谭正　林志亮

【摘 要】根据国外同行运行经验反馈和事故分析结果，M310堆型原有设计中存在发生意外硼稀释而导致堆芯熔化的潜在风险。核电厂误稀释事故发生频率较高且一旦发生造成的安全后果比较严重，方家山核电机组在设计方面考虑了误稀释的风险，并对这些风险采取了相应的措施。本文针对各种可能导致误稀释事故的原因以及方家山核电机组所采取的防误稀释措施进行了简要的分析和论述。

【关键字】误稀释；ADP；快稀释；慢稀释；行政隔离

中图分类号： F426.23；F426.61 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）08-0124-003

Mistakenly Dilution Of Fangjia Shan Nclear Power Plant

TAN Zheng LIN Zhi-liang

（CNNP Xiapu Nuclear Power CO.，Ltd.Ningde Fujian Province，Ningde Fujian 352000，China）

【Abstract】According to the operating experience feedback and accident analysis results from foreign counterparts， M310 type of reactor accidents exists in the original design of boron dilution leads the potential risk of a core melt. The accident frequency of misuse dilution is higher happens on nuclear power plant， and will cause the serious safety consequences. Fangjia Shan nuclear power plant considers the risk of misuse dilution in the design， and takes the appropriate measures for these risks. This thesis briefly analyse and discuss the probably causes of the diluted accident and the measures of Fangjia Shan nuclear power plant will take to prevent misuse.

【Key words】Mistakenly dilution； ADP； Rapid dilution； Slow dilution； Administrative segregation

1 背景介紹

根据法国核电站运行经验反馈和PSA分析，原有设计中存在着发生意外硼稀释而导致堆芯熔化的潜在风险。其假设条件为：

当厂变突然失电时，反应堆冷却剂泵停运，一回路强迫循环丧失，而由应急厂用设备母线LHA/B供电的RCV上充泵和REA泵仍可继续运行。此时，如果稀释未停止或进行稀释操作，就会因自然循环能力不足而在上充管线进入一回路的入口处形成低硼浓度的“水塞”又称“水团” ，同时随主泵轴封水的注入，也会在主泵泵壳内积聚低硼水。当外电源恢复，重新启动反应堆冷却剂泵时，就会将这些低硼水推入堆芯，从而快速引入正反应性，有可能造成反应堆超临界。为防止上述情况的发生，增加了防止快稀释反应性事故的保护措施。

在反应堆停堆状态下，若由于某些设备，如热交换器传热管破裂（RCV热交换器、主泵轴封水高压冷却器）和含低硼水或清水系统与一回路连接的阀门等泄漏，导致低硼水或清水进入一回路，缓慢地稀释了反应堆冷却剂硼浓度，向堆芯引入了正反应性，使反应堆重返临界。为防止上述情况的发生，增加了防止慢稀释反应性事故的保护措施。

2 防误稀释的改进措施

为了防止安全屏障被破坏，保证反应堆安全，针对上述两种假设条件，方家山核电机组吸取国内外同行的先进经验，分别增加了防止快稀释和慢稀释的改进措施。

2.1 防快稀释措施

2.1.1 控制逻辑方面：

1）建立一个防误稀释保护信号ADP（Anti-Dilution Protection）

已经进行的反应性事故研究表明：在一回路主泵停运的运行工况下，如果有一体积为硼浓度非常低的水和/或以m3数量级的冷水进入一回路的话，反应堆堆芯的后果将非常严重。所以，当以下3个信号同时存在时，产生ADP信号：

（1）RCP自然循环流量低──取自功率量程通道的P16信号。

该信号由功率量程通道的P16信号加延时而产生。其产生的机理是一回路的自然循环流量与反应堆的衰变热成正比。当反应堆从高功率状态下停堆后，在相当长的一段时间内，其衰变热维持在一个较高的水平，自然循环流量也相对较高。在经历了一段时间的衰变后，自然循环能力减弱。当反应堆从低功率水平向高功率水平过渡后，在功率水平到达一定水平并维持一段时间后，其停堆后的衰变热才能达到一定的水平。因此：

当反应堆功率降低到P16以下时，延时T1（5h37min）发出保护信号（如果功率降至P16以下，且在5h37min钟以内重新恢复功率至P16以上，则立即出发失去自然循环信号）；

当功率提升到高于P16时，延时T2切断保护信号。设定值为46h26min（第一循环除外），第一循环为88h32min。

（2）RCP强迫循环丧失──该信号取自RPR系统三个环路同时存在流量低信号或主泵停运信号。

（3）RRA未与RCP连接──该信号取自RRA/RCP吸入端隔离阀关闭位置限位开关（A列：RCP212VP或RRA001VP全关；B列：RCP215VP或RRA021VP全关）。

当RRA连接时，这个保护被闭锁，因为不管剩余余热多少，自然循环流量都不能均匀一回路，并且RRA连接之后可以利用RRA泵对主系统进行强迫循环。

当ADP信号生效时自动将RCV上充泵吸入口从容控箱切换到换料水箱。自动切换10min后，操纵员可以手动将上充泵入口切回容控箱，以免一回路被过分硼化。

2）RCP强迫循环丧失或RRA与RCP连接时，禁止稀释

如果一回路失去强迫循环（丧失强迫循环信号请见图2）或RRA接入（因为RRA的流动对RCP自然循环是起阻碍作用的），就不能保证补水与一回路水的混合，会在上充管线进入一回路的入口处和主泵的轴封注入处形成水团。

为防止在此情况下重新启动主泵对一回路造成快稀释，设置了自动保护信号：

（1）当RRA连接到RCP或者一回路失去强迫循环且正在进行稀释操作时，触发保护动作，停止并禁止稀释或手/自动补给；

（2）当RRA连接到RCP时，由于手/自动补给造成补给硼浓度不正常，此时触发保护动作，停止并禁止稀释或手/自动补给。

3）控制注入一回路的硼浓度

为了防止REA补给水硼浓度过低或异常，方家山核电机组设置了补给水硼浓度低报警，如图4所示：当一回路的补给水硼浓度低于2000ppm时，若计算的补给水硼浓度比一回路硼浓度低200ppm，同时REA系统处于补给工作状态，则发出补给水硼浓度低报警REA509KA。如果同时RRA处于接入到RCP的状态，则停止并禁止补水。

4）TEP返回容控箱管线在RCP强迫循环丧失時关闭

一回路失去强迫循环（失去强迫循环信号请见图2）时，不论RRA系统在什么状态下，TEP除气系统返回RCV管线的阀门1TEP053VP/2TEP054VP自动隔离，同时RCV030VP在自动模式下运行。

5）短周期报警

在中间量程中子通量测量柜中设置了一个阈值，在中子通量倍增时间小于18s时产生报警，同时产生C1信号闭锁控制棒的提升。

2.1.2 设备系统方面

保持RRA系统在2100ppm硼水加压下，即当RRA系统停运时，RRA泵入口连接到乏燃料水池，当PTR001BA打循环时，RRA泵入口连接到PTR001BA，RRA系统始终由硼浓度为2200±100ppm的硼水使其保持满水状态。

2.2 防慢稀释措施

为了防止慢速反应性事故，在源量程中子通量高紧急停堆信号生效时，产生如下自动动作：

A列：开启RIS012VP，然后关闭RCV033VP和RCV376VP

B列：开启RIS013VP，然后关闭RCV034VP和RCV375VP

为防止一回路被过份硼化，在RPR侧设置了一个1min的延时继电器。在上充泵吸入口从容控箱切换到换料水箱1min后，发出一指示灯信号，此时操纵员手动将上充泵吸入口切回容控箱。

3 防误稀释个人小建议

方家山核电机组防误稀释的技术措施、运行措施、管理措施都已经很全面到位，笔者才疏学浅，不能提出什么全面系统的改进措施，仅从以下方面提几个小建议：

（1）装设防水棚。为了防止火灾时在乏燃料厂房使用消防水导致乏燃料水池硼稀释，同时又解决在乏燃料厂房发生火灾时不得不使用消防水的情况，我们可以在在乏燃料水池周围设置导水槽，在乏燃料水池上方安装可移动（或者收合）防水棚， 使得洒落在乏燃料水池上方的消防水落在防水棚上面，再通过导水槽流进指定容器。同时，防水棚还可以起到防异物掉落到乏燃料水池中，取到防异物的作用，在要进行燃料操作时再将防水棚移走。

（2）操作票 “稀释风险“提示。在操作票风险分析中设立专门的“稀释风险“提示项，从而给隔离经理、操纵员及现场操作人员给出提示和警示，多重保护减少人因失误。

（3）阀门标牌标注。对于那些连接两个不同的系统，而这两个系统中的硼浓度又存在不相等情况的阀门，在阀门标牌中做出专门的“稀释”标注，从而提示操作者在开启阀门前要清楚阀门两侧硼浓度情况，考虑防误稀释的问题。

（4）大修清水源隔离。换料大修时，隔离所有硼浓度在2100ppm以下的清水源，如果需要使用这些水源，必须提出专门申请，经批准之后才能解除隔离，使用完后重新隔离。

（5）SG一二次侧压差报警。为了防止二回路的清水通过SG进入一回路，导致一回路硼稀释，可以设置专门的压差报警，当一二次侧压差小于一定值时发出报警。由于方家山核电机组采用DCS，所有要实现这个功能比较容易，但对于防误稀释的却可以取到一定的效果。

4 结语

发生误稀释事故的原因有很多，且在换料停堆到满功率运行期间的所有工况下都有可能发生，并可能形成比较严重的后果。虽然方家山核电机组采用了有各种不同措施来防止发生防硼误稀释事故，在设计中不但保留了常规压水堆核电站防硼误稀释的手段，并且针对法国核电站运行的经验反馈在设计中加入了很多改进措施。但是，作为运行人员特别是操纵员，仍然应该保持足够的警惕，实际工作中加强此类事故的学习，实际工作中严格按规程办事，严格执行运行技术规范和规程中的各项措施和要求，加强防范，确保方家山核电机组投运后安全稳定运行。

【参考文献】

[1]秦山核电站扩建项目（方家山核电工程）运行技术规范，中核核电工程有限公司，2010.

[2]李雷，张洪，肖岷.岭澳核电站硼稀释事故分析.Nuclear Power Engineering.2005年12月.

[3]秦山核电站扩建项目（方家山核电工程）不可控硼稀释事故导则 中国核动力设计研究院 2011年.

[4]张春明 张和林.压水堆核电厂硼稀释事故及预防改进措施.核安全，2004年，第02期.

[5]中国核电工程公司.方家山核电项目系统手册.

[6]一厂方家山1、2号机组操纵员应知应会.

[7]秦山核电站扩建项目（方家山核电工程）最终安全分析报告15.4章节.