M310核電機組安全殼噴淋系統運行改進

摘 要：通過對運行事件的反饋和系統設計的分析，提出M310核電機組安全殼噴淋系統運行的相關改進建議，主要包括防止氫氧化鈉污染的改進，事故后氫氧化鈉注入方式改進，增加安全殼臨時噴淋功能等，以確保EAS系統可靠實現安全功能。

關鍵詞：安全殼噴淋系統;氫氧化鈉;KRT聯鎖信號;安全殼臨時噴淋

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.04.173

在M310機組上，安全殼噴淋系統（EAS）是核電站專設安全設施之一，它是在設計基準事故工況下唯一可排出安全殼內熱量的系統，用于當一回路失去冷卻劑或安全殼內蒸汽管道破裂事故工況下使安全殼溫度和壓力保持在可承受的值，以保證安全殼的完整性。

本文主要針對M310機組調試、運行期間EAS系統出現的問題進行了分析，并就這些問題的處理方案給出了相關建議。

1 防止EAS系統氫氧化鈉污染換料水箱運行分析

M310機組調試、運行期間，偶爾發現，一回路鈉含量異常高，通過取樣濃度初步判斷，應該是EAS系統的氫氧化鈉進入到主回路中，為使水質合格，耗時耗力，給機組運行帶來諸多不便。

1.1 EAS125VR增加手輪

福清核電EAS125VR為氣動球閥，是化學添加劑貯存箱（EAS001BA）出口氫氧化鈉注入管線上的隔離閥。該閥門失電或失氣情況下會全開，無法做到可靠隔離。EAS定期試驗以及日常隔離工作中經常會遇到需要隔離EAS125VR的情況，如執行定期試驗驗證EAS001BA液位低信號關閉加藥閥門邏輯，此時需要關閉EAS125VR并上鎖防止換料水箱中的含硼水進入EAS001BA中;而該閥門失氣或者失電均會導致其全開，若EAS125VR無法做到可靠的隔離，將有可能導致硼酸進入EAS001BA中。

因此，目前已將EAS125VR改為帶手動裝置的氣動球閥，以實現閥門可靠隔離。通過實施改造，大大提高了閥門隔離的可靠性，有利于日常運行。

1.2 EAS125VR正常運行方式調整

設計上，在正常運行時，EAS125VR保持在開啟的狀態，在安噴啟動后，安噴信號將再次發送開啟命令，確保EAS125VR開啟。然而，當EAS125VR保持開啟時，從換料水箱吸水閥門內漏或未完全關閉的情況下，換料水箱的含硼水可能污染EAS001BA;另外，當EAS加藥泵啟動時，也有氫氧化鈉污染的風險。

因此，建議在正常運行時，EAS125VR保持在關閉的狀態，此時氫氧化鈉注入功能不會受到影響;而且EAS125VR是失氣全開閥門，緊急情況下也可以現場放氣并手輪開啟。

1.3 EAS125VR前增加手動隔離閥

為了防止閥門內漏可靠隔離EAS125VR，防止氫氧化鈉進入換料水箱，以及換料水箱含硼水進入EAS001BA，建議在EAS001BA的出口設置了一個手動隔離閥，這樣可以在試驗前通過關閉手動隔離閥來替代關閉EAS125VR，對增加的手動隔離閥進行行政管理以確保安全。

1.4 運行定期試驗時EAS加藥泵運行方式改進

根據流程，EAS加藥泵出口管線如果布置不當，當EAS加藥泵啟動時可能將流體打到EAS125VR一側，在進行定期試驗時可能進入換料水箱。EAS加藥泵每8小時運行20分鐘。因此，如果EAS加藥泵在運行時，此時進行EAS系統的定期試驗，使EAS注入泵啟動，由于泵的抽吸作用，也可能吸入氫氧化鈉，所以執行定期試驗時應注意，在試驗開始前，應確保試驗過程中EAS加藥泵不會啟動。

2 EAS系統疏水排氣閥封堵方式改進

設計上，EAS系統部分疏水排氣閥門現場被焊死。如此設計，存在的主要問題有：

（1）系統疏水、排氣困難，EAS疏水、排氣僅使用泵體和熱交換器處的疏水排氣閥;

（2）機組啟動時，對EAS安全殼地坑回路進行充水，使用的閥門均被焊死，每次大修都需要機械切割，重復切割焊接對管道有影響。

經過分析：

（1）這些閥門都處于低壓狀態，一道手動閥門應該可以完全密封住，且設計時充分考慮了EAS泵的汽蝕余量;

（2）正常情況下此處流體放射性不高，且可以通過閥門密封住。

因此，建議提出技改方案，將EAS系統上焊死的閥門改為法蘭連接。

3 增加安噴啟動后氫氧化鈉注入聯鎖信號

在一回路破口導致的安噴啟動后，需要向安噴溶液中注入氫氧化鈉，以中和硼酸使安全殼內設備免受腐蝕，減少氫氣的產生量和捕捉放射性碘，從而達到保護環境的目的。而當二回路出現破口時就無須向噴淋液中添加氫氧化鈉。因此在福清核電M310機組設計中，氫氧化鈉在安噴啟動5分鐘后開始投入，以便操縱員根據破口的性質決定是否投入，但是當安噴啟動后，操縱員忙于判斷狀態、執行事故規程、穩定機組狀態，5分鐘內判斷出破口位置，并采取措施避免氫氧化鈉投入，幾乎是不可能的。法國曾有多個核電站發生過誤噴淋時噴淋液混入氫氧化鈉事件，給電廠造成巨大經濟損失。

針對此問題，為了提高安噴信號啟動后的加藥功能的可靠性，建議作出如下改進：

（1）在EAS加藥啟動邏輯中增加安全殼放射性劑量高的聯鎖信號。只有該信號同步觸發后才驅動加藥閥開啟。信號為二取一，只要有一個KRT儀表觸發，就認為安全殼放射性劑量高;

（2）為了防止出現由于傳感器或邏輯處理回路故障而出現的拒動或誤動現象，在主控后備盤臺上分別增加手動啟動和閉鎖加藥功能的按鈕，啟動功能和閉鎖功能分別設置兩個按鈕，只有兩個按鈕同時觸發，啟動或閉鎖功能才生效，以防止誤動。

4 增加安全殼臨時噴淋功能

日本福島核事故后，為了進一步提高核電廠的安全性，各核電廠進行了系列改進項，包括一回路應急補水、二回路應急補水等，大大提升嚴重事故下緩解事故后果的能力。

當發生全廠斷電時，由于失去動力電源，EAS正常噴淋無法投入，安全殼壓力升高時，只有通過安全殼過濾排放來控制。為此，迫切需要增加手段來降低安全殼壓力，以應對嚴重事故下，一次側臨時注水流量控制不當或雙堆同時發生事故。

因此，可以考慮增設安全殼臨時噴淋，緊密結合目前的一回路應急注水路徑，一回路應急注水泵出口，一路可以向一回路應急注水，一路可以進行安全殼應急噴淋。當安全殼壓力達到設計壓力時，啟動臨時噴淋，通過一定流量向安全殼噴淋，持續一段時間，待壓力下降到一定水平即可停止。

作者簡介：王偉（1986-），男，湖北人，工學學士，工程師，從事核電廠運行。