失去主电网外电源的主要后果
本文以核电厂失去主电网外电源的事故程序为基础,结合两次失去主电网外电源事故的处理过程和经验反馈,阐述了事故过程中的转折点,分析了机组状态控制的关键操作步骤,给出了操作依据;对于事故程序未明确规定的操作规则,讨论后明确后续处理规则,最后给出一致意见,为M310核电机组提供操作指导。
1.失去主电网外电源的主要后果
主电网外电源的丧失导致工厂变压器切换到辅助变压器。6.6kV应急交流配电盘由辅助变压器通过常规工厂母线供电,单元工厂母线失电。在这些瞬态过程中,柴油发电机组已经启动,但没有加载。
这些故障导致反应堆冷却剂泵和棒控制电源系统的故障,导致控制棒下降。该动作本身可能不会触发中子注射率负变化率高信号引起的反应堆停止,因此所有反应堆停止需要手动确认。
2.事故规程
2.1处理过程概述
执行操作取决于主电网外电源的不可用时间,从故障开始时计算:
(1)外部主电源不能使用时间小于20分钟的,应立即采取以下行动:
确认自动停堆动作或手动停堆;
停止任何正在进行的稀释;
柴油发电机组停运;
在等待厂外主电源恢复的同时,核蒸汽供应系统稳定在自然循环模式的压力/温度范围内。厂外主电源恢复后,可通过主变和厂变恢复供电,将机组带回正常状态。
(2)如果外部主电源不能使用20分钟以上,核蒸汽供应系统稳定在自然循环模式后,辅助变压器通过常备厂用母线LGB/C重新供电单元厂用母线LGA/D,从而启动1号主泵恢复正常喷淋功能,提高控制棒组。
(3)上述操作实施后,如果厂外主电源不可用时间不超过24小时,核蒸汽供应系统可通过蒸汽发生器冷却,机组可保持稳定状态;如果外部主电源不可用时间超过24小时,机组将被带到NS/RRA(RRA冷却正常停堆模式)建立两种独立可用的冷却方式,即SG(蒸汽发生器)和RRA(余热排出系统)。
3.机组状态控制分析
3.1关键操作步骤分析
(1)手动停堆确认。事故发生时,如果机组功率高于P7阈值,反应堆会自动停堆(停堆断路器打开),这是因为停堆信号“主泵转速低”、自动触发“低冷却剂流量”或“中子注射率负变化率高”之一;如果低于P7阈值,可能不会自动停止堆,因为前两个信号被锁定,第三个保护可能不会触发。因此,反应堆停止堆必须在两个系列上手动确认,以打开停止堆断路器。
(2)确认GCTa(蒸汽大气排放系统)投入运行。反应堆停堆后,GCTc(蒸汽凝汽器排放系统)第三组阀门被锁定,第四组阀门在50秒后被锁定。此外,由于CEX(凝结水提取系统)、CRF(循环水系统)、CVI(凝汽器抽真空系统)的丧失是不可避免的。失去凝汽器的蒸汽冷却冷却水会触发凝汽器的不可用信号,然后关闭GCTC的第一组和第二组阀门。为了避免凝汽器隔板破裂,故意关闭GCTC,通过GCTA实现冷却。
(3)稳定一个电路的压力在14.5-15.5MPa之间。如果机组在故障前处于功率运行状态,停堆会导致一个电路冷却剂系统的压力下降,但不建议将系统压力提高到14.5MPa以上,否则原则上稳压器压力控制系统会将压力提高到15.5MPa,可能会超调,但由于正常喷淋故障,压力不会下降。如果压力升高到14.5MPa以上,活塞效应可以通过降低稳压器的水位来降低压力,如果压力升高到15.5MPa,打开辅助喷淋管,使其回到14.5MPa。
3.2状态控制关键点分析
(1)P12(2/3环路冷却剂平均温度测量值低于284℃)信号闭锁的必要性及时机。
失去主电网外电源、停机停堆、失去强制循环、测温旁路温度信号失效、Tavg.max(一个电路的平均温度最大值)很快就会下降。当P12出现时,下注风险增加,更容易将单元引向复杂的工作条件。P12产生的下注意味着两个电路不可控蒸汽管道破裂导致一个电路不可控温度下降,虽然此时温度旁路不可用,可能是虚假的P12信号,但此时是自然循环状态,温度不可控,即在主泵启动前没有有效手段保持一个电路温度稳定甚至上升,因此仍需要根据真实的P12响应。
(2)主泵停运后,顶轴油泵的启动和停运要求在规程中的细化,以及规程中异常情况处理的细化。
事故导致主泵停止运行,主泵顶轴油泵正常情况下自动启动。根据系统运行规程,主泵正常停止运行时,主泵停止至零转速后2分钟内手动停止运行,事故规程未提醒及相关操作,即主泵顶轴油泵保持运行。
根据理论分析,在一回路高压(压力大于6Mpa)主泵全停惰转过程中,随着转速的降低,主推力瓦承受轴向载荷的增加,油膜形成能力减弱,油膜逐渐减弱。如果顶轴油泵不启动,很容易导致主推力瓦磨损。对于主泵主推力瓦巴氏合金熔融事故,只要主泵仍处于惰转期,尽快启动顶轴油泵有利于抑制熔融,降低磨损程度,干预效果越早越好。因此,主泵停运后,应立即确认顶轴油泵的状态,并立即手动启动,以满足事故规程协调员的定期监控要求,并在第一时间确认启动。
如果主推力瓦熔化(温度超过100℃),主泵完全停止后不得再次启动顶轴油泵。原因分析如下:启动顶轴油泵将沿轴承室内油路强制循环表面熔化的巴士合金颗粒,进一步堵塞其他管道,给今后的维护和异物调查带来巨大困难。
如果没有烧瓦,顶轴油泵可以在确认主泵真正停止运行后停止运行。因为无论主泵是运行还是停止运行,重新启动顶轴油泵都不会对主泵产生其他负面影响。
如果顶轴油泵没有启动,可以重新启动,主泵已经懒惰,但幸运的是,没有燃烧瓷砖事故(初步判断),此时启动顶轴油泵既没有正面效果,也没有负面影响。但由于没有燃烧瓷砖只是根据推力瓷砖温度的初步判断运行,建议此时不要启动顶轴油泵,等待专业意见后再做决定。
(3)选择第一台启动主泵。
按照规定,使用辅助变带单元厂用母线后,只能启动RCP001PO。根据事故规定[1],辅助变压器有限的可用电源只允许启动反应堆冷却剂泵,只有RCP001PO才能恢复稳压器的主要喷淋功能,否则需要同时启动RCP002PO和RCP003PO。如果RCP001PO不能投入运行,就不可能恢复稳压器的正常喷淋效率。目前正常喷淋可用性的运行技术规范要求如下,
满足以下两个条件之一,即正常喷淋管道可用[2]:
(1)RCP001PO和RCP002VP可用;
(2)RCP002或003PO与RCP001VP可用。
因此,在RCP001PO不可用的情况下,启动RCP002PO或003PO使RCP001VP可用,是否也能满足喷淋要求?
根据设计回复,首先启动RCP001PO的原因是泵所在的环路配有稳压器波动管。启动泵有助于一回路冷却剂温度和硼浓度均匀,可以恢复稳压器的正常喷雾效率。如果RCP001PO不可用,需要同时启动RCP002PO和RCP003PO才能达到上述效果。辅助电源的设计是启动主泵,因此需要在规定中启动RCP001PO。
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