吳李興

(福清核電有限公司，福建 福清 350318)

“華龍一號(hào)”是自主化先進(jìn)三代核技術(shù)的代表，“華龍一號(hào)”機(jī)組采用了先進(jìn)的非能動(dòng)安全技術(shù)，在事故工況下，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急堆芯冷卻，以導(dǎo)出堆芯的衰變余熱，保證反應(yīng)堆的安全。非能動(dòng)安全系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化專設(shè)安全措施，減少人員干預(yù)而可能產(chǎn)生的誤操作，提高核電廠的固有安全性[1]。

1 系統(tǒng)概述

蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)(PRS)是華龍一號(hào)機(jī)組最主要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)之一。在發(fā)生全廠斷電事故工況下，或在喪失全部給水事故工況下，PRS系統(tǒng)投入運(yùn)行，通過蒸汽發(fā)生器(SG)以非能動(dòng)的方式導(dǎo)出堆芯余熱及反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)各設(shè)備儲(chǔ)熱，在72 h內(nèi)將反應(yīng)堆維持在安全狀態(tài)[2]。PRS非能動(dòng)安全技術(shù)的應(yīng)用，提高了系統(tǒng)安全性。

PRS系統(tǒng)設(shè)置三個(gè)系列，每個(gè)環(huán)路的蒸汽發(fā)生器二次側(cè)都設(shè)置一個(gè)非能動(dòng)余熱排出系列，每個(gè)系列按照反應(yīng)堆額定功率的0.5%設(shè)計(jì)(0.5%FP)，即15.3 MW。每個(gè)系列包括一臺(tái)應(yīng)急余熱排出冷卻器、兩臺(tái)應(yīng)急補(bǔ)水箱和一個(gè)換熱水箱以及必要的閥門、管道和儀表。

以1號(hào)蒸汽發(fā)生器系列為例，從蒸汽發(fā)生器出口的蒸汽管線上引出的PRS系統(tǒng)蒸汽管線貫穿安全殼后通過一臺(tái)常開的電動(dòng)隔離閥PRS101 VV，閥后分成兩個(gè)支路，一個(gè)支路連接應(yīng)急余熱排出冷卻器PRS101RF，另一個(gè)支路與兩臺(tái)應(yīng)急補(bǔ)水箱(PRS101BA和PRS102BA)連接，兩臺(tái)應(yīng)急補(bǔ)水箱上游共用一臺(tái)電動(dòng)隔離閥PRS108 VV，平時(shí)處于開啟狀態(tài)。PRS101RF和應(yīng)急補(bǔ)水箱下游各設(shè)置兩臺(tái)并聯(lián)的電動(dòng)隔離閥(PRS102/103 VL，PRS106/107 VD)，平時(shí)關(guān)閉狀態(tài)，PRS投入時(shí)開啟，冷凝水管線與蒸汽發(fā)生器給水管道相連，如圖1所示。

圖1 PRS系統(tǒng)示意圖(1號(hào)蒸汽發(fā)生器)Fig.1 PRS system diagram(NO.1 steam generator)

PRS系統(tǒng)投入時(shí)，打開應(yīng)急余熱排出冷卻器下游隔離閥PRS102 VL/103 VL，使SG1出口蒸汽經(jīng)PRS系統(tǒng)蒸汽管線進(jìn)入應(yīng)急余熱排出冷卻器PRS101RF的管側(cè)，蒸汽將熱量傳遞給換熱水箱后冷凝為水，返回蒸汽發(fā)生器二次側(cè)。應(yīng)急補(bǔ)水箱下游隔離閥PRS106 VD/107 VD在PRS啟動(dòng)信號(hào)延時(shí)60 s后自動(dòng)開啟，將應(yīng)急補(bǔ)水箱中的水注入蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，補(bǔ)償PRS運(yùn)行期間蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水位的降低。應(yīng)急補(bǔ)水箱水位低(定值2%)信號(hào)發(fā)出后，應(yīng)急補(bǔ)水管線的隔離閥PRS106 VD和107 VD以及應(yīng)急補(bǔ)水箱上游管線隔離閥PRS108 VD自動(dòng)關(guān)閉，以避免蒸汽旁通進(jìn)入補(bǔ)水箱[3]。

PRS的上述電動(dòng)隔離閥均為直流電動(dòng)閥，由72 h直流電源系統(tǒng)(ETE、ETF)供電，確保這些閥門在全廠失電事故后72 h內(nèi)能可靠動(dòng)作，確保PRS系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

2 正常運(yùn)行分析

2.1 系統(tǒng)狀態(tài)

在機(jī)組正常運(yùn)行和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下，PRS系統(tǒng)隔離不運(yùn)行，系統(tǒng)處于備用狀態(tài)。以1號(hào)蒸汽發(fā)生器對(duì)應(yīng)的系列為例，各設(shè)備狀態(tài)如下所示。

(1)蒸汽管線上隔離閥PRS101 VV和應(yīng)急補(bǔ)水箱上游隔離閥PRS108 VV處于開啟狀態(tài)；

(2)冷凝水管線的隔離閥PRS102、103 VL處于關(guān)閉狀態(tài)；

(3)應(yīng)急補(bǔ)水箱出口隔離閥PRS106/107 VD處于關(guān)閉狀態(tài)；

(4)換熱水箱的水位處于高水位到高高水位之間；

(5)換熱水箱內(nèi)的水溫不高于50 ℃；

(6)應(yīng)急余熱排出冷卻器必須處于可用狀態(tài)；

(7)應(yīng)急補(bǔ)水箱的水位處于高水位到高高水位之間。

對(duì)于應(yīng)急補(bǔ)水箱，最初的設(shè)計(jì)是：在反應(yīng)堆初始啟動(dòng)前，需要為應(yīng)急補(bǔ)水箱充水，水源為核島除鹽水系統(tǒng)(WND)，充水完成后，關(guān)閉補(bǔ)水管線隔離閥PRS151/152 VD，將應(yīng)急補(bǔ)水箱的補(bǔ)水接口用盲法蘭連接，如圖2所示。

圖2 應(yīng)急補(bǔ)水箱充水管線示意圖Fig.2 Schematic diagram of water supply pipeline of emergency make-up water tanks

正常運(yùn)行期間，應(yīng)急補(bǔ)水箱PRS101/102BA處于高水位到高高水位之間，保證足夠的水裝量，確保PRS投運(yùn)時(shí)，將足夠的水注入蒸汽發(fā)生器二次側(cè)，補(bǔ)償PRS運(yùn)行期間蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水位的降低。

2.2 存在的問題

2.2.1 水位監(jiān)視

每個(gè)應(yīng)急補(bǔ)水箱上設(shè)置了一塊液位計(jì)，并且僅設(shè)置低水位報(bào)警，無高水位報(bào)警，無高高水位報(bào)警。

鑒于PRS應(yīng)急補(bǔ)水功能的重要性，而設(shè)計(jì)上不考慮在正常運(yùn)行期間對(duì)應(yīng)急補(bǔ)水箱補(bǔ)水，若系統(tǒng)存在泄漏或系統(tǒng)誤動(dòng)，可能導(dǎo)致應(yīng)急補(bǔ)水箱水裝量不足，而此時(shí)無法觸發(fā)水位非高的報(bào)警，不能及時(shí)提示運(yùn)行人員。

一旦應(yīng)急補(bǔ)水箱液位降低至液位低定值(2%)以下，將觸發(fā)應(yīng)急補(bǔ)水箱進(jìn)出口閥門隔離，PRS系統(tǒng)的正常功能將無法保證。

改進(jìn)建議：設(shè)置非高水位報(bào)警，一旦應(yīng)急補(bǔ)水箱液位低于正常值，觸發(fā)報(bào)警，能夠提醒操縱員液位異常。

2.2.2 水位計(jì)配置

以1號(hào)蒸汽發(fā)生器對(duì)應(yīng)的系列為例，按照設(shè)計(jì)邏輯，當(dāng)應(yīng)急補(bǔ)水箱PRS101BA或PRS102BA任一水箱水位低(定值2%)，將觸發(fā)PRS106 VD/107 VD/108 VV關(guān)閉，如圖3所示。

圖3 PRS106 VD/107 VD/108 VV邏輯示意圖Fig.3 Logic of PRS106 VD/107 VD/108 VV

由于PRS101BA、PRS102BA各設(shè)置了一塊液位計(jì)，當(dāng)PRS104 MN與PRS105 MN任一液位計(jì)發(fā)生故障如儀表低漂，觸發(fā)PRS106 VD/107 VD/108 VV保護(hù)關(guān)閉，主控?zé)o法遠(yuǎn)程開啟，導(dǎo)致本環(huán)路的PRS應(yīng)急補(bǔ)水箱無法在PRS啟動(dòng)時(shí)向SG注水。

圖4 PRS106 VD/107 VD/108 VV修改后邏輯圖Fig.4 Suggested schematic diagram after logic modification of PRS106 VD/107 VD/108 VV

改進(jìn)建議：

方案1：對(duì)應(yīng)急補(bǔ)水箱增設(shè)液位計(jì)，每個(gè)應(yīng)急補(bǔ)水箱設(shè)置三塊液位計(jì)，改進(jìn)低液位觸發(fā)邏輯，由當(dāng)前的1/2運(yùn)算邏輯，調(diào)整為每個(gè)應(yīng)急補(bǔ)水箱2/3運(yùn)算后,再兩個(gè)水箱間1/2運(yùn)算。

方案2：保持原有設(shè)計(jì)的情況下，對(duì)每個(gè)應(yīng)急補(bǔ)水箱增設(shè)一臺(tái)就地液位計(jì)，當(dāng)遠(yuǎn)程液位計(jì)故障時(shí)，通過就地液位計(jì)核實(shí)應(yīng)急補(bǔ)水箱真實(shí)液位，給操縱員提供參考。當(dāng)PRS104 MN與PRS105 MN任一液位計(jì)發(fā)生故障，操縱員核實(shí)就地液位正常后，必要時(shí)可以手動(dòng)操作PRS106 VD/107 VD/108 VV，以確保PRS系統(tǒng)功能得到保障。

方案3：同時(shí)實(shí)施方案1和方案2，既改進(jìn)液位計(jì)邏輯(增加遠(yuǎn)程液位計(jì))，也增加就地液位計(jì)。實(shí)現(xiàn)邏輯變更，同時(shí)保證就地可監(jiān)測(cè)。

2.2.3 充水水源

(1)初始設(shè)計(jì)的問題

PRS系統(tǒng)應(yīng)急補(bǔ)水箱充水水源為核島除鹽水系統(tǒng)(WND)，與二回路水質(zhì)如pH存在較大的差別，一旦應(yīng)急補(bǔ)水箱投入向蒸汽發(fā)生器注水，將導(dǎo)致二回路水質(zhì)受影響。

改進(jìn)建議：更換充水水源，采用與二回路水質(zhì)一致的水源對(duì)應(yīng)急補(bǔ)水箱供水，如常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)(WCD)、啟動(dòng)給水系統(tǒng)(TFS)、凝結(jié)水抽取系統(tǒng)(TFE)或輔助給水系統(tǒng)(TFA)等。

在該問題提出后，設(shè)計(jì)院認(rèn)識(shí)到原充水水源設(shè)計(jì)存在問題。在最新的圖紙中，應(yīng)急補(bǔ)水箱水源已經(jīng)改變，現(xiàn)在為TFA系統(tǒng)。

圖5 應(yīng)急補(bǔ)水箱充水管線示意圖(改進(jìn)后)Fig.5 Schematic diagram of water supply pipeline of emergency make-up water tanks (after improvement)

(2)水源改TFA后的風(fēng)險(xiǎn)

改TFA系統(tǒng)向PRS充水仍然存在如下問題。

1)TFA泵壓頭較高(一般情況下均大于10 MPa)，高于PRS系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力8.5 MPa，故PRS系統(tǒng)存在超壓的風(fēng)險(xiǎn)。所以，使用TFA系統(tǒng)對(duì)PRS系統(tǒng)充水時(shí)，應(yīng)節(jié)流控制，充水流量盡量小。

2)TFA系統(tǒng)作為專設(shè)安全設(shè)施系統(tǒng)，額外承擔(dān)對(duì)PRS系統(tǒng)應(yīng)急補(bǔ)水箱充水功能，其專設(shè)安全設(shè)施的功能受到影響，如導(dǎo)致TFA系統(tǒng)水池水裝量下降，使其安全功能受影響。

3)TFA泵壓頭較高，在某些情況下TFA泵啟動(dòng)，若PRS應(yīng)急補(bǔ)水管線閥門被誤開啟，很容易造成PRS系統(tǒng)超壓。

4)PRS應(yīng)急補(bǔ)水箱充水管線閥門為常關(guān)閥門，啟動(dòng)TFA泵后，閥門前后壓差大的情況下可能無法開啟；而一旦先將充水管線的常關(guān)閥門開啟再啟動(dòng)TFA泵，有可能造成PRS系統(tǒng)超壓。

改進(jìn)建議：將PRS系統(tǒng)應(yīng)急補(bǔ)水箱充水水源單路TFA改為兩路供水——輔助給水系統(tǒng)(TFA)和常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)(WCD)。在機(jī)組停運(yùn)階段的低狀態(tài)，使用常規(guī)島除鹽水分配系統(tǒng)(WCD)向PRS應(yīng)急補(bǔ)水箱充水；保留TFA向PRS補(bǔ)水手段，在高狀態(tài)下利用TFA壓頭能實(shí)現(xiàn)向PRS補(bǔ)水。此外，需要對(duì)PRS應(yīng)急補(bǔ)水箱充水管線的閥門實(shí)施行政隔離，防止人為誤操作，避免PRS系統(tǒng)超壓。

2.2.4 水位異常降低后的補(bǔ)水

應(yīng)急補(bǔ)水箱主要功能是用于PRS系統(tǒng)運(yùn)行期間向蒸汽發(fā)生器注水，其容積設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)為：能夠補(bǔ)充主蒸汽隔離閥關(guān)閉前損失的蒸汽量、事故初期由大氣旁路釋放閥釋放的蒸汽量以及PRS系統(tǒng)運(yùn)行期間由于蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水密度變化引起的水體積減小。

在反應(yīng)堆初始啟動(dòng)前，需要為應(yīng)急補(bǔ)水箱充水，充水完成后，關(guān)閉補(bǔ)水管線隔離閥，原有設(shè)計(jì)上并未考慮正常運(yùn)行期間對(duì)應(yīng)急補(bǔ)水箱進(jìn)行補(bǔ)水。

但是，在某些情況下，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)急補(bǔ)水箱液位低于要求值，如：PRS系統(tǒng)意外動(dòng)作、應(yīng)急補(bǔ)水管線泄漏、蒸汽管線泄漏等。

若在正常運(yùn)行期間，需要對(duì)應(yīng)急補(bǔ)水箱補(bǔ)水?？赡艿姆桨溉缦滤?。

方案1：將PRS系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生器隔離，啟動(dòng)輔助給水泵，對(duì)應(yīng)急補(bǔ)水箱補(bǔ)水。

方案2：將機(jī)組后撤至不需要PRS系統(tǒng)的狀態(tài)，即蒸汽發(fā)生器退出的狀態(tài)(模式4及更低的狀態(tài))，消除故障，再對(duì)應(yīng)急補(bǔ)水箱進(jìn)行充水。

3 系統(tǒng)誤動(dòng)作分析

PRS系統(tǒng)誤投入事故可能由操縱員誤動(dòng)作、誤信號(hào)或隔離閥誤開啟引起。PRS系統(tǒng)誤投入將導(dǎo)致建立通過蒸汽發(fā)生器、蒸汽管道、二次側(cè)余熱排出熱交換器和冷凝水管道的自然循環(huán)流道。

該事故引起的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)升溫后果可以被汽輪機(jī)事故停機(jī)所包絡(luò)。該事故引起的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)降溫速率和幅度遠(yuǎn)低于蒸汽系統(tǒng)管道破裂事故，因此該事故所引起的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)降溫過程中的堆芯最小DNBR可以被蒸汽系統(tǒng)管道破裂事故的值所包絡(luò)。

從事故分析的角度，PRS系統(tǒng)誤動(dòng)作能夠被其他事故所包絡(luò)，本章將著重分析正常功率運(yùn)行期間PRS誤動(dòng)作后對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響，以及運(yùn)行人員響應(yīng)時(shí)的關(guān)注內(nèi)容。

3.1 邏輯動(dòng)作

3.1.1 啟動(dòng)邏輯

PRS系統(tǒng)可在下述兩種事故工況下由自動(dòng)信號(hào)觸發(fā)啟動(dòng)。

(1)全廠斷電事故且輔助給水系統(tǒng)(TFA)汽動(dòng)泵系列失效。在這種假想事故發(fā)生后，反應(yīng)堆冷卻劑泵停運(yùn)，反應(yīng)堆自動(dòng)停堆，同時(shí)蒸汽發(fā)生器給水全部喪失。

(2)正常給水(TFM)或啟動(dòng)給水系統(tǒng)(TFS)喪失，隨后輔助給水系統(tǒng)(TFA)未能啟動(dòng)；或者正常給水系統(tǒng)不可用情況下，輔助給水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中喪失。

針對(duì)上述兩種事故，PRS系統(tǒng)在以下信號(hào)全部出現(xiàn)后自動(dòng)投入運(yùn)行：(1)一臺(tái)SG水位低低出現(xiàn)8 min并延遲45 s，或一臺(tái)SG水位低低且同一臺(tái)SG給水流量低，并延遲45 s；(2)三臺(tái)SG輔助給水總流量低；(3)三臺(tái)SG水位低三。邏輯簡(jiǎn)圖如圖6所示。

圖6 PRS啟動(dòng)邏輯示意圖Fig.6 PRS startup logic

3.1.2 動(dòng)作邏輯

根據(jù)目前的邏輯設(shè)計(jì)，PRS啟動(dòng)信號(hào)，分別送往TSM/TFA/PRS。

根據(jù)邏輯，PRS啟動(dòng)信號(hào)觸發(fā)以下動(dòng)作。

(1)對(duì)TSM系統(tǒng)，隔離主蒸汽管線：關(guān)閉主蒸汽隔離閥TSM001/002/003 VP、關(guān)閉主蒸汽隔離閥旁路閥TSM140/141/142 VV、關(guān)閉蒸汽管線疏水閥TSM130/230/330 VL。

(2)對(duì)TFA系統(tǒng)，將主蒸汽向TFA汽動(dòng)泵供汽管線隔離：保護(hù)關(guān)閉TFA081 VV。

(3)對(duì)PRS系統(tǒng)，投入PRS應(yīng)急補(bǔ)水箱和冷凝水管線：A列動(dòng)作保護(hù)開啟PRS102 VL/202 VL/302 VL，延時(shí)60 s保護(hù)開啟PRS106 VD/206 VD/306 VD；B列動(dòng)作保護(hù)開啟PRS103 VL/203 VL/303 VL，延時(shí)60 s保護(hù)開啟PRS107 VD/208 VD/308 VD。

3.2 影響分析

3.2.1 主蒸汽隔離閥關(guān)閉

在正常功率運(yùn)行期間，主蒸汽隔離閥保持開啟狀態(tài)，以保證蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽送往包括汽輪機(jī)在內(nèi)的各個(gè)下游用戶。

若在功率運(yùn)行時(shí)，三個(gè)主蒸汽隔離閥均突然關(guān)閉，主要事件序列如下所示。

(1)主蒸汽隔離閥關(guān)閉，主蒸汽流量驟降，主蒸汽壓力上升；

(2)對(duì)一回路排熱能力不足，穩(wěn)壓器壓力升高，穩(wěn)壓器壓力高或超功率ΔT觸發(fā)反應(yīng)堆停堆、汽機(jī)停機(jī)；

(3)蒸汽發(fā)生器因水位壓縮而降低，SG水位降低至-1.26 m，觸發(fā)反應(yīng)堆停堆、汽機(jī)停機(jī)；

(4)主蒸汽壓力升高，蒸汽排大氣系統(tǒng)(TSA)大氣釋放閥開啟；

(5)輔助給水泵啟動(dòng)，向蒸汽發(fā)生器供水；

(6)狀態(tài)趨于穩(wěn)定后，通過調(diào)節(jié)TSA導(dǎo)出一回路熱量，可將機(jī)組維持熱停堆或冷卻后撤。

3.2.2 TFA汽動(dòng)泵供汽管線隔離

正常功率運(yùn)行情況下，PRS系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)導(dǎo)致TFA081 VV保護(hù)關(guān)閉，TFA系統(tǒng)汽動(dòng)泵自TSM進(jìn)汽被隔離，TFA系統(tǒng)兩臺(tái)汽動(dòng)泵不可用。因TFA系統(tǒng)電動(dòng)泵仍然可用，故PRS系統(tǒng)誤啟動(dòng)對(duì)TFA系統(tǒng)的影響是導(dǎo)致機(jī)組安全裕度降低，對(duì)于機(jī)組狀態(tài)無直接影響。

3.2.3 PRS系統(tǒng)投入

正常功率運(yùn)行情況下，PRS系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)觸發(fā)PRS系統(tǒng)應(yīng)急補(bǔ)水箱出水閥開啟，以及熱交換器冷凝水閥門開啟，PRS管線與主給水管線連通。而此時(shí)主給水泵在運(yùn)行，主給水泵出口壓頭(近似，可能有一些管線壓降損失)若高于PRS系統(tǒng)向蒸汽發(fā)生器注水壓頭，則PRS系統(tǒng)并未向蒸汽發(fā)生器注水成功。針對(duì)主給水泵出口壓頭是否會(huì)高于PRS注水壓頭，分析如下所示。

正常運(yùn)行期間，主給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)保證水汽壓差(主給水母管與主蒸汽母管之間的壓差)實(shí)測(cè)值與整定值一致，那么在穩(wěn)態(tài)時(shí)，主給水母管壓力必然高于主蒸汽壓力，而PRS系統(tǒng)與蒸汽發(fā)生器蒸汽側(cè)相通，即PRS系統(tǒng)壓力低于主給水母管壓力，那么在這種情況下，開啟PRS系統(tǒng)向蒸汽發(fā)生器注水閥后，并無水實(shí)際向蒸汽發(fā)生器注入。

PRS啟動(dòng)信號(hào)觸發(fā)主蒸汽隔離后，水汽母管壓差實(shí)測(cè)值不能代表主給水母管壓力與蒸汽發(fā)生器出口蒸汽壓力值，并且該水汽壓差實(shí)測(cè)值會(huì)是一個(gè)較大的值，并遠(yuǎn)大于整定值，于是主給水泵轉(zhuǎn)速會(huì)不斷降低，直至最低轉(zhuǎn)速。主給水泵轉(zhuǎn)速控制原理如圖7所示。

圖7 主給水泵轉(zhuǎn)速控制原理圖Fig.7 Speed control schematic diagram of main feed water pump

由于主給水泵轉(zhuǎn)速降低，于是主給水泵出口壓頭下降，當(dāng)壓力降到PRS系統(tǒng)壓力時(shí)，PRS系統(tǒng)開始向蒸汽發(fā)生器注水。注水對(duì)反應(yīng)堆的影響類似于輔助給水進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，造成對(duì)一回路的冷卻。

由于主給水泵轉(zhuǎn)速降低，而導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器供水不足，造成蒸汽發(fā)生器水位低，進(jìn)而引起TFA泵啟動(dòng)，當(dāng)TFA泵啟動(dòng)后，主給水母管壓力升高，又會(huì)導(dǎo)致PRS應(yīng)急補(bǔ)水箱及冷凝水無法注入蒸汽發(fā)生器，此時(shí)實(shí)際上PRS系統(tǒng)機(jī)組運(yùn)行不造成實(shí)質(zhì)影響。在這種情況下，操縱員應(yīng)及時(shí)將PRS系統(tǒng)隔離，使用TFA/TSA系統(tǒng)導(dǎo)出堆芯余熱。

3.3 誤啟動(dòng)后的恢復(fù)

雖然PRS誤啟動(dòng)可以被其他事故所包絡(luò)，但目前無專門針對(duì)PRS誤啟動(dòng)的規(guī)程，在事故中若無明確的規(guī)程指導(dǎo)如何隔離PRS系統(tǒng)。

按照前文的分析，功率運(yùn)行時(shí)，PRS系統(tǒng)誤啟動(dòng)將觸發(fā)反應(yīng)堆停堆。停堆后，運(yùn)行人員將進(jìn)入SEOP規(guī)程——E0(停堆或安注)，以確認(rèn)電廠的自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作正確，并評(píng)價(jià)電廠狀況并確定合適的最佳恢復(fù)規(guī)程。然而，當(dāng)前的E0規(guī)程中并未考慮由于PRS誤啟動(dòng)而引起反應(yīng)堆停堆，缺少對(duì)PRS系統(tǒng)狀態(tài)確認(rèn)和隔離的內(nèi)容，規(guī)程無法準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)由于PRS誤啟動(dòng)而造成的停堆。

改進(jìn)建議：一方面，應(yīng)修改E0規(guī)程，加入PRS系統(tǒng)是否啟動(dòng)的判斷，以便有效識(shí)別停堆原因，并引導(dǎo)下一步工作；另一方面，應(yīng)該編寫PRS系統(tǒng)隔離的規(guī)程，以指導(dǎo)操縱員及時(shí)、正確隔離PRS系統(tǒng)。

隔離PRS系統(tǒng)的操作規(guī)程至少應(yīng)包括以下三點(diǎn)。(1)復(fù)位PRS啟動(dòng)信號(hào)；(2)關(guān)閉PRS系統(tǒng)閥門；(3)根據(jù)需要恢復(fù)PRS啟動(dòng)信號(hào)動(dòng)作的TSM/TFA系統(tǒng)設(shè)備。需關(guān)閉的PRS系統(tǒng)閥門如表1所示。

表1 隔離PRS系統(tǒng)閥門列表Table 1 List of the valves for PRS isolation

隔離PRS系統(tǒng)后，需進(jìn)一步考慮的問題——機(jī)組狀態(tài)穩(wěn)定后如何對(duì)PRS系統(tǒng)補(bǔ)水，這一點(diǎn)在前文2.2.4節(jié)中已做過分析。在目前的規(guī)程文件中無相關(guān)內(nèi)容，需要明確。

3.4 避免PRS誤啟動(dòng)

正常運(yùn)行期間，除了PRS信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)致系統(tǒng)啟動(dòng)，也有可能由于機(jī)組狀態(tài)的變化引起了觸發(fā)PRS動(dòng)作信號(hào)條件滿足而導(dǎo)致PRS啟動(dòng)。特別要注意的是，機(jī)組下行期間，對(duì)蒸汽發(fā)生器排空過程中，將會(huì)出現(xiàn)SG水位低且無給水流量的情況，這將觸發(fā)PRS啟動(dòng)信號(hào)。此時(shí)PRS啟動(dòng)雖不會(huì)引起機(jī)組大的瞬態(tài)，但導(dǎo)致排空蒸汽發(fā)生器工作被影響。

建議：在機(jī)組下行期間，對(duì)蒸汽發(fā)生器排水前，需要實(shí)施臨時(shí)控制變更，閉鎖PRS系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)，以避免PRS啟動(dòng)帶來不必要的干擾；或者對(duì)PRS自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)增設(shè)手動(dòng)閉鎖的手段，如圖8所示。目前的規(guī)程中無相關(guān)內(nèi)容。

圖8 增加手動(dòng)閉鎖邏輯示意圖Fig.8 After added manual locking logic diagram

4 事故運(yùn)行分析

4.1 蒸汽發(fā)生器的隔離

由于PRS系統(tǒng)的存在，相對(duì)于M310機(jī)組，“華龍一號(hào)”機(jī)組事故中的控制相應(yīng)發(fā)生了一些變化。最明顯的如發(fā)生蒸發(fā)器傳熱管損壞(SGTR)事故、主蒸汽管線破裂事故時(shí)，需要隔離故障蒸汽發(fā)生器。在原有的設(shè)計(jì)中，對(duì)蒸汽發(fā)生器隔離操作未考慮隔離PRS系統(tǒng)，這將導(dǎo)致故障蒸汽發(fā)生器隔離不完整。

對(duì)此，我們分析到隔離故障蒸汽發(fā)生器不完整的問題，并提出了建議：加入隔離PRS系統(tǒng)的操作。該建議得到設(shè)計(jì)院采納。

目前，“華龍一號(hào)”機(jī)組SEOP規(guī)程中涉及需隔離PRS系統(tǒng)的規(guī)程如表2所示。

表2 涉及需隔離PRS系統(tǒng)的SEOP規(guī)程列表Table 2 List of SEOP procedures involving PRS system to be isolated

事故中若要完整隔離故障蒸汽發(fā)生器，主要涉及的動(dòng)作如下：主蒸汽隔離閥、主蒸汽旁路隔離閥、主蒸汽疏水閥、汽動(dòng)輔助給水泵供汽閥、大氣排放隔離閥、輔助給水調(diào)節(jié)閥、輔助給水電動(dòng)隔離閥、排污隔離閥、PRS系統(tǒng)閥門、主給水隔離閥、主給水旁路隔離閥。

存在的問題：隔離故障蒸汽發(fā)生器相關(guān)PRS系統(tǒng)閥門后，若觸發(fā)PRS啟動(dòng)信號(hào)，將導(dǎo)致故障蒸汽發(fā)生器隔離被破壞。

改進(jìn)建議：對(duì)PRS自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)增設(shè)手動(dòng)閉鎖的手段，在需要隔離蒸汽發(fā)生器時(shí)，將PRS自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)閉鎖，在需要啟動(dòng)PRS系統(tǒng)時(shí)，通過手動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)。此外，實(shí)施PRS自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)增設(shè)手動(dòng)閉鎖的手段，也可作為3.4節(jié)機(jī)組下行時(shí)防止PRS誤啟動(dòng)的防范措施。

4.2 SEOP規(guī)程分析

除了4.1節(jié)中提出的蒸汽發(fā)生器隔離的問題外，在SEOP規(guī)程中還存在其他一些問題。

某些情況不希望RPS啟動(dòng)，但由于PRS自動(dòng)信號(hào)可能導(dǎo)致其啟動(dòng)。因而應(yīng)考慮對(duì)PRS自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)增設(shè)手動(dòng)閉鎖的手段。如所有蒸汽發(fā)生器不可控泄壓(E51)規(guī)程，若規(guī)程入口為E05(再診斷)，三臺(tái)蒸汽發(fā)生器液位均低于-1.44 m，根據(jù)規(guī)程要求，操縱員將三臺(tái)蒸汽發(fā)生器輔助給水流量減小至要求6 m3/h，隨后蒸汽發(fā)生器水位繼續(xù)降低，直到三臺(tái)蒸汽發(fā)生器水位均小于-1.62 m，將觸發(fā)PRS啟動(dòng)信號(hào)。類似的問題在其他規(guī)程如堆芯冷卻惡化響應(yīng)(F21)、堆芯冷卻不足響應(yīng)(F22)規(guī)程中也存在。

另外，某些規(guī)程中PRS動(dòng)作后的狀態(tài)恢復(fù)不完整。例如在失去二次側(cè)熱阱(F31)規(guī)程中，恢復(fù)TFA汽動(dòng)泵前僅開啟了主蒸汽供汽閥門TSM127/128/129 VV，但未要求開啟PRS信號(hào)關(guān)閉的TFA081 VV(進(jìn)汽總管上的閥門)。故當(dāng)PRS啟動(dòng)信號(hào)已復(fù)位或閉鎖的情況下，在恢復(fù)TFA汽動(dòng)泵前，增加操作步驟——開啟TFA081 VV。

5 結(jié)論

華龍一號(hào)機(jī)組增加的PRS系統(tǒng)，雖然能夠有效緩解全廠失電及喪失全部給水事故，但PRS系統(tǒng)在正常運(yùn)行配置及邏輯設(shè)計(jì)存在不足，以及電廠事故運(yùn)行時(shí)由于新增該系統(tǒng)而引入了其他控制影響。通過論證分析發(fā)現(xiàn)，PRS系統(tǒng)應(yīng)急補(bǔ)水箱的補(bǔ)水水源設(shè)計(jì)不足，應(yīng)急補(bǔ)水箱水位監(jiān)視和動(dòng)作邏輯的不足；事故情況下，存在一些問題：蒸汽發(fā)生器隔離缺少隔離PRS系統(tǒng)而不完整，缺少?gòu)?fù)位PRS啟動(dòng)信號(hào)操作使后續(xù)恢復(fù)TFA/TSC等受影響，PRS啟動(dòng)信號(hào)可能無法復(fù)位而導(dǎo)致控制困難，事故控制中可能觸發(fā)不必要的PRS啟動(dòng)。

論文主要的建議包括三方面：一是改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建議增設(shè)應(yīng)急補(bǔ)水箱水源、增加應(yīng)急補(bǔ)水箱水位監(jiān)測(cè)手段和改進(jìn)水位動(dòng)作邏輯等；二是建議完善程序主要是SEOP規(guī)程，增加復(fù)位PRS信號(hào)的操作；三是建議邏輯改造，增加PRS閉鎖信號(hào)，避免不必要的PRS啟動(dòng)。從而達(dá)到降低PRS誤啟動(dòng)概率和啟動(dòng)后對(duì)機(jī)組影響，同時(shí)增加了可操作性的效果。