CN112700898A - 一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电厂安全设计技术领域，具体涉及一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，用于在初始事故后对安全壳内的安全壳喷淋***和备用安全壳喷淋***进行管理包括如下步骤：步骤S1，判断电厂运行模式，电厂运行模式包括高运行模式和低运行模式，高运行模式覆盖从功率运行到余热排出***冷却运行模式，低运行模式覆盖其余低运行模式；当判断执行高运行模式时，执行步骤S2；当判断执行低运行模式时，执行步骤S3；步骤S2，停运安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***，并置于备用状态；步骤S3，维持一列安全壳喷淋线路运行并停运备用列安全壳喷淋***。该方法解决了采用安全壳喷淋冗余设计的核电厂的安全壳喷淋停运问题。

Description

一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法

技术领域

本发明属于核电厂安全设计技术领域，具体涉及一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法。

背景技术

安全壳是事故处理中核电厂阻止放射性物质向外扩散的最后一道屏障。M310、华龙一号等核电厂将安全壳喷淋***设计为一项专设安全设施。在这一类核电厂设计中，安全壳喷淋(简称“安喷”)是事故后安全壳内热量排出的重要手段，在事故后用于缓解事故对安全壳内空气环境造成的影响并确保安全壳功能。通过喷淋加入化学药剂的含硼水，安全壳喷淋对安全壳内空气环境的压力、温度产生控制效果，并滞留或溶解事故释放到空气环境中的源项。在事故工况中，在安全壳内质量或能量释放导致安全壳压力、温度、气载放射性升高超过一定定值时，安全壳喷淋可将安全壳压力、温度、气载放射性(尤其是碘以及可能的气溶胶)降低到可接受水平，缓解高温高压对安全壳产生的应力影响，从而控制事故后安全壳内空气环境异常情况并保持安全壳的密封性和完整性。

需要投运安全壳喷淋的工况包括安全壳高压工况和安全壳高放射性工况。事故后根据安全壳压力和放射性异常情况投运安全壳喷淋，在压力和放射性降低到一定水平后停运安全壳喷淋。安全壳喷淋考虑应对可产生安全壳内质量或能量释放后果的事故。以压水堆为例，依据NB/T 20035——2011(2014RK)《压水堆核电厂工况分类》对典型压水堆核电厂假设始发事件清单的梳理，其中直接造成安全壳内质能释放后果的事件包括蒸汽管道大破口、给水管道大破口以及反应堆冷却剂压力边界大破口(直至并包括直径最大管道的双端断裂)；这些始发事件在事故效应上具有代表性，与这些事故相关的叠加事故等复杂情况也应给予关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，解决自主研发的三代压水堆安全壳喷淋停运中可能遇到的过早或过晚停运安全壳喷淋的问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，用于在初始事故后对安全壳内的安全壳喷淋***和备用安全壳喷淋***进行管理，所述安全壳喷淋***和所述备用安全壳喷淋***分别包括若干列安全壳喷淋线路，该方法包括如下步骤：

步骤S1，判断电厂运行模式，电厂运行模式包括高运行模式和低运行模式，所述高运行模式覆盖从功率运行到余热排出***冷却运行模式，所述低运行模式覆盖其余低运行模式；当判断执行所述高运行模式时，执行步骤S2；当判断执行所述低运行模式时，执行步骤S3；

步骤S2，停运安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***，并将所述安全壳喷淋***和所述备用列安全壳喷淋***置于备用状态；

步骤S3，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***。

进一步，判断和执行所述高运行模式的方式为：当安全壳压力达到高异常阈值以下且初始事故得到有效控制、安全壳放射性水平低于安全壳喷淋投运条件，并综合考虑其他安全壳状态确认停堆安全后，停运所述安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***，并将所述安全壳喷淋***和所述备用列安全壳喷淋***置于备用状态。

进一步，判断和执行所述低运行模式的方式为：

若安全壳压力和安全壳放射性水平均降低到安全壳喷淋投运条件之下时，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***；

或者，若安全壳压力低于安全壳喷淋投运条件，但安全壳放射性水平仍然高于安全壳喷淋投运条件，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***；

或者，若安全壳压力低于高异常阈值，但安全壳放射性水平仍然高于高异常阈值，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***。

进一步，在所述步骤S3中还包括：若安全壳压力低于高异常阈值且安全壳放射性水平低于高异常阈值，停运全部所述安全壳喷淋***和所述备用列安全壳喷淋***。

进一步，在所述步骤S1和所述步骤S3中，执行所述安全壳喷淋***的停运任务或者执行所述备用安全壳喷淋***的停运任务均需要逐列实施，要求在完成第一列所述安全壳喷淋线路的停运操作之后才能开始第二列所述安全壳喷淋线路的停运操作；停运的所述安全壳喷淋线路均置于备用状态，停运的所述安全壳喷淋线路的泵、阀门等能动设备的支持***均需在线，确保在需要时可随时投运。

进一步，在停运一列所述安全壳喷淋线路时，需要执行步骤S4，所述步骤S4包括以下具体步骤：

步骤S4.1，检查并复位安全壳喷淋信号；

步骤S4.2，关闭安全壳喷淋阀门；

步骤S4.3，停运安全壳喷淋泵，并置于备用状态；

步骤S4.4，对安全壳喷淋的取水管线进行重新配置，喷淋取水管线上的阀门置于备用状态；

步骤S4.5，检查安全壳喷淋水源是否充足。

本发明的有益效果在于：

1.提出了一套***性的安全壳喷淋停运方法，全面考虑了事故处理中与安全壳喷淋相关的各项因素，从而在可靠性和完备性上最大程度地确保安全壳功能。

2.本发明所提供的方法可适用于采用安全壳喷淋设计的三代核电机组。

3.本发明所提供的方法在提高事故规程的有效性、提高核电厂运行安全性的前提下，可提高操纵员的事故运行任务的可执行性，减轻操纵员运行负担。

4.本发明所提供的方法可避免安全壳喷淋过早或过晚停运造成的安全壳或事故处理问题，确保安全壳完整性、降低放射性扩散风险、降低带来安全壳负压等不利后果的可能性。

5.本发明所提供的方法解决了采用安全壳喷淋冗余设计的核电厂的安全壳喷淋停运问题。

6.本发明所提供的方法可用于指导事故处理规程文件中安全壳喷淋使用内容的设计和优化，可从策略和措施上完善事故规程，特别是对于处理叠加复杂事故工况的事故规程。

附图说明

图1是本发明具体实施方式部分所述的一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，本发明提供的一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，用于在初始事故后对安全壳内的安全壳喷淋***和备用安全壳喷淋***进行管理，安全壳喷淋***和备用安全壳喷淋***分别包括若干列安全壳喷淋线路，该方法包括如下步骤：

步骤S1，判断电厂运行模式，电厂运行模式包括高运行模式和低运行模式，高运行模式覆盖从功率运行到余热排出***冷却运行模式，低运行模式覆盖其余低运行模式；当判断执行高运行模式时，执行步骤S2；当判断执行低运行模式时，执行步骤S3；

步骤S2，当安全壳压力达到高异常阈值以下且初始事故得到有效控制、安全壳放射性水平低于安全壳喷淋投运条件，并综合考虑其他安全壳状态确认停堆安全后，停运安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***，并将安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***置于备用状态；

步骤S3，

若安全壳压力和安全壳放射性水平均降低到安全壳喷淋投运条件之下时，维持一列安全壳喷淋线路运行并停运备用列安全壳喷淋***；

或者，若安全壳压力低于安全壳喷淋投运条件，但安全壳放射性水平仍然高于安全壳喷淋投运条件，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列安全壳喷淋线路运行并停运备用列安全壳喷淋***；

或者，若安全壳压力低于高异常阈值，但安全壳放射性水平仍然高于高异常阈值，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列安全壳喷淋线路运行并停运备用列安全壳喷淋***；

或者，若安全壳压力低于高异常阈值且安全壳放射性水平低于高异常阈值，停运全部安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***。

在步骤S1和步骤S3中，执行安全壳喷淋***的停运任务或者执行备用安全壳喷淋***的停运任务均需要逐列实施，即，要求在完成第一列安全壳喷淋线路的停运操作之后才能开始第二列安全壳喷淋线路的停运操作；停运的安全壳喷淋线路均置于备用状态，停运的安全壳喷淋线路的泵、阀门等能动设备的支持***均需在线，确保在需要时可随时投运。

在停运一列安全壳喷淋线路时，需要执行步骤S4，所述步骤S4包括以下具体步骤：

步骤S4.1，检查并复位安全壳喷淋信号；

步骤S4.2，关闭安全壳喷淋阀门；

步骤S4.3，停运安全壳喷淋泵，并置于备用状态；

步骤S4.4，对安全壳喷淋的取水管线进行重新配置，喷淋取水管线上的阀门置于备用状态；

步骤S4.5，检查安全壳喷淋水源是否充足。

下面具体介绍本发明的详细内容：

本发明所要解决的技术问题。

安全壳喷淋是确保安全壳功能的一项重要事故处理措施，在诸多造成安全壳内质能释放后果的事故中被纳入到应对措施。事故中如实施了安全壳喷淋，在事故处理的后期，需要在合适的工况条件下考虑安全壳喷淋的停运。安全壳喷淋停运的设计是一项***且复杂的工作，包括堆芯、一回路冷却剂以及二回路蒸汽等与安全壳传热热源状态，安全壳内温度、压力以及放射性状态、事故后安全壳喷淋时长、造成安全壳内环境异常的初始事故、电厂当前所处的运行模式等诸多因素均会对安喷停运策略造成影响；

安全壳喷淋是重要的安全壳排热及空气环境状态控制的手段，过早或过晚的停运都不利于事故处理：

安喷过早停运导致安全壳内热量不能有效排出，导致安全壳存在温度和压力上升的风险，进而威胁安全壳完整性；另一方面，安全壳内放射性的水平仍然较高时过早的停运安全壳喷淋，将增加放射性扩散的风险。

安喷过晚停运使得安全壳喷淋过长时间运行而带来的安全壳压力持续下降,有可能带来安全壳负压等不利后果的影响

另外，对于采用安全壳喷淋冗余设计的核电厂，停运时需要对不同列的安全壳喷淋线路的停运策略进行分析评估。因此，安全壳喷淋停运需要按照一套***的、可靠的策略实施。

基于事故处理规程开发中对事故后停运安全壳喷淋的研究设计需求，开展了压水堆核电厂事故处理策略中停运安全壳喷淋方法的研究，从压水堆电厂运行模式、停运策略关键参数、停运诊断策略和停运操作策略上，停运安全壳喷淋策略的设计方法框架进行分析。

为了解决自主研发的三代压水堆安全壳喷淋停运的问题，避免过早或过晚的停运安全壳喷淋，按照事故后停运安全壳喷淋的策略设计的研究思路，本发明针对采用了安全壳喷淋***设计的压水堆核电厂，提出了“一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法”。

本发明从运行角度出发，针对于事故处理中停运安全壳喷淋的需求，从运行模式分析、停运策略关键参数、停运诊断策略、停运操作策略四个方面，具体分析了“一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法”的应用方案。

(1)策略适用的运行模式范围

在不同的电厂运行模式中，可引发安全壳内环境变化的初始事故特点以及事故处理对电厂后撤安全状态的要求有所不同，因此首先需要开展停运安全壳喷淋策略的适用运行模式分析，依据事故分析以及运行技术规格书等运行文件的规定，从各模式的安全壳相关初始事故分析、后撤安全状态、安全壳完整性要求三个方面开展。综合目前在运行压水堆电厂以及三代核电技术的安全壳相关初始事故分析、事故后撤的安全状态以及电厂运行的安全壳完整性要求，并考虑通过相近需求归并设置的方法，事故后停运安全壳喷淋策略，分为覆盖从功率运行到余热排出***冷却运行模式的“高运行模式策略”和覆盖其余低运行模式的“低运行模式策略”。

(2)停运策略关键参数

停运策略关键参数是事故后停运安全壳喷淋策略所涉及的机组状态参数。通过针对引发安全壳内环境变化的初始事故进行分析，以评估安喷投运前后主要的变化机组状态参数。

停运策略关键参数基于安全壳喷淋***设计定位，依据针对引发安全壳内环境变化的初始事故分析以及对相关的核电厂工程内容(核电厂运行状态、当前事故进程状态等)的考虑而选取。依据停运策略关键参数的确定原则，综合考虑对安全壳状态和事故进程的反映以及不同运行模式下的事故处理需求，选取以下若干项安全壳喷淋停运策略的关键参数：

·安全壳压力

·安全壳放射性水平

·安全壳喷淋时长

·初始事故进程

表1：安全壳喷淋停运策略的停运关键参数

(3)停运诊断策略

基于每项子策略关键参数设置方案，根据事故处理要求，确定出该项子策略使用的一系列的停运判据。在本策略中，把“安全壳压力”“安全壳放射性水平”“安全壳喷淋时长”“初始事故进程”4项停运策略关键参数在事故中达到一定的状态，作为实施停运操作的判据。高运行模式策略和低运行模式策略的停运判据分别如下：

表2：高运行模式安全壳喷淋停运策略的停运判据

表3：低运行模式安全壳喷淋停运策略的停运判据

根据实际电厂安全分析和运行要求、事故处理要求、安全壳及安全壳喷淋***设计，并借助于计算分析，在确定了各项判据使用的阈值定值后，根据各项停运判据反映出的安全壳异常工况恢复程度，对判据进行分组和排序。优先诊断相对容易恢复达到的停运判据，阈值或工况条件较为严格的判据放在后位诊断。根据分析结论，两项子策略都将初始事故进程作为首先诊断的对象，即将判据3和判据41放在第1诊断位。在确认初始事故得到有效控制后：

·高运行模式策略对安全壳压力和安全壳放射性水平进行诊断，只有在两项停运判据都满足的情况下，才执行停运安全壳喷淋的措施；

·低运行模式策略将判据11、判据21归为第2诊断位，在考虑事故处理中放射性源项衰变的基础上，将判据31作为判据21的补充策略，也归入第2诊断位；判据12和判据22归入第3诊断位；

·在同一诊断位置中，根据初始事故分析中各判据变化的趋势以及对核安全的影响程度，安全壳压力停运参数相关判据优先于安全壳放射性水平相关判据进行诊断。

停运诊断顺序如下：

表4：停运诊断顺序

据此，从而得出停运诊断策略：

·电厂高运行模式下

当安全壳压力达到高异常阈值以下且初始事故得到有效控制、当前安全壳放射性水平低于安全壳喷淋投运条件，并综合考虑其他安全壳状态确认停堆安全后，停运安全壳喷淋。

·电厂低运行模式下

若安全壳压力和放射性水平，均降低到安全壳喷淋投运条件之下，维持一列安全壳喷淋运行并停运备用列安全壳喷淋；

若安全壳压力低于安全壳喷淋投运条件，但安全壳放射性水平仍然高于安全壳喷淋投运条件，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列安全壳喷淋运行并停运备用列安全壳喷淋；

若安全壳压力低于高异常阈值，但安全壳放射性水平仍然高于高异常阈值，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列安全壳喷淋运行并停运备用列安全壳喷淋；

若安全壳的压力低于高异常阈值且放射性水平低于高异常阈值，停运全部安全壳喷淋。

(4)停运操作策略

对于具备冗余列安全壳喷淋设计的电厂，安全壳喷淋停运任务需要逐列实施，即，要求在完成第一列停运操作之后才能开始第二列的停运操作。停运的安全壳喷淋列均置于备用状态，泵、阀门等能动设备的支持***均需在线，确保在需要时可随时投运。

一列安全壳喷淋线路停运操作，按照以下操作要点进行：

表5：一列安全壳喷淋线路停运操作要点

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (6)

1.一种先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，用于在初始事故后对安全壳内的安全壳喷淋***和备用安全壳喷淋***进行管理，所述安全壳喷淋***和所述备用安全壳喷淋***分别包括若干列安全壳喷淋线路，该方法包括如下步骤：

步骤S1，判断电厂运行模式，电厂运行模式包括高运行模式和低运行模式，所述高运行模式覆盖从功率运行到余热排出***冷却运行模式，所述低运行模式覆盖其余低运行模式；当判断执行所述高运行模式时，执行步骤S2；当判断执行所述低运行模式时，执行步骤S3；

步骤S2，停运安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***，并将所述安全壳喷淋***和所述备用列安全壳喷淋***置于备用状态；

步骤S3，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***。

2.如权利要求1所述的先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，其特征是，判断和执行所述高运行模式的方式为：当安全壳压力达到高异常阈值以下且初始事故得到有效控制、安全壳放射性水平低于安全壳喷淋投运条件，并综合考虑其他安全壳状态确认停堆安全后，停运所述安全壳喷淋***和备用列安全壳喷淋***，并将所述安全壳喷淋***和所述备用列安全壳喷淋***置于备用状态。

3.如权利要求1所述的先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，其特征是，判断和执行所述低运行模式的方式为：

若安全壳压力和安全壳放射性水平均降低到安全壳喷淋投运条件之下时，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***；

或者，若安全壳压力低于安全壳喷淋投运条件，但安全壳放射性水平仍然高于安全壳喷淋投运条件，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***；

或者，若安全壳压力低于高异常阈值，但安全壳放射性水平仍然高于高异常阈值，则在安全壳喷淋运行超过“放射性可接受时间”后，维持一列所述安全壳喷淋线路运行并停运所述备用列安全壳喷淋***。

4.如权利要求3所述的先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，其特征是，在所述步骤S3中还包括：若安全壳压力低于高异常阈值且安全壳放射性水平低于高异常阈值，停运全部所述安全壳喷淋***和所述备用列安全壳喷淋***。

5.如权利要求4所述的先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，其特征是：在所述步骤S1和所述步骤S3中，执行所述安全壳喷淋***的停运任务或者执行所述备用安全壳喷淋***的停运任务均需要逐列实施，要求在完成第一列所述安全壳喷淋线路的停运操作之后才能开始第二列所述安全壳喷淋线路的停运操作；停运的所述安全壳喷淋线路均置于备用状态，停运的所述安全壳喷淋线路的泵、阀门等能动设备的支持***均需在线，确保在需要时可随时投运。

6.如权利要求5所述的先进压水堆核电厂事故后停运安全壳喷淋的方法，其特征是，在停运一列所述安全壳喷淋线路时，需要执行步骤S4，所述步骤S4包括以下具体步骤：

步骤S4.1，检查并复位安全壳喷淋信号；

步骤S4.2，关闭安全壳喷淋阀门；

步骤S4.3，停运安全壳喷淋泵，并置于备用状态；

步骤S4.4，对安全壳喷淋的取水管线进行重新配置，喷淋取水管线上的阀门置于备用状态；

步骤S4.5，检查安全壳喷淋水源是否充足。

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