核電廠征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程研究

高超 龔學(xué)余 孫朋朋 田苗

摘要：本文依據(jù)征兆導(dǎo)向事故規(guī)程的特點，研究征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的功能與設(shè)計思路。本文重點論述了征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的功能、作用和設(shè)計難點，同時，考慮國內(nèi)先進(jìn)壓水堆新增系統(tǒng)或設(shè)計改進(jìn)系統(tǒng)以及非能動系統(tǒng)的特點，提出征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的設(shè)計思路。由此設(shè)計出適用于國內(nèi)先進(jìn)壓水堆的征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程，為其他征兆導(dǎo)向事故規(guī)程的設(shè)計研究打好基礎(chǔ)，并為整個規(guī)程體系搭好框架。

關(guān)鍵詞：征兆導(dǎo)向;診斷規(guī)程;設(shè)計思路

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）16-0225-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

為了確保核電廠的安全，需要在設(shè)計時采取多重措施來預(yù)防、保護(hù)和緩解反應(yīng)堆的安全[1]。這需要核電廠有一套應(yīng)對各種事故的處理規(guī)程。

征兆導(dǎo)向事故規(guī)程以征兆導(dǎo)向事故處理為主干，提供多層次診斷多手段對策，重點抓關(guān)鍵安全功能，既可以在事故征兆明顯時通過事件導(dǎo)向快速采用最佳恢復(fù)規(guī)程進(jìn)行事故緩解和處理，又可以在發(fā)生始料未及的事故或者疊加事故時通過關(guān)鍵安全功能狀態(tài)樹導(dǎo)向功能恢復(fù)規(guī)程保證電廠各屏障安全，以達(dá)到釋放到環(huán)境中的放射性最小的目的。

國內(nèi)先進(jìn)壓水堆是第三代“能動+非能動”型先進(jìn)核反應(yīng)堆，要求有更先進(jìn)的技術(shù)和安全保障，顯然，傳統(tǒng)的事件導(dǎo)向事故規(guī)程因其局限性已不能滿足第三代先進(jìn)核反應(yīng)堆的安全要求，國內(nèi)先進(jìn)壓水堆需要自主開發(fā)適用于“能動+非能動”型第三代先進(jìn)核反應(yīng)堆的征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系。

征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程作為征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系的引導(dǎo)和診斷規(guī)程，是研究征兆導(dǎo)向事故規(guī)程的基礎(chǔ)，是征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系的總框架。作為征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系研究的第一步，征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的設(shè)計具有積極意義。

因此，本文從傳統(tǒng)事件導(dǎo)向事故規(guī)程的設(shè)計經(jīng)驗出發(fā)，研究征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系中用于引導(dǎo)最佳恢復(fù)規(guī)程的診斷規(guī)程的功能與設(shè)計思路，從而說明征兆導(dǎo)向事故規(guī)程在第三代先進(jìn)核反應(yīng)堆上的適用性。

1 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程

征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程是征兆導(dǎo)向法事故規(guī)程體系的研究基礎(chǔ)和總框架。診斷規(guī)程為緊急停堆或安注事故提供最初的操作指令，用以確認(rèn)電廠的自動保護(hù)系統(tǒng)動作正確，評價電廠狀況，并確定合適的最佳恢復(fù)規(guī)程或功能恢復(fù)規(guī)程。

1.1 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的功能

征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的策略為：

根據(jù)征兆，在診斷規(guī)程中邊處置邊診斷，核實確認(rèn)自動動作之后，再判斷事故類型并導(dǎo)向不同的最佳恢復(fù)規(guī)程，防止在診斷過程中核電廠工況進(jìn)一步惡化和誤診斷，確保電廠能處在比較安全或更好控制的狀態(tài);如果事件或事故屬于設(shè)計基準(zhǔn)事故，可以被診斷，則在判明事故原因后，采用基于事件導(dǎo)向的規(guī)程對癥處理，同時，診斷規(guī)程在自動動作確認(rèn)之后，將關(guān)鍵安全功能狀態(tài)樹激活，過監(jiān)視關(guān)鍵安全功能狀態(tài)樹的相關(guān)信息，對不能被準(zhǔn)確診斷的超設(shè)計基準(zhǔn)事故或者疊加事故，針對關(guān)鍵安全功能狀態(tài)惡化的程度，引導(dǎo)至適合的功能恢復(fù)策略來恢復(fù)電廠安全狀態(tài)。

1.2 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的作用

由圖2可見，停堆或安注信號作為入口進(jìn)入診斷規(guī)程后，通過診斷規(guī)程的診斷，在征兆明顯時進(jìn)入各最佳恢復(fù)規(guī)程對事故進(jìn)行緩解，同時，由診斷規(guī)程啟動關(guān)鍵安全功能狀態(tài)樹，監(jiān)視電廠六大安全功能，并通過它進(jìn)入功能恢復(fù)規(guī)程?？梢娫\斷規(guī)程在整個體系中處理非常重要的位置，是研究征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系的關(guān)鍵和總框架。

1.3 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程設(shè)計的難點

在征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的設(shè)計過程中存在以下難點：

1） 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程缺少編制經(jīng)驗;

2） 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程采用邊處置邊診斷的策略，需將操作步驟和接口統(tǒng)一;

3）需將新增系統(tǒng)或設(shè)計改進(jìn)系統(tǒng)以及非能動系統(tǒng)的特點融入征兆導(dǎo)向法事故規(guī)程中去。

2 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程設(shè)計

2.1 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程設(shè)計思路

征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程是以征兆導(dǎo)向事故規(guī)程為主干，輔以事件導(dǎo)向最佳恢復(fù)規(guī)程和安全功能恢復(fù)規(guī)程的樹型事故診斷規(guī)程，它使操縱員在緊張狀態(tài)下能有所遵循，這對于確保核電廠安全十分重要。

診斷規(guī)程中診斷事故以正確選用事件導(dǎo)向的最佳恢復(fù)規(guī)程為目標(biāo)。診斷規(guī)程所體現(xiàn)的先確保安全功能，同時進(jìn)行診斷，一旦確定事故類型立即轉(zhuǎn)入最佳處理規(guī)程的思路是合理有效的。

根據(jù)征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系的處理策略，同時參考美國西屋電廠的成熟經(jīng)驗，確定國內(nèi)先進(jìn)壓水堆征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的處理策略如圖3所示。

根據(jù)以上處理策略，確定國內(nèi)先進(jìn)壓水堆征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的設(shè)計思路如下：

1） 確定征兆導(dǎo)向事故規(guī)程的范圍;

2） 確定征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程穩(wěn)定機組狀態(tài)的各操作步驟;

3）確定征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程的操作要點;

2.2 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程范圍

不管事故發(fā)生后是以事故導(dǎo)向的方式應(yīng)對事故，還是以狀態(tài)導(dǎo)向的方式應(yīng)對事故，規(guī)程設(shè)置的目的是應(yīng)對事故，因此，應(yīng)明確事故初因，作為規(guī)程應(yīng)對的范圍。

對于征兆導(dǎo)向事故規(guī)程中的最佳恢復(fù)規(guī)程的范圍，應(yīng)基于事故分析及工程判斷，從國內(nèi)先進(jìn)壓水堆安全分析報告中的事故分析入手，確定征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程中應(yīng)對的始發(fā)事故的范圍。

安全分析報告中事故分析所考慮的始發(fā)事故范圍基本可以包絡(luò)始發(fā)事件與故障范圍，征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程所處理事故的范圍即為安全分析報告中事故分析所考慮的始發(fā)事故范圍。

2.3 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程穩(wěn)定機組狀態(tài)的各操作步驟

核電廠核參數(shù)中，與安全及事故診斷有關(guān)的有：

1） 反應(yīng)堆功率，控制棒狀態(tài)，硼濃度;

2） 堆芯入口溫度，堆芯出口溫度，堆芯飽和裕度;

3） 穩(wěn)壓器壓力，穩(wěn)壓器水位，一回路溫度，壓力容器水位;

4） 蒸汽發(fā)生器水位，蒸汽發(fā)生器壓力，蒸汽流量，給水流量等。

這些參數(shù)包括了大部分事故診斷所用的參數(shù)。在診斷事故的同時，需要關(guān)注和控制這些參數(shù)在合理的范圍之內(nèi)。

2.4 征兆導(dǎo)向事故診斷規(guī)程操作要點

停堆及安注信號發(fā)生后，操縱員應(yīng)當(dāng)立即采取行動確保中止中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)并防止堆重返臨界，確保一次側(cè)熱阱、二次側(cè)熱阱及最終熱阱工作正常，并確保安全殼不與環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換。這一期間不對事故做任何診斷，而是先確保堆中子學(xué)的可控制性和堆芯的可冷卻性。這些行動會推遲事故的診斷，然而確保上述最必需的功能正是各類事故的共同要求，先采取上述救治行動能贏得寶貴的事故緩解時間。以上步驟是不可少的，次序也不宜顛倒。

3 結(jié)論

本文依據(jù)征兆導(dǎo)向事故規(guī)程的特點，結(jié)合事件導(dǎo)向事故規(guī)程的設(shè)計經(jīng)驗，研究征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系中用于引導(dǎo)最佳恢復(fù)規(guī)程的診斷規(guī)程的功能與設(shè)計思路，從而說明征兆導(dǎo)向事故規(guī)程在國內(nèi)先進(jìn)壓水堆第三代先進(jìn)核反應(yīng)堆上的適用性。

征兆導(dǎo)向事故規(guī)程體系的使用，使國內(nèi)先進(jìn)壓水堆機組在事故處理時兼具快速響應(yīng)能力與處理復(fù)雜事故能力，電廠的各道安全屏障有了更好的保障，滿足第三代核反應(yīng)堆的要求。

征兆導(dǎo)向事故規(guī)程的運行策略為操縱員提供了新的、全局性的事故處理思路，有利于操縱員更全面的把握核電廠的狀態(tài)，提高了反應(yīng)堆的安全性。

【通聯(lián)編輯：梁書】