三门核电非能动安全壳冷却系统异常工况分析

毛彬

三门核电有限公司运行处 浙江台州 317112

1 概述

非能动安全壳冷却系统（PCS）是机组核安全相关系统，主要执行安全壳热量排出、乏燃料水池装量补给和保护系统参数监测的功能。通过对系统运行期间可能存在的异常工况进行分析，提出相应的人员和设备的应对措施，确保满足技术规格书规定的运行限制条件，从而确保电站安全运行。

2 系统异常工况

2.1 系统误动作

非能动安全壳冷却系统误动作会将冷却水排至安全壳外表面，带走安全壳热量。这回导致安全壳内压力降低，降低的具体数值取决于环境温度和安全壳再循环冷却系统（VCS）对该瞬态的响应情况。一旦窄量程安全壳压力仪表监测到安全壳低2压力，将发出报警并触发安全壳空气过滤系统（VFS）真空卸压系统以减小安全壳内外的压差。操纵员判断依据为：任一PCS隔离阀泄漏报警、四个安全壳压力通道中的任何一个低报或四个冷却水流量通道的任一个流量指示。本事件的操纵员动作包括：

（1）确认是误启动，包括核实安全壳和反应堆冷却剂系统（RCS）的状态。

（2）关闭非能动安全壳冷却水箱（PCCWST）排水管上的隔离阀以终止冷却水流量。

（3）根据技术规格书的要求，确定是否打开VFS隔离阀以增加安全壳压力。

（4）根据技术规格书规定，恢复PCCWST水位。

2.2 再循环加热器失效

一旦再循环加热器或自动调温控制不可用，仍有足够的时间确保PCCWST水温不会降低到最低限值。再循环加热器和自动调温控制元件都布置在辅助厂房内并且能快速修理。厂内应有备用的加热器内部零件避免在需要恢复运行时延误时间。一旦再循环加热器在一段时间内不可运行，则可由非能动安全壳冷却辅助水箱（PCCAWST）、除盐水系统（DWS）或厂外水源利用冲排模式维持PCCWST的最低允许温度。

操纵员可以根据以下仪表判断加热器是否失效，并监测加热器失效后的异常运行状态：冗余的PCCWST水温仪表、一个PCCAWST水温仪表和再循环加热器出口温度仪表、流量仪表[1]。

2.3 水箱液位异常

两个窄量程液位仪表和两个宽量程液位仪表持续监测PCCWST的液位，并在主控室指示和/或报警。

两个窄量程液位变送器提供高、低液位报警，用于系统异常运行的早期报警。低1报提醒操纵员冷却水量减少，应启动PCCAWST向水箱补水。低2报警提醒操纵员PCCWST水位达到技术规格书要求的限值，液位必须按技术规格书要求恢复。高报表明PCCWST内的水即将溢流到生产废水系统（WWS）。溢流是非安全有关的。

如果某个事故导致PCCWST宽量程液位仪表发出排空报警，操纵员应采取必要操作由PCCAWST向PCCWST补水以确保有持续的PCS冷却流量。操纵员还可以采取以下操作：从DWS或消防系统（FPS）这些厂内水源向PCCWST补水或直接将水输送到分水斗，也可以从盲板法兰接口接入厂内外水源。

2.4 水箱温度异常

PCCWST的水温由冗余的温度变送器连续监测，并在主控室指示和报警。PCCWST具有足够的容量，可以保证加热器失效后水箱在极端低温外部环境下72小时内不结冰。PCCWST水温带自动调温控制元件监测入口水温并控制加热器以维持PCCWST水温高于最低值。低温指示表面再循环加热器或温度控制系统失效，此时要求操纵员注意维持水箱温度高于技术规格书的限制4.4℃。接收到低温报警后，操纵员应检查下游的温度探测器、加热器电流或加热元件电阻来判断加热器的可运行性[2]。

PCCAWST的水温由一个温度传感器连续监测，在主控室指示和低报。温度通道也控制水箱内部加热器，该加热器和水箱保温层能维持水箱温度足够高。水箱的保温层能保证加热器失效时维持水箱7天内不结冰。厂内应备有加热器元件和控制件厂用的更换部件以便快速修理。

2.5 再循环流量异常

再循环管路的流量变送器连续监测再循环水流量，并在主控室指示和报警。再循环泵降级或失效、阀门误关或管线堵塞都会减小再循环流量，从而触发低流量报警，并控制泵脱扣。操纵员应校正阀位或清理堵塞或将另一台泵投入运行，并修理或更换失效的泵。正常情况下，PCCWST的水化学特性和温度可以维持相当长的时间，因此，再循环系统的维护具有足够的时间，对再循环系统的隔离没有限制。但是，当PCCWST水温接近技术规格书限值或PCS用于长期安全壳或乏燃料水池冷却时，不能隔离再循环系统。这些情况下，需要立即使用再循环泵。由于两台再循环泵是冗余的，因此其中一台泵可以停运、维修或更换，同时能保证再循环系统维持运行。

2.6 隔离阀泄漏

PCCWST隔离阀下游桥管上设有冗余的液位传感器，用于探测阀门的泄漏。两根并联排水管线之间的桥管用于收集所有隔离阀的任何泄漏。桥管上的液位探测器用于检测泄漏。高液位报警表面三个常关隔离阀中至少有一个泄漏。接到高液位报警信号后，操纵员应隔离和疏排桥管并检查每根管线，并参考PCS运行规程的异常工况章节判断哪个阀门泄漏。必须马上修理泄漏的阀门，以防止在气温较低时，排水管结冰[3]。

2.7 冰或雪造成的空气流道堵塞

为保证良好的系统性能，要求冷却空气流道正常运行。如果空气流道堵塞，会导致空气流道内油较大的压力损失。排气段屏蔽板和环腔的疏水管要保持开，并且确保不结冰和不堵塞。针对空气流道的出入口等在冰雪恶劣天气下易于冰冻堵塞的部位，应重点检查，一旦发现有堵塞，应及时清理。在空气入口管道进口处壁面上设置辐射加热器，其加热器区域为空气流道入口百叶窗的内侧面。当环境温度低于0℃，或出现冰雪气象条件时，开启辐射加热器，使被加热的百叶窗区域表面温度高于0℃。

3 结语

技术规格书要求非能动安全壳冷却系统运行期间模式1至4需要可运行，模式5且计算堆芯衰变热大于7MWt，模式6且计算堆芯衰变热大于7MWt均需要保持可运行状态。对于系统运行异常情况的分析为该系统运行提供输入，保障系统出现异常情况下迅速诊断原因和指定恢复措施，保证机组运行在技术规格书范围内。