有嚴重的后果。△T sat和壓力容器水位是由CCMS系統(tǒng)監(jiān)測，失去CCMS系統(tǒng)的監(jiān)測為第一組事件，要求1小時內(nèi)機組開始向NS/RRA模式后撤。

4.2.3 蒸發(fā)器寬量程水位

通過ARE的寬量程水位計監(jiān)測蒸發(fā)器的水位，表征蒸發(fā)器水裝量。失去蒸發(fā)器水位監(jiān)測為第二組事件，檢修必須在3天內(nèi)完成。

4.2.4 蒸發(fā)器壓力平衡和安全殼壓力

蒸發(fā)器壓力平衡的判斷需使用的蒸發(fā)器壓力測量通道只要任一蒸發(fā)器相連的3臺壓力表不可用，就將失去對該蒸發(fā)器狀態(tài)功能的監(jiān)視。安全殼壓力測量通道只有所有4臺壓力表均不可用，安全殼壓力的持續(xù)監(jiān)視才會失去。根據(jù)技術(shù)規(guī)范的要求，當所需測量通道不可用且沒有自動旁通，但其手動旁通會觸發(fā)停堆或保護動作時，1小時內(nèi)機組開始向不需要該測量通道參與保護的狀態(tài)后撤。

4.2.5 SG放射性和安全殼內(nèi)放射性

蒸發(fā)器放射性監(jiān)測涉及的通道有：蒸汽發(fā)生器排污水APG放射性（KRT002/003/004MA）、VVP管線放射性（一、二回路間泄漏流量）（KRT032/033/034MA）、冷凝器抽氣CVI放射性（KRT007MA）。在事故規(guī)程執(zhí)行中，通常會進行主蒸汽隔離，因此，KRT007MA的測量結(jié)果僅作參考。但如果同一臺蒸發(fā)器上的VVP和APG的放射性測量通道均不可用，那么SG放射性的狀態(tài)功能參數(shù)將無法監(jiān)測。事故后用于測量安全殼內(nèi)γ放射性的KTR通道使用了KRT022/023MA，如果兩者均不可用，將失去對安全殼內(nèi)放射性的監(jiān)測。在事故工況下，KRT008/009/029MA在安全殼隔離第一階段時隔離，若KRT022/023MA兩個通道不可用，將失去對安全殼內(nèi)放射性的監(jiān)測。

4.3 CPR1000機組SU3-EAL優(yōu)化方案

參考NEI 99-01（第6版）SU2并結(jié)合CPR1000機組的實際，補充SOP事故規(guī)程中使用的六大狀態(tài)參數(shù)，優(yōu)化后的CPR1000機組SU3-EAL應急行動矩陣見表4。如果主控室失去全部指示信號，則必然包括六大狀態(tài)功能所涉及的特征參數(shù)，參照優(yōu)化后的方案，需盡快啟動應急計劃進入應急待命狀態(tài)。

5 結(jié)論

通過充分分析美國NEI 99-01的相關規(guī)定，并結(jié)合經(jīng)驗反饋和機組的實際特點，考慮應急運行程序和應急計劃的關系，制定了EAL優(yōu)化方案。該方案有效避免了機組主控室失去全部報警指示時無法及時啟動應急計劃的問題。本文的研究方法可以為CPR1000機組其他應急行動水平的制定和升級提供參考。

表4 CPR1000機組IC-SU3和EAL-SU3.1應急行動矩陣