失去重要厂用水的事故分析反冷及改进措施

刘慧银

【摘 要】重要厂用水对核电厂至关重要，核电厂若失去重要厂用水，就相当于失去最终热阱，设冷水系统将无法带走用户热量，将严重威胁核电厂的安全，本论文将对失去厂用水进行事故分析以及如何减轻该事故的后果。

【关键字】核电;厂用水;热量;失去

中图分类号： TL36 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）03-0178-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.073

An accident analysis of the loss of seawater

（Reverse cooling and improvement measures）

LIU Hui-yin

（China Nuclear Power Operation Management Co.，Ltd.，Haiyan Zhejiang 314300，China）

【Abstract】Important plant water is very important for nuclear power plant. Nuclear power plant if the loss of important plant water，is equivalent to losing the final heat trap.Cold water system will not be able to take away the heat，Will seriously threaten the safety of nuclear power plants。This paper will analyze the loss of water in the plant and how to reduce the consequences of the accident.

【Key words】Nuclear power; Seawater; Heat quantity; Lose

0 引言

近幾年，随着环境的变化，近海出现大量的水生物，易造成取水口堵塞，WANO分析了2004年以来发生的有关冷却水取水口堵塞的44起事件，其中84%的取水口堵塞是水生物造成的（海藻、水草和其他草类、贝类、水母、虾群、鱼和其他海洋生物）。由于取水口的堵塞造成核电厂失去重要厂用水，导致核电厂失去最终热阱，设冷水系统将无法带走用户热量，致使主泵、停冷泵等重要设备无法运转，将严重威胁核电厂的安全。

1 失去重要厂用水对秦山核电的影响

对于秦山核电厂机组，外来物入侵是可能发生取水口堵塞的最重要因素，其中主要以水中杂物和海生物为主。水中杂物的始发事件主要是内陆河流污染使水草大量生长，在内陆海道放水时进入海面影响海水系统运行。从秦山核电厂机组投入运行后的历史数据可见，影响机组运行的海水中的杂物主要是水葫芦，为南台头闸门放水引起。水葫芦在水中生长时间为每年5～10月，而南台头闸门放水时间一般在每年10月份秋雨期间，或者台风暴雨之后;每次放水后2～3天以后水葫芦将到达取水口区域。夏季是水草生长旺季，河道排放的大量水葫芦和生活垃圾聚集在海边，这些异物容易堵塞核电厂的取水口，引起循环冷却水流量下降，造成凝汽器真空恶化，导致机组被迫降功率，甚至停机停堆。

2 失去重要厂用水时应对措施

当失去重要厂用水时，应尽快恢复一列海水运行，使冷却恢复。以下为相应的应对措施：

2.1 用换料水箱水反冷设冷水

当出现取水口堵塞失去重要厂用水时，为了保证机组的安全，操作人员应通过换料水箱水来反冷设冷水。

利用换料水箱通过喷淋系统试验管线、安全壳喷淋泵和停冷热交换器等设备来冷却设冷水。

其原理为：喷淋泵从换料水箱吸水通过停冷热交换器反冷设冷水，由于换料水箱中的水温较低，反冷设冷水，再通过设冷热交换器冷却其他用户。

在切除不必要的设冷水热负荷同时，开始打通喷淋试验管线，启动喷淋泵，通过停冷热交换器用换料水箱的水反冷设冷水。操纵员在切除不必要的热负荷时速度要快，将设冷水热负荷及时降至基本热负荷（基本热负荷工况是假设操纵员很快切除不必要的热负荷并作好反冷准备的工况，这是一种理想工况），确保反冷的成功建立。

若反冷成功，应快速将机组通过蒸发器排气进行降温降压，冷却堆芯，使机组处于安全状态。

2.2 添加溶于水吸热物质

铵盐，由铵根离子和酸根离子构成的化合物，常温常压下是白色固态晶体，易溶于水，溶于水后大量吸热，常见的铵盐有硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸铵等等。

当出现取水口堵塞失去重要厂用水时，可以在设冷水中适当添加铵盐类物质，吸收设冷水中的热量，达到冷却设冷水的效果。

当失去重要厂用水时，设冷水系统将失去冷源，设冷水温度会逐渐升温，最后达不到冷却效果，威胁反应堆安全。设冷水系统有个缓蚀剂添加箱，这时可以通过缓蚀剂添加箱往设冷水添加铵盐类物质，铵盐类物质溶解于设冷水中开始吸热，带走设冷水的热负荷。

由于取水口堵塞，失去厂用水的时间将会持续很长一段时间，但铵盐类物质在水中的溶解度很有限的，短时间内可以冷却设冷水，但随着时间的增加，当铵盐类物质的溶解度达到上限时，就会出现结晶，无法达到吸热的效果;另外，由于铵盐类物质溶于水后可能发生其他的化学反应，会产生氨气等气体，若产生的气体量逐渐增大，就可能会导致设冷泵气蚀，无法正常运行，加剧了事故的损害程度。如何才能避免此类事情的发生呢？

当事故发生开始添加铵盐类物质时，打开各热交换器设冷水侧放气阀，始终保持有稳定的水流流出，流出的设冷水通过除盐水对波动水箱进行补水，以达到设冷水保持平衡状态。通过这种方法可以达到三种效果：

（1）当铵盐类物质溶于水后产生的气体会通过各热交换器放气阀逸出，去除设冷水中的气体，避免设冷泵出现气蚀的问题。

（2）当设冷水通过各热交换器放气阀流出时，除盐水对其补充，这样变相降低了铵盐类物质在设冷水中的溶解度，能达到持续长时间的添加铵盐类物质，保证冷却设冷水的连续性。

（3）当设冷水通过各热交换器放气阀流出时，流出的设冷水带走了部分设冷水的热量，又除盐水对其补充，起到了对设冷水的降温作用，总体来说，对带走设冷水热量，降低设冷水温度起到了积极作用。

2.3 增设一路冷却水源

根据电厂的设计，最终热阱为海水，设冷水来带走各用户的热负荷，而海水带走设冷水的热量，将热量传给大海，达到冷却各用户的目的。

由于设冷水的唯一冷源为海水，当发生取水口堵塞事件后，设冷水将失去最终冷源，导致无法带走各用户的热量，威胁机组安全。若此时还有一路冷源，就不会出现上述情况。

根据设计，海水通过设冷热交换器对设冷水进行冷却，若在海水管路上增设一路水源（消防水、生活水、化学水、工业水）。

根据设计，可以在设冷热交换器两道入口隔离阀之间增加备用水源，如何来增设备用水源？

（1）对海水管道进行变更，在冷热交换器两道入口隔离阀之间进行开口，此开口与消防水、生活水、化学水、工业水管网相连，然后进行焊接处理，在正常情况下，用海水对设冷水进行冷却，备用水源用隔离阀与之隔离;若出现失去重要厂用水时，可以关闭入口第一道隔离阀，打开备用水源隔离阀，使设冷热交换器与消防水等管网相连通，用消防水等对设冷水进行冷却，带走各用户的热量。

（2）在海水入口第二道隔离阀旁装设一个快速接头，当出现失去重要厂用水时，通过快速接头连接在海水入口第二道隔离阀上，将消防水等和海水管道相连，消防水流过设冷热交换器冷却设冷水，以达到冷却设冷用户的目的。

3 应对措施的优劣

（1）用换料水箱水反冷设冷水：该方法为核电厂在发生取水口堵塞失去重要厂用水时保护机组安全的唯一方法，其一来对操纵员的操作要求较高，需要操纵员非常熟悉各项操作，并和现场人员迅速配合完成各种操作，由于时间紧，操作量大，这就需要操纵员在平时培训时多加训练;二来过于依赖天气，气温过高，反冷的成功率较小。

（2）添加溶于水吸热物质：该方法较方便，实施起来迅速有效，但还存在一些问题：a、需要调研哪种铵盐类物质的吸热效果最好，需进行大量实验进行验证;b、铵盐类物质吸热量具体数值为多少，由此可以精确计算添加量;c、铵盐类物质对设备、管道等是否有腐蚀作用，若有如何防止其腐蚀问题;d、铵盐类物质的排放对环境是否存在影响。

（3）增设一路冷却水源：该方法如改造成功，将会增加一路备用水源，对机组的安全性能大大加强，但由于海水管道管径较粗，实施起来较为困难，需耗费大量工程，以及大量时间。且海水隔离阀较大，拆装快速接头难度较大，耗费时间长。

4 結束语

320MW机组失去重要厂用水系统，导致设冷水失去最终热阱，致使机组被迫降功率，甚至停机停堆将对反应堆安全存在重大威胁，通过上述方法可以将机组带入安全状态，保证反应堆始终处于稳定可控状态。