誤稀釋事故及其保護(hù)措施

李可健+柴磊斌

摘 要：誤稀釋事故是危及核電站堆芯安全的潛在風(fēng)險(xiǎn)，本文針對(duì)誤稀釋的來源及其防護(hù)措施進(jìn)行了分析，以提高對(duì)誤稀釋的理解及防護(hù)。

關(guān)鍵詞：誤稀釋；ADP[1]；途徑；保護(hù)措施；

Accident of accidental dilution and its protective measures

Li Kejian Chai Leibin

Fujian Fuqing Nuclear Power Co.， Ltd. runs in Fujian， Fuqing Province350318

Abstract： dilution accident is a potential risk to the safety of nuclear power plant core. In this paper， the sources of dilution and its protective measures are analyzed in order to improve the understanding and protection of dilution.

Keywords： dilution of dilution； ADP[1]； approach； protective measures；

前言：

M310堆型是根據(jù)法國核電廠堆型改進(jìn)而來。根據(jù)法國核電站及參考電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋，M310堆型的原有設(shè)計(jì)中存在著發(fā)生意外硼稀釋而導(dǎo)致堆芯熔化的潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此M310機(jī)組在改進(jìn)中增加了防誤稀釋的措施。防硼誤稀釋改進(jìn)將消除潛在的由誤稀釋帶來的風(fēng)險(xiǎn)，各類硼稀釋導(dǎo)致的堆芯損傷頻率將會(huì)有大幅度的下降，從而提高了核安全水平。

1.誤稀釋事故及其可能的途徑

壓水堆核電站中改變反應(yīng)堆硼濃度是控制反應(yīng)性的手段之一，改變硼濃度的手段包括硼化、稀釋和除硼。誤稀釋是指低于反應(yīng)堆冷卻劑硼濃度的水意外進(jìn)入反應(yīng)堆堆芯，引入不可控的正反應(yīng)性。誤稀釋的可能途徑主要如下：

a.通過RCV上充管線的誤稀釋

b.通過RRA系統(tǒng)內(nèi)的誤稀釋

c.SG傳熱管破裂SGTR時(shí)誤操作清水進(jìn)入一回路

d.與一回路冷卻劑相連的熱交換器破裂

e.乏池導(dǎo)致的誤稀釋

根據(jù)誤稀釋的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)堆芯的不同影響，將其分為兩類：第一類是逐漸的稀釋，一回路硼濃度均勻，稱為慢稀釋事故；一類是由穿過堆芯的一團(tuán)清水造成的稀釋，稱為快稀釋事故。

1.1.快稀釋反應(yīng)性事故

正常運(yùn)行時(shí)，如果廠變突然失電 ，反應(yīng)堆冷卻劑泵將停運(yùn)，一回路強(qiáng)迫循環(huán)喪失，而由應(yīng)急廠用設(shè)備母線LHA/B供電的RCV上充泵和REA泵仍可繼續(xù)運(yùn)行。此時(shí)，如果稀釋未停止或進(jìn)行稀釋操作，就會(huì)因自然循環(huán)能力不足而在上充管線進(jìn)入一回路的入口處形成低硼濃度的“水塞”（又稱“水團(tuán)”） ，同時(shí)隨主泵軸封水的注入，也會(huì)在主泵泵殼內(nèi)積聚低硼水。當(dāng)外電源恢復(fù)，重新啟動(dòng)反應(yīng)堆冷卻劑泵時(shí)，就會(huì)將這些低硼水推入堆芯，從而快速引入正反應(yīng)性，有可能造成反應(yīng)堆超臨界。尤其是在RRA接入狀態(tài)，由于RRA的流動(dòng)會(huì)阻礙自然循環(huán)，對(duì)主回路稀釋會(huì)更容易在主回路管道內(nèi)形成“水塞”。

1.2.慢稀釋反應(yīng)性事故

在反應(yīng)堆停堆狀態(tài)下，若由于某些設(shè)備，如熱交換器傳熱管破裂（RCV熱交換器、主泵軸封水高壓冷卻器）和含低硼水或清水系統(tǒng)與一回路連接的閥門等泄漏，導(dǎo)致低硼水或清水進(jìn)入一回路，緩慢地稀釋了反應(yīng)堆冷卻劑硼濃度，向堆芯引入了正反應(yīng)性，使反應(yīng)堆重返臨界。

2.防誤稀釋的措施

鑒于M310堆型的原有設(shè)計(jì)中存在著發(fā)生意外硼稀釋而導(dǎo)致堆芯熔化的潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此專門設(shè)置有相應(yīng)的監(jiān)測和保護(hù)措施，從而保護(hù)堆芯的安全。

2.1.快速反應(yīng)性事故的防護(hù)措施

2.1.1. 失去強(qiáng)迫循環(huán)后防誤稀釋[2]

（1）使防稀釋保護(hù)信號(hào)ADP（Anti Dilution Protection）生效。

當(dāng)以下三個(gè)信號(hào)同時(shí)存在時(shí)，產(chǎn)生防稀釋保護(hù)信號(hào)ADP：

RCP強(qiáng)迫循環(huán)喪失：取自RPR三個(gè)環(huán)路同時(shí)流量低信號(hào)或三臺(tái)主泵同時(shí)停運(yùn)信號(hào)；

RRA未與RCP連接：取自RRA001VP或RCP212VP關(guān)，同時(shí)RRA021VP或RCP215VP關(guān)；

RCP自然循環(huán)流量低：取自功率量程通道的P16信號(hào)，具體為：

當(dāng)ADP生效時(shí)自動(dòng)將上充泵吸入口從容控箱切換到換料水箱。10分鐘后，允許操縱員手動(dòng)將上充泵入口切回容控箱，以免一回路被過份硼化。

（2）停止稀釋

（3）隔離TEP返回RCV管線

（4）強(qiáng)制RCV030VP在自動(dòng)模式下運(yùn)行

2.1.2. RRA與RCP連接時(shí)的防稀釋措施

RRA與RCP連接時(shí)，RRA的流動(dòng)會(huì)造成對(duì)自然循環(huán)的阻礙，對(duì)主回路稀釋會(huì)更容易會(huì)在主回路管道內(nèi)形成“水塞”，因此在這種情況下采用了以下邏輯以防止稀釋事件的發(fā)生：

（1）控制補(bǔ)給過程中注入一回路的硼濃度：在手動(dòng)補(bǔ)給或自動(dòng)補(bǔ)給狀態(tài)下，將硼表測得的主回路實(shí)際硼濃度與補(bǔ)水硼濃度進(jìn)行比較，如果補(bǔ)水硼濃度比主回路硼濃度低200ppm且低于2000ppm，則自動(dòng)停止并閉鎖補(bǔ)給。

（2）閉鎖稀釋功能：在RRA與RCP系統(tǒng)相連接后，將停止或閉鎖正在進(jìn)行的稀釋操作。

2.1.3. 中間量程周期短報(bào)警[2]

在中間量程中子通量測量柜中設(shè)置一個(gè)閾值，在反應(yīng)堆功率小于P10（10%FP）的情況下，在中子通量倍增時(shí)間小于18秒時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，并閉鎖控制棒的提升.

2.1.4. RRA由乏池保持滿水

RRA未投入時(shí)，用乏池將RRA保持滿水，使其保持在2100ppm硼水加壓下，以防止RRA在未經(jīng)調(diào)整硼濃度就啟動(dòng)的話，稀釋主回路。

2.2. 慢速反應(yīng)性事故的防護(hù)措施

源量程中子通量高緊急停堆信號(hào)生效（105cps）時(shí)，會(huì)同時(shí)將上充泵吸入口從容控箱切換到換料水箱。具體來講會(huì)產(chǎn)生下列動(dòng)作：

開啟RIS012VP（對(duì)于B列為RIS013VP）；

然后關(guān)閉RCV033VP和RCV376VP（對(duì)于B列為RCV034VP和RCV375VP）。

在切換發(fā)生1分鐘后RPR701LA燈亮，RPR701EC出現(xiàn)，可以允許操縱員手動(dòng)切換回容控箱，防止一回路被過份硼化。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖鵬，李謝晉等FQX-RPR-SDM-001 RPR 反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)手冊 中國核電工程有限公司，2009

[2] 王銀麗 李高等 FQX-RPN-SDM-001 RPN 核儀表系統(tǒng)手冊 中國核電工程有限公司，2014endprint