核电机组失去厂外电源的应急响应

摘要：在日本福岛核事故发生后，世界各国充分认识到了核电安全工作的重要性，将其提升至一个更高的战略高度进行审视和评价，并纷纷完善和建立了预防工作机制。从之前世界各国所发生的大型核事故中可以看出，核电机组在出现瞬态期间的控制策略选择是影响核事故发生的重要原因之一。针对这一问题，我国相关部门必须加大对核电机组的管理力度，提高专业技术人员核电厂安全监管能力。此外，核电厂虽然仅仅是一个发电单位，但由于反应堆的特殊性，使得核电厂在运转过程中需要有大量可靠的电源来保证反应堆的余热能够顺利导出，最终使反应堆进入安全状态，进而避免核事故的出现。现阶段，核电机组在实际发电过程中经常会因核电机组失去厂外电源而发生核电事故，进而加剧了核电机组在该类事故工况下的控制难度，威胁机组的核安全。现针对核电机组失去厂外电源的情况，提出了相应的应急响应措施，以便能够及时采取合理的操作，避免核电事故的发生。

关键词：核电机组;厂外电源;应急响应

0 引言

随着时代的发展以及科技的不断进步，核电厂成为了世界各国重要的电力来源。但鉴于核电厂的特殊性，核电机组的工作人员在实际工作过程中必须严格按照规定的操作标准对核电设备进行规范化操作，避免因人为原因导致核事故的发生。2011年3月11日，日本东部发生了9级大地震，地震引发了海啸，当日日本东部的5个核电厂均受到了此次自然灾害的影响，损失惨重。其中，日本福岛第一核电站和第二核电站遭受的影响最大，因地震、海啸原因当日两个核电站向外界释放出了大量的放射性物质，严重威胁到了周边人民的人身安全。

后期研究发现，此次核电厂出现事故的根本原因是恶劣自然灾害的出现导致周边的核电厂在当日完全断电，失去最终热阱，堆芯丧失冷却功能超过14 h，直至导致堆芯融化。对于核电厂而言，失去了厂外电源是导致此次核电事故发生的主要原因之一。

针对此次事件，世界各国开始高度关注核电厂的安全问题，将安全放在了核电发展的第一位，进一步改进应急响应机制，提高应急响应能力，在核电机组失去厂外电源时能够第一时间找到应急措施，避免事故的发生，将损失降到最小。

1 失去厂外电源的原因

为了从真正意义上做好核电机组意外事故的防范工作，我们必须学会从以往的核电事故中总结经验教训，进而有针对性地找到相应的解决措施。为此，本文对世界各国过去核电机组因失去厂外电源而出现意外事故的相关事件进行了研究调查，研究表明，影响该事故出现的因素有很多，其中较为常见的因素有台风、海啸、高压绝缘子上的积尘、周边恶劣的天气等。此外，表现较为明显的有以下几个原因：

1.1    电网设备维修

研究发现，核电机组发生失去厂外电源情况的原因是由一些超出电厂控制范围的设备引起的。常见的故障有输电线路或电网变电站设备故障，这些故障将会成为引发核电机组失去厂外电源的主要原因，进而导致核电事故的发生。此外，研究发现有相当大一部分失去厂外电源的情况是由一些属于电站管辖范围之内的电气开关站和中间配电系统之间的故障引发的。同普通厂外电源控制不同，以上这些事件的发生在很大程度上同开关站设备、其他高压配电设备的预防性维修有关。事实表明，一台发电机母线出现故障将会导致核电机组完全失去厂外电源，进而促使整个核电作业出现故障。为此，电网设备维修工作将成为影响核电机组失去厂外电源的重要因素。

1.2    与电网调度的协调

除电网设备维修工作以外，与电网调度的协调效果将成为影响核电作业的又一因素。一般来说，在核电作业中电网调度编制的输变电设备维修和相关工作计划是同核电站的作业周期相一致的，要想保证核电站正常运行，就需要做好两者之间的协调工作，尽可能使得核电站的母线检修和试验计划安排在同一时点上，尽可能做好相应的协调工作。在实际核电作业中经常会出现因电网调度协调工作存在问题而导致核电机组失去厂外电源，进而促使核电站无法安全停堆，引起核事故。因此，核电站的工作人员需要提前做好安全系统的防护工作，在出现问题时及时找到故障所在，进而寻找到有效地解决方案。

2 失去厂外电源对核安全的影响

2.1    失去厂外电源时安全系统动作后的复位

需要明确的是，核电厂在失去厂外电源后，很容易在电厂内部形成一系列负面影响。为解决突发性的厂外电源失联现象给核电厂作业带来的影响，核电厂有针对性地设定了失去厂外电源后安全系统动作后的复位。在核电作业中一旦核电机组因一些外界因素失去了厂外电源，将会引发其内部安全系统按要求进行自动动作，进而给核电厂提供应急电源。大多数核电站，在该事故发生时会自动采取相应措施，进而在失去厂外电源时能够自动使核电站处于安全停堆状态。待电厂恢复厂外供电时，核电厂的技术人员能够手动复位安全系统。此外，一些非计划停堆在复位工作中需要进行大量的操作，进而加剧了操作人员的工作难度。一旦安全系统不能够得到及时复位，将会给核电站带来安全隐患。

2.2    电网电压下降

当核电机组失去厂外电源时，电网电压将会下降，进而在短時间内使得冷水泵的电流供应不足，导致冷水泵脱扣。一旦如此，其他备用泵在启动时也会因电流保护动作而脱扣。研究表明，之所以会出现这一现象，是因为在短时间内核电站失去了厂外电源，促使电网电压整体下降，相应的安全系统中的泵的电流设置也会出现问题，导致实际作业中相关泵会出现因电流保护过度而造成脱扣。核电站的相关安全设备则不能按照预期计划中的安全防护措施逐步执行。

2.3    在失去厂外电源后因BOP厂房问题影响到核安全

研究人员发现，核电厂在失去厂外电源后会因为BOP厂房的一些重要参数问题而对核电站的反应堆的安全管理产生一定程度的影响。事实证明，核电站在失去厂外电源时，经常会出现BOP厂房的设备不可用现象，特别是重要的常用水泵会导致机组直接失去最终热阱，进而引发一系列更为复杂的核电事故，使得核电作业难以在短时间内建立起合理、稳定的反应堆停堆冷却状态。

3 失去厂外电源的应急响应

3.1    电厂管理与电网调度的协调配合

从以往的核电事故可以看出，电厂管理和电网调度人员之间的协调工作存在问题。电网调度人员没有意识到核电厂是其重要的用户之一，在实际工作中没有认识到自身工作对于核电厂的重要性，在实际工作中电网调度人员在切断电路电源时并没有考虑到核电厂的实际工作情况。为此，协调好电厂和电网之间的工作尤为必要，只有做好相关协调工作，才能够促使电网调度人员在维修工作中加大维修力度，尽可能地减少意外事故的出现，防止失去厂外电源情况的发生。

3.2    规程指导

为做好核电站失去厂外电源情况的应急响应工作，在设计规程指导时必须考虑真实性、完整性，使所编写的规程能够在实际作业中得到充分应用。过去的规程指导并没有做到写实，在实际作业中依靠规程指导进行的后续工作经常会出现问题，相关操作人员也只能凭借规程指导响应一些非预期的复杂情况。为避免这一现象的出现，降低核电机组工作难度，提高工作效率，在编写规程指导时必须较多地考虑到实际情况，由一些经验丰富的人员来编写规程指导，后期一旦发现有其他变更情况需要及时在规程指导上进行记录，不断更新。

3.3    培训

基于核电厂出现事故的频繁性以及核电厂受外界因素影响较大的原因，核电机组必须加大对站内技术人员的培训力度，要求操作人员能够熟练掌握操作流程，在实际工作中严格按照规程处理，将培训过程中所学内容转换为自己能够理解的方案，并根据工作中的实际情况作出相应响应。以往核电事故的发生有很大一部分原因在于操作人员的安全操作意识浅薄，在事故发生时不能够及时作出正确反应。一旦核电站失去厂外电源出现意外事故时，由于事故的复杂性与突发性，这些操作人员在没有得到上级领导的指示下后续工作将寸步难行。由此，可以看出培训工作的重要性。

3.4    应急设备/系统的可用性

应急设备的设置能够在很大程度上降低核电机组在失去厂外电源后的工作难度。实际作业中，许多失去厂外电源的核电机组在功能恢复过程中，因重要功能所依赖的应急设备出现故障而变得更为困难。为此，技术人员在设计应急设备时需要考虑到事故发生时所面临的多种情况，尽可能完善传统应急设备在性能上存在的不足，使得在失去厂外电源时，核电机组能够依靠应急设备及时完成要求动作，保障机组安全。

4 结语

当下我国核电厂所要做的就是不断从过去的核电事故中汲取经验教训，尽可能完善现阶段我国核电机组内部管理机制。核电机组的技术人员必须掌握专业的操作技术，同时也需要具备相应的安全防范意识，当核电厂因一些外界因素发生了失去厂外电源情况时，工作人员不能自乱阵脚，必须第一时间确认发电机厂用负荷模式是否能够成功开启，若确认能够成功开启则需要及时联系电网工作人员确认事故范围。若失败，则确认反应堆是否停堆，汽轮机是否停机等。以上这些应急响应措施的提出是為了尽可能降低核电机组事故的影响范围，以此降低核电事故带来的损失。

本文主要针对以往导致核电机组出现事故的主要因素，提出了相应的解决方案。如何做好核电机组在失去厂外电源情况下的应急响应工作是现阶段世界各国核电厂的重点关注内容，目前国内的核电厂已经提出了一系列的安全评审和应急响应改进措施，这在很大程度上减少了核电事故出现的概率，保障了核电厂工作人员的人身安全，促进了核电厂的发展。

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[5] 李旻.核电机组失去厂外电源的应急响应[D].杭州：浙江大学，2011.

收稿日期：2020-05-06

作者简介：董恩兴（1982—），男，吉林辽源人，高级工程师，研究方向：核电厂运行。