误稀释事故及其保护措施

李可健+柴磊斌

摘 要：误稀释事故是危及核电站堆芯安全的潜在风险，本文针对误稀释的来源及其防护措施进行了分析，以提高对误稀释的理解及防护。

关键词：误稀释；ADP[1]；途径；保护措施；

Accident of accidental dilution and its protective measures

Li Kejian Chai Leibin

Fujian Fuqing Nuclear Power Co.， Ltd. runs in Fujian， Fuqing Province350318

Abstract： dilution accident is a potential risk to the safety of nuclear power plant core. In this paper， the sources of dilution and its protective measures are analyzed in order to improve the understanding and protection of dilution.

Keywords： dilution of dilution； ADP[1]； approach； protective measures；

前言：

M310堆型是根据法国核电厂堆型改进而来。根据法国核电站及参考电站运行经验反馈，M310堆型的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。因此M310机组在改进中增加了防误稀释的措施。防硼误稀释改进将消除潜在的由误稀释带来的风险，各类硼稀释导致的堆芯损伤频率将会有大幅度的下降，从而提高了核安全水平。

1.误稀释事故及其可能的途径

压水堆核电站中改变反应堆硼浓度是控制反应性的手段之一，改变硼浓度的手段包括硼化、稀释和除硼。误稀释是指低于反应堆冷却剂硼浓度的水意外进入反应堆堆芯，引入不可控的正反应性。误稀释的可能途径主要如下：

a.通过RCV上充管线的误稀释

b.通过RRA系统内的误稀释

c.SG传热管破裂SGTR时误操作清水进入一回路

d.与一回路冷却剂相连的热交换器破裂

e.乏池导致的误稀释

根据误稀释的风险对堆芯的不同影响，将其分为两类：第一类是逐渐的稀释，一回路硼浓度均匀，称为慢稀释事故；一类是由穿过堆芯的一团清水造成的稀释，称为快稀释事故。

1.1.快稀释反应性事故

正常运行时，如果厂变突然失电 ，反应堆冷却剂泵将停运，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。尤其是在RRA接入状态，由于RRA的流动会阻碍自然循环，对主回路稀释会更容易在主回路管道内形成“水塞”。

1.2.慢稀释反应性事故

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。

2.防误稀释的措施

鉴于M310堆型的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，因此专门设置有相应的监测和保护措施，从而保护堆芯的安全。

2.1.快速反应性事故的防护措施

2.1.1. 失去强迫循环后防误稀释[2]

（1）使防稀释保护信号ADP（Anti Dilution Protection）生效。

当以下三个信号同时存在时，产生防稀释保护信号ADP：

RCP强迫循环丧失：取自RPR三个环路同时流量低信号或三台主泵同时停运信号；

RRA未与RCP连接：取自RRA001VP或RCP212VP关，同时RRA021VP或RCP215VP关；

RCP自然循环流量低：取自功率量程通道的P16信号，具体为：

当ADP生效时自动将上充泵吸入口从容控箱切换到换料水箱。10分钟后，允许操纵员手动将上充泵入口切回容控箱，以免一回路被过份硼化。

（2）停止稀释

（3）隔离TEP返回RCV管线

（4）强制RCV030VP在自动模式下运行

2.1.2. RRA与RCP连接时的防稀释措施

RRA与RCP连接时，RRA的流动会造成对自然循环的阻碍，对主回路稀释会更容易会在主回路管道内形成“水塞”，因此在这种情况下采用了以下逻辑以防止稀释事件的发生：

（1）控制补给过程中注入一回路的硼浓度：在手动补给或自动补给状态下，将硼表测得的主回路实际硼浓度与补水硼浓度进行比较，如果补水硼浓度比主回路硼浓度低200ppm且低于2000ppm，则自动停止并闭锁补给。

（2）闭锁稀释功能：在RRA与RCP系统相连接后，将停止或闭锁正在进行的稀释操作。

2.1.3. 中间量程周期短报警[2]

在中间量程中子通量测量柜中设置一个阈值，在反应堆功率小于P10（10%FP）的情况下，在中子通量倍增时间小于18秒时产生报警，并闭锁控制棒的提升.

2.1.4. RRA由乏池保持滿水

RRA未投入时，用乏池将RRA保持满水，使其保持在2100ppm硼水加压下，以防止RRA在未经调整硼浓度就启动的话，稀释主回路。

2.2. 慢速反应性事故的防护措施

源量程中子通量高紧急停堆信号生效（105cps）时，会同时将上充泵吸入口从容控箱切换到换料水箱。具体来讲会产生下列动作：

开启RIS012VP（对于B列为RIS013VP）；

然后关闭RCV033VP和RCV376VP（对于B列为RCV034VP和RCV375VP）。

在切换发生1分钟后RPR701LA灯亮，RPR701EC出现，可以允许操纵员手动切换回容控箱，防止一回路被过份硼化。

参考文献：

[1]肖鹏，李谢晋等FQX-RPR-SDM-001 RPR 反应堆保护系统手册 中国核电工程有限公司，2009

[2] 王银丽 李高等 FQX-RPN-SDM-001 RPN 核仪表系统手册 中国核电工程有限公司，2014endprint