秦二廠3、4 號機組冷源安全分析

楊連波 黎 斌 王田志

（中核核電運行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

2020 年3 月24 日， 陽江核電由于海水系統大量毛蝦入侵，4# 機組于18:30 自動停堆， 其它機組降功率到80%負荷運行。 現場通過打撈等手段后，4 號機組于3 月25 日5:10 重新臨界，13:14 并網。3 月25 日下午， 再次因為毛蝦入侵導致2#/3#/4#/6#機組先后自動停堆；1#/5#機組分別后撤停機。

2020 年1 月5 日， 秦二廠3 號主控觸發3CRF901/903AA（鼓網水位壓差高/高高）報警，現場鼓網排渣口水草較多，二次濾網、貝類捕集器頻繁啟動，現場啟動格柵除污機，打撈出大量水草。 由于處理及時，避免了降功率停機。

2018 年4 月6 日， 海南昌江核電海域起六級大風，大量海生物涌入取水口，造成2 號機組鼓網壓差升高。7 日凌晨，2 號機組按照冷源處理應急預案的要求， 進行降功率操作，7：53，2 號鼓網壓差達到高4 定值2 號循泵跳閘。 12：35，1 號鼓網壓差達到高4 定值導致1 號循泵跳閘。 隨后2 號機組因凝汽器真空高停機， 停堆信號“C8 （汽輪機跳閘）+P10 （核功率大于10%FP）+凝汽器真空失去”邏輯符合，反應堆停堆。

1 秦二廠3、4 號機組冷源結構和現狀

冷源是電力生產的重要組成部分，其功能為向循環水、重要廠用水及循環水處理系統提供經過濾后的海水，并通過熱交換形式帶走汽輪機廠房及核島廠房設備運行中產生的熱量，換熱后的冷卻水排入外海。冷源系統堵塞必然會導致機組鼓網過載、貝類捕集器堵塞、循泵跳閘，機組熱阱喪失，停機甚至停堆。

1.1 3、4 號機組冷源結構

3、4號機組取水頭部SEC和CRF 共用，為鋼制成的喇叭口，每臺機組設一個取水頭部，喇叭口處設粗柵條，柵條由合金鑄鐵制成，用于防止大的雜物進入海水系統。

對于SEC 系統，經過輸水隧道后，在進泵房前2條管道分成4 條管道。 泵房內設有4 臺鼓網，每臺鼓網上游，設有一個檢修閘門，一臺攔污柵和一臺格柵除污機。鼓網的出水進入暗渠。暗渠分4 格，每臺鼓網的出水與一臺暗渠相連， 兩格暗渠中間由隔離閥隔開，海水管道進入核輔助廠房后，經過貝類捕集器后進入RRI/SEC 熱交換器。 熱交換器排水先排入溢流井，然后匯入CRF 的連接井最終排至海水。

對于CRF 系統，經取水頭部后，海水進入輸水隧道，在進入泵房前分成兩個系列,進入泵房后每個系列又分成兩個進水隧道。 進水隧道上都設有攔污柵、鼓網，經鼓網過濾后的循環水進入循泵，循泵加壓后供給凝汽器和輔助冷卻水系統， 循環水排水通過閘門井、排水管渠排入連接井，并通過排水管渠、跌落井、排出口閘門排入海水中。

1.2 現狀

為防止海生物結垢和繁殖，在進水口加次氯酸鈉溶液。

運行人員通過每班兩次的巡檢來查看泵房的鼓網運行情況，通過格柵除污機及鼓網的壓差及時反應鼓網的運行情況，嚴密監視熱阱的狀態；在各主控室通過報警來監視鼓網的運行，如有異常及時通過人員現場查看。

2 改進

2.1 建議

應對改變的環境條件：確認并定期更新廠址特定的環境條件信息，必須針對取水口構筑物、設備和相關系統的設計依據，以防止及減輕堵塞和性能降級狀況，影響到電廠的冷卻。

監測技術、預警和預測手段：制定監測、預警方法來預測廠址特定的環境參數，并啟動適當的緩解措施。

設備設計和變更的不足： 核實取水口構筑物、設備和相關系統的運行和設計特征，將取水口堵塞或降級的后果和可能性降至最低。

材料狀況和維修大綱：執行維修策略及工作控制程序，以便維持取水口構筑物、設備及相關系統的工作能力。

運行規程和培訓： 配備操縱員和其他支持人員，用保守方法預測冷卻水堵塞和降級情況。要提供規程指南，確定人員職責，確保能夠較好地說明、傳達保守運行的期望。開展定期培訓，確保人員提高水平，對取水口堵塞或性能降級迅速做出正確響應。

2.2 完善程序，增加冷源喪失應急預案

當接到開閘放水通報時，通過報警監視熱阱的運行，如有必要通過工程、維修等部門及時協助處理。

當鼓網水位差高報警或儀表指示上漲時，立即采取如下措施：

（1）核對儀表指示、觀察鼓網網片等，確認鼓網是否真實堵塞。

（2）鼓網切換至高速運行、維持沖洗水、清理沖洗槽雜物、啟動格柵除污機降低鼓網壓差，確保水泵正常運行。

（3）逐級匯報，通知維修等部門協助，評估鼓網運行情況并立即組織力量打撈。

當發生壓差異常升高，現場異物堵塞鼓網，影響鼓網正常運行，嚴密監視泵的運行，當泵的流量或壓力大幅波動或冷卻水溫持續升高則意味著冷卻失效，應立即停泵。

監視鼓網壓差， 若大于500 mm， 且無緩解趨勢時，即認為鼓網無法運行。對于循環水系統，按照規程要求，降負荷，停運相應循泵，維持在當前狀態；若兩臺鼓網都不可用，則后撤到，停機不停堆的狀態。對于SEC 系統，在SEC 和RRI 的運行不受影響的情況下，在停堆之后，堆芯的冷卻繼續可以使用RRA 控制；如果鼓網堵塞導致冷源喪失，在熱阱完全喪失的工況下，處理預案為H1.1 和H1.2。 處理思路為：降負荷至手動停堆，啟動RRI系列上的EAS 熱交換器，以利用PTR001BA的熱慣性，并限制RRI 熱負荷，最終退防到余熱排出由SG 來完成；在RRI 完全喪失的工況下，處理預案同上。 處理思路為緊急停堆后，維持RCV 泵運行，維持主泵密封注入，退防狀態與SEC完全喪失的退防模式一致，最終依靠一回路自然循環的建立帶走反應堆余熱。

2.3 取水口尋找改進項目

2.3.1 增加攔截過濾設施

針對取水口攔污柵，建議增加梯級過濾設施：三道網：第一道攔截大型樹枝、水母，防止對后續網造成傷害；第二道網收集雜物，方便清運；第三道網兜底攔截。

2.3.2 取水區監測預警系統建立

開展核電廠監測預警技術相關研究，形成取水口監測預警系統，提出海水系統監測預警方案，在發生海生物或雜物大規模入侵之前， 達到提前預判的目的。 監測系統至少提前30 min 監測到海生物即將進取水系統，并自動報警。

3 結論

（1）由于海洋生態環境的變化，海域的致災海生物隔幾年會發生一定變化， 按照3～5 年做一次海生物廣普調查，建立生物月歷，確定優勢物種，評估其爆發周期點。

（2）海工設計從源頭上避免取水頭部流速高，導致游動性差的海生物被水流帶入取水明渠， 進入鼓網；海工頭部必須開闊，避開潮漲潮落方向，做好必要的掩護，明渠流速盡量可行低； 安裝水上和水下的預警監測系統，包括紅外、聲吶和大數據智能識別判讀，對致災海生物識別自動預警，提前至少半小時。

（3）進入冷源應急響應條件盡量低，及早進入應急戰備，動用監控系統、水下潛水器、無人機、海事衛星等監控海生物；應急干預盡量保守，機組循泵盡早節流或停泵，與電網保持良好溝通，機組有計劃降功率，避免堵塞后停機停堆。