失去主電源導(dǎo)致穩(wěn)壓器安全閥開啟原因分析

趙中勝

【摘 要】最近幾年法國的核電廠發(fā)生了多次功率運行期間突然失去廠外主電源，反應(yīng)堆停堆并切到廠外輔助電源的故障，在這個過程中發(fā)生了幾次穩(wěn)壓器安全閥開啟的事件。本文的目的是分析法國核電廠失去廠外主電源導(dǎo)致穩(wěn)壓器安全閥開啟的原因， 最后針對這個風險提出一些整改的建議。

【關(guān)鍵詞】失電；停堆；穩(wěn)壓器水位；穩(wěn)壓器壓力；安全閥

2016年法國EDF公司發(fā)布了一份關(guān)于下屬核電廠的運行事件報告，其中專門提到了在電廠功率運行時如果突然失去了主廠外電源，反應(yīng)堆自動停堆并切到輔助電源，在這個故障過程中有可能發(fā)生因穩(wěn)壓器壓力高而導(dǎo)致安全閥開啟的事件， 穩(wěn)壓器安全閥開啟對核電廠工藝系統(tǒng)的影響很大，一方面如果安全閥排放時間過長可能導(dǎo)致RCP002BA泄壓箱的爆破膜開啟，從而導(dǎo)致一回路放射性釋放到安全殼里面；另一方面如果發(fā)生了安全閥帶水排放，還有可能導(dǎo)致安全閥損壞，從而導(dǎo)致一回路邊界的完整性被破壞，從而導(dǎo)致事故擴大。

所以下面我就法國核電廠失去廠外電源導(dǎo)致穩(wěn)壓器安全閥開啟的原因進行分析，并針對這個風險提出一些有針對性的措施。

1 失去廠外主電源停堆導(dǎo)致穩(wěn)壓器安全閥開啟原因分析

1.1 原因分析過程中幾個需要用到的一回路重要參數(shù)

法國900MW反應(yīng)堆一回路正常運行時平均溫度310.0℃，對應(yīng)飽和水的密度690.66kg/m3；熱停堆一回路平均溫度291.4℃，對應(yīng)飽和水的密度是729.23 kg/m3，滿功率運行時一回路水的總質(zhì)量約202t；穩(wěn)壓器的直徑約2.134m，滿功率運行時穩(wěn)壓器的液位定值0m，穩(wěn)壓器液位3低定值是-5.02m；上充泵最大上充流量25.6m3/h。

1.2 失去主廠外電源停堆導(dǎo)致穩(wěn)壓器安全閥開啟的原因分析

停堆前機組滿功率運行，主控觸發(fā)緊急停堆信號，控制棒驅(qū)動機構(gòu)失電，所有控制棒掉入堆芯，導(dǎo)致反應(yīng)堆停堆，汽機停機，一回路進入熱停堆狀態(tài)。理論上因一回路的平均溫度從310℃很快降到291.4℃，水的密度從690.66kg/m3很快增加到729.23kg/m3，由于冷卻劑的總質(zhì)量202t不變，所以一回路的總體積從292.47m3很快降到了277.00m3，收縮了近15.47m3，穩(wěn)壓器的內(nèi)徑是1.067m，截面積是3.575m2，所以穩(wěn)壓器的水位從0m迅速降到-4.32m。

上面的數(shù)據(jù)只是滿功率緊急停堆的試驗數(shù)據(jù)，由于同時失去了廠外電源，廠用電源將自動切到輔助電源，主輔電源切換過程中主泵、主給水泵這些大泵都自動停運，而正是因為主給水泵和主泵的停運導(dǎo)致了穩(wěn)壓器運行工況的進一步惡化。

主給水泵跳閘后，輔助給水泵立即啟動，輔助給水泵啟動后出口流量調(diào)節(jié)閥自動立即全開，以最大流量向蒸汽發(fā)生器里面灌水，大量的冷水進入蒸汽發(fā)生器這必然導(dǎo)致一回路溫度持續(xù)降低，而另一方面主泵又全停，相當于一回路失去了一個很大的熱源，這些原因都會導(dǎo)致一回路溫度的降低。

根據(jù)事故規(guī)程，在SG水位達到零負荷對應(yīng)的水位-0.64m之前，我們必須保持很大的ASG給水流量向SG注水，大量冷水進入SG的最終后果就是一回路溫度的進一步降低，穩(wěn)壓器水位急劇下降。

從上面分析我們可以看出滿功率緊急停堆和失去主廠外電源都會導(dǎo)致穩(wěn)壓器水位的降低，但是兩個故障單獨觸發(fā)基本都不會導(dǎo)致穩(wěn)壓器液位3低報警的出來，如果兩個故障同時觸發(fā)，如果操縱員沒有及時干預(yù)，一回路的平均溫度100%降到286.5℃以下，導(dǎo)致穩(wěn)壓器3低液位觸發(fā)。

穩(wěn)壓器液位3低報警的觸發(fā)以后，根據(jù)穩(wěn)壓器的液位保護邏輯，將隔離化容控制系統(tǒng)的正常下泄。上充流量很快就調(diào)到自動最大值25.6m3/h，再加上軸封注入流量有近2×3m3/h，以近31m3/h的流量向穩(wěn)壓器注水，而這個時候化容系統(tǒng)的下泄已經(jīng)被隔離，所以一回路的水相當于只進不出，穩(wěn)壓器水位快速回升，穩(wěn)壓器水位的上升將開始壓縮穩(wěn)壓器上部的蒸汽空間，蒸汽空間的被壓縮導(dǎo)致一回路的壓力開始回升。

當穩(wěn)壓器水位接近熱停堆設(shè)定值時上充泵的上充流量開始自動下降，如果此時仍然沒有恢復(fù)下泄，穩(wěn)壓器水位仍然繼續(xù)上升，蒸汽空間持續(xù)被壓縮，壓力進一步升高并超過正常值15.5MPa.a，當達到噴淋閥動作值15.67MPa.a時，穩(wěn)壓器噴淋閥開始開啟，但是主泵停運，即使開噴淋閥也沒有一點降壓效果。

最后穩(wěn)壓器的水位繼續(xù)升高，穩(wěn)壓器壓力也繼續(xù)升高，最后壓力升到了安全閥的動作定值16.6MPa.a，最終導(dǎo)致了穩(wěn)壓器安全閥的開啟。

2 滿功率失去廠外電源停堆防止穩(wěn)壓器安全閥開啟的措施

在前面原因分析中，我們可以得出穩(wěn)壓器安全閥開啟的4個主要的原因：

（1）停堆后一回路溫度迅速降低導(dǎo)致穩(wěn)壓器液位迅速下降

（2）ASG輔助給水的大流量補給導(dǎo)致穩(wěn)壓器液位迅速下降

（3）主泵停運導(dǎo)致穩(wěn)壓器的噴淋降壓失效

（4）一回路水隔離后沒有排出通道導(dǎo)致穩(wěn)壓器水位持續(xù)上漲

針對以上幾個主要原因，提出一些針對性的解決的措施：

第1個原因是水的物理特性以及我們的系統(tǒng)特性造成的，所以無法避免；

第2個原因可以在事故處理規(guī)程中要求主控操縱員加強對SG水位和給水流量的關(guān)注，如果一回路溫度下降較快，當SG水位寬量程可以看出SG的水裝量在上升，將ASG給水流量適當降低一些，保證寬量程水位在緩慢上漲，防止一回路溫度降低；

第3個原因是切換到輔助電源導(dǎo)致的，根據(jù)我們輔助電源的容量，設(shè)計上我們是允許啟動一臺主泵的，但是需要隔離經(jīng)理在開關(guān)柜上進行一些壓板的切換操作，當主輔電源切換完成后，隔離經(jīng)理要盡快執(zhí)行就地的操作票，做好恢復(fù)一臺主泵的運行的準備，主泵啟動后就可以保證主噴淋的可用；如果主泵長期不能恢復(fù)運行，此時主控操縱員需要嚴密關(guān)注穩(wěn)壓器的壓力上漲，必要時使用輔助噴淋來降低穩(wěn)壓器壓力；

第4個原因是操縱員對穩(wěn)壓器的水位關(guān)注不足，當水位恢復(fù)正常后沒有及時恢復(fù)正常下泄，導(dǎo)致一回路的水位持續(xù)上漲，建議在I2.1規(guī)程里面要求一回路操作員嚴密監(jiān)視穩(wěn)壓器的水位和壓力，及時恢復(fù)正常下泄，控制上充流量，必要時投運過剩下泄。

另外還需要我們在模擬機復(fù)訓(xùn)過程中增加滿功率失去廠外電源的練習，熟悉I2.1規(guī)程中的關(guān)注點和處理要點，當一、二回路操縱員在忙著執(zhí)行事故規(guī)程的時候，需要有一個人嚴密關(guān)注主回路的重要參數(shù)變化，及時要求操縱員采取一些干預(yù)措施。

[責任編輯：朱麗娜]