M310及改进型机组运行阶段共性问题研究

王娅琦，陶书生，李世欣，尹宝娟，赵 力，张泽宇

(环境保护部核与辐射安全中心，北京 100082)

M310及改进型机组运行阶段共性问题研究

王娅琦，陶书生，李世欣，尹宝娟，赵 力，张泽宇

(环境保护部核与辐射安全中心，北京 100082)

M310及改进型机组在我国运行核电机组中占有重要比例，对其共性问题进行总结和梳理不仅有助于提高已建成核电厂的安全运行水平，也可对今后核电厂的设计、建造、运行提供帮助和指导。本文列出六条M310型机组共性问题的筛选准则，梳理出M310型核电厂设计类和运行类共性问题共46项，并给出了这些问题存在的方面和系统。对M310型机组的共性问题进行总结为核电厂的运行和监管提供有益的参考。

M310机组；共性问题；核电机组

截至2016年3月31日，我国运行的核电机组已有31台。其中，绝大部分是压水堆堆型，而在这些压水堆中，大部分是M310机组及其改进型。从最早引进的大亚湾1、2号机组到现在，改进型机组在我国已有20多年运行历史，积累了丰富的运行经验。

在长期的运行经验积累中也发现了M310型机组存在的诸多共性问题。这些问题不仅涉及技术规格书的不合理规定，如PTR乏燃料水池要求在净化期间也不能中断冷却；也涉及不合理的设计导致运行阶段安装、维修困难；还包括在运行中发现的设计时未曾考虑的系统间相互作用导致的缺陷等。这些共性问题普遍存在于M310型机组及其改进型机组中，其中一些已经找到完善的解决方案并在实施，也有一些在搜集、分析之中。共性问题的识别和解决不仅有助于提高已建成核电厂的安全运行水平，也可对今后核电厂的设计、建造、运行提供帮助和指导。

本文旨在通过建立M310型机组共性问题的筛选准则，梳理出M310及改进型机组存在的共性问题，并对其进行分类统计和分析，给后续M310机组共性问题研究提供依据和参考。从经验反馈的角度来看，对共性问题的识别分析并反馈有关单位，将有助于促进国内核电厂经验交流共享，从而提升核安全水平。

1 M310型机组共性问题筛选准则

根据相关审评和研究经验以及与运行核电厂的深入沟通，确定筛选M310共性问题如下准则：

1) 执照文件中没有明确说明的核电厂实际运行中的特殊情况。例如，技术规格书中要求在任何模式下不能中断乏燃料水池冷却，但在反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统(PTR)净化期间必须中断乏燃料水池冷却的问题;冷却剂流量超差问题。

2) 在核电厂运行阶段发现的与始发事件和缓解系统相关的不符合国家核安全局认可的规范和标准的问题。

3) 运行核电厂在运行阶段发现的潜在或实际导致始发事件发生或缓解系统失效的构筑物、系统和部件方面的缺陷。例如，锅炉效应是指加热处于关闭状态的闸阀上部阀腔空间内的介质，使阀腔压力异常升高，会使得阀板同时与两个阀座紧密接触，这样闸阀实际需求的开启力矩大于其电动头的设计值，严重情况下，这一压力升高可能超出闸阀的设计压力，从而使得闸阀无法开启或闸板出现变形而不能保证其密封性。

4) 运行核电厂中会潜在或实际导致始发事件发生或缓解系统失效的标识、人机界面等问题。

5) 在核电厂运行阶段发现的与设备相关的安装错误或布置不合理导致影响维修、运行和检查的情况。例如，国内多个M310改进型机组电厂均发生了EUF入口临时盲板试验后未拆除，影响EUF系统事故工况下安全功能的实现，违反了技术规范的要求；安全注入系统(RIS)阀门066/069VP存在维修需要拆除周围楼板的问题。

6) 外部自然环境例如气温、水温、恶劣天气引起运行核电厂的构筑物、系统和部件产生缺陷的问题。比如，全球气温升高以及恶劣气候的变化，电厂冷源取水的水温升高，导致重要厂用水系统(SEC)的设计最高温度限值可能被突破，从而潜在影响机组的安全。

2 M310型机组共性问题分类[1]

M310型机组的共性问题可分为两大类，一类是设计共性问题，另一类是运行共性问题。

2.1 设计共性问题

(1) 总体问题

(2) 堆芯

(3) 部件完整性

(4) 一回路及其相连系统

(5) 安全系统

(6) 电气和其他支持系统

(7) 仪表和控制系统

(8) 安全壳和其他构筑物

(9) 内部危害

(10) 外部危害

(11) 事故分析

2.2 运行共性问题

(1) 管理

(2) 运行

(3) 试验和维修

(4) 培训

(5) 应急准备(包括实物保护)

(6) 辐射防护

(7) 燃料贮存

(8) 废物管理

2.3 共性问题的发现来源

(1) 运行经验

(2) 与现行标准和实践的偏差

(3) 确定论或者概率论识别出的潜在薄弱环节

3 M310型机组共性问题统计

3.1 共性问题统计

结合国外机构对共性问题的研究成果[1]和电厂的实际调研情况，确定了M310型机组共性问题的筛选准则和分类方法，根据上述筛选准则和分类方法，初步梳理了国内M310运行核电厂的共性问题，并考虑国外核电厂运行共性问题的适用性，得出了M310核电厂运行阶段共性问题46项。值得说明的是，本文梳理的主要是核电厂发生的事件和定期安全审查纠正行动中存在的问题，而不涉及应急、安保等其他领域。表1给出了设计类共性问题23项，从问题存在的系统和方面看，安全系统的占比最大，约27%，一回路及相关系统和事故分析次之。从问题的来源看确定论或概率论分析的潜在薄弱环节和运行经验是识别共性问题的主要途径。表2给出了运行共性问题23项，试验和维修以及管理是这些问题存在的主要方面，且运行经验和与现行标准和法规的差异在问题来源中的占比较重。

表1 设计共性问题统计表

表2 运行共性问题统计表

3.2 共性问题举例

“锅炉效应”是一个M310机组存在的设计上的共性问题，问题来源是运行经验。

“锅炉效应”是指加热处于关闭状态的闸阀上部阀腔空间内的介质，使阀腔压力异常升高，会使得阀板同时与两个阀座紧密接触，这样闸阀实际需求的开启力矩大于其电动头的设计值，严重情况下，这一压力升高可能超出闸阀的设计压力，从而使得闸阀无法开启或闸板出现变形而不能保证其密封性(见图1)。[2]

图1 锅炉效应原理示意图Fig.1 the principle of boiler effect

每个M310及改进型机组有11个闸阀受锅炉效应影响而无法开启或密封性得不到保证：即核岛冷冻水系统安全壳内侧电动隔离阀(DEG 044VD)；反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统安全壳内侧排水手动隔离阀(PTRl45VB)；余热排出系统(RRA)与乏燃料水池冷却和处理(PTR)系统安全壳内侧连通手动隔离阀(PTR 022VB)[3]；余热排出系统出口电动隔离阀(RRA 014VP和RRA015VP)；冷端高压安全注水安全壳外侧电动隔离阀(RIS020VP)；安全注入系统热端低压安全注水安全壳外侧电动隔离阀(RIS063VP和RIS064VP)；化学容积控制系统上充管线安全壳外侧电动隔离阀(RCV048VP)；安全壳内的化学容积控制系统上充管线电动隔离阀(RCV050VP)；化学容积控制系统主泵密封回流安全壳内侧电动隔离阀(RCV088VP)。

针对“锅炉效应”共性问题，法国28个M310改进型机组中已有26个实施了改进。南非Koeberg核电厂分别于2005年和2006年完成了锅炉效应的改造。

国内某核电厂在2002年及2004年，乏燃料水池冷却和处理系统PTR022VB曾因锅炉效应使得闸板产生严重变形，导致其丧失密封性而且手动开启非常困难。对此，该核电厂开展了相关分析并进行了改造。改进流程分为五步：a)第一步，甄别需改进闸板阀；b)第二步，确定需改进的阀门类型； c)第三步，根据阀门的实际功能，确定潜在需改进的阀门；d)第四步，结合概率安全分析和技术经济分析最终确定所需改进的阀门；e)第五步，实施改进，基本原理是将阀门的阀腔卸压，使得阀腔内的压力恢复至阀门高压侧的压力。

4 结束语

核电机组共性问题的发生和发现都需要一个相对长的时间，随着核电厂运行时间的增长，共性问题的潜在风险会增加。本文建立的M310及改进型机组运行阶段共性问题的筛选准则，可为搜集已有及今后的M310机组共性问题提供标准，有助于监管当局、核电厂及相关单位对共性问题的识别和梳理。加强共性问题的研究和监督，做好预防，出现共性问题后，根据准则分类处理，及时做好解决方案和经验反馈，将提高核安全水平。

此外，本文识别出中国核电业界M310及改进型机组存在的46个共性问题，对确定监管重点、核电厂定期安全评价有积极的作用，是核电厂运行和监管不可多得的资料和参考。

[1] IAEA. IAEA-TECDOC-1044, Generic safety issues for nuclear power plants with light water reactors and measures taken for their resolution [R]. Vienna, Austria, 1998.

[2] 依岩. 试论核电厂闸阀的锅炉效应现象[J].核安全，2010,2:58-62.

[3] 王安.大亚湾核电站闸阀锅炉效应状况及其改进[J]. 核动力工程, 2006,27(4):64-67.

GenericSafetyIssuesforOperatingNuclearPowerPlantsofM310anditsAdvancedDesign

WANGYa-qi，TAOShu-sheng，LIShi-xin,YINBao-juan，ZHAOLi,ZHANGZe-yu

(Nuclear and Radiation Safety Center, Beijing 100082, China)

The M310 and its advanced nuclear power plant design occupies an important proportion in China’s operating NPPs. The summarizing and analyzing of the generic safety issues of M310 contributes to improve the safety operation level of operating NPPs. Furthermore, it will provide the guide for the NPPs’ design, construction, and operation hereafter. This paper lists 6 screening rules of the generic issues of M310, and presents 46 kinds of designing and operating generic issues and gives the existing aspects of the issues . The analysis and discussion of M310 and its advanced design NPP give the beneficial reference for the NPP operation and regulation.

M310 unit；generic safety issues, nuclear power plant

2017-03-20

王娅琦 (1987—)，女，河北人，工程师，硕士，现主要从事核安全审评

赵 力：zhaoli@chinansc.cn

TL48

A

0258-0918(2017)06-0902-06