技术规格书筛选准则1的应用探究

黄增彬

(苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004)

0 引言

国内核电厂运行技术规范转换大都采用美国联邦法规10 CFR 50.36的4项筛选准则，其中筛选准则1用于在现场安装的探测反应堆冷却剂压力边界显著异常降级并在主控室显示的仪表。而法系运行技术规范的筛选准则并未专门对用于探测反应堆冷却剂压力边界显著降级的在现场安装并在主控室显示的仪表做出规定。因此，结合国内二代堆型核电厂的技术规格书转换的应用实践与三代堆型核电厂的调研情况，对技术规格书筛选准则1进行应用研究，并给出应用建议。

1 筛选准则1介绍

技术规格书筛选准则1用于探测反应堆冷却剂压力边界显著异常降级的在现场安装且在主控室显示的仪表，其提出体现了纵深防御的理念，主要用于保护公众的健康与安全。准则1基于预防事故发生的理念，通过安装相关仪表以探测一回路压力边界(RCPB)降级的重大异常，以允许反应堆操纵员采取纠正行动或者安全停堆，降低发生一回路失水事故的可能性。其用意为确保技术规格书对探测一回路过度泄漏的仪表的控制，而不应被解读为用来探测一回路压力边界泄漏先兆的仪表和那些判断实际泄漏源的仪表(如松动部件监测器、地震仪表、阀位指示等)。

满足准则1的泄漏探测方式、探测仪表、探测灵敏度主要参考美国核管会(NRC)监管导则RG 1.45 (Guidance on Monitoring and Responding to Reactor Coolant System Leakage)要求，技术规格书应包括可识别泄漏、不可识别泄漏、压力边界泄漏和系统间泄漏的运行限制条件，并涵盖电厂各个运行阶段(不包括冷停堆和换料运行)的不同类型仪表。

反应堆冷却剂泄漏探测可通过不同的探测仪表与探测方式实现，这些探测仪表与探测方式具有不同响应时间、灵敏度和精度，可通过不同方式的探测仪表与探测方式的组合实现有效探测。但用于一回路水装量平衡计算的仪表，如化学和容积控制系统(RCV)容控箱水位指示仪表、稳压器水位指示仪表，以及核取样系统隔离阀位指示等与反应堆冷却剂系统相连的仪表均不满足准则1的理念。RCPB与相邻系统间的泄漏一般通过监测系统间的放射性变化与反应堆冷却剂系统(RCS)水装量平衡计算进行探。

2 筛选准则1适用性分析

准则1从纵深防御的角度，通过在运行阶段探测RCPB降级的重大异常，以允许反应堆操纵员采取纠正行动或者安全停堆，以降低发生一回路失水事故的可能性。目前，二代堆型核电厂应用了破前漏(LBB)概念，其目的为以下三点。

(1) 证明在运行工况下，没有任何损伤机理会导致管线失效。

(2) 证明潜在的加工缺陷在寿期末的疲劳扩展仍然是可控的，且在最恶劣的载荷下仍然保持稳定。

(3) 泄漏探测系统通过监测泄漏率对应贯穿裂纹的出现，避免裂纹扩展至导致管道双端剪切断裂的临界裂纹。

因此，核电厂应参考RG1.45的导则，建立满足探测性能的探测手段，降低发生一回路失水事故的可能性。

欧洲先进压水堆(evolutionary power reactors，EPR)等三代核电厂在设计建造以及在役监测阶段采用了更高的标准，RCPB与二回路侧压力边界(SSPB)的管线应用了破裂排出(BP)概念，其与LBB不同主要体现在对材料的缺陷的可接受性以及缺陷转变成穿透裂纹的可能性上。法国安全当局在弗拉芒维勒核电厂3号机EPR项目中要求：BP不要求进行泄漏监测(需要进行LBB论证)，即使泄漏监测可以应用在BP管上作为附加措施。因此，RG 1.45不完全适用于BP技术。

事实上，BP和LBB概念是完全不同的：BP概念的应用排除了临界缺陷的出现；LBB则决定了大缺陷的尺寸和方法以监测相应的泄漏。但在EPR设计中，为了从纵深防御的角度体现临界裂纹的裕量，进行了一个额外的分析，与LBB分析方法中泄漏监测系统功能需求是一致的。

综上，对于采用LBB概念的二代核电厂，应通过技术规格书对泄漏探测系统进行管理，体现了纵深防御的理念，对于采用了更高标准的三代电厂，泄漏探测系统仅作为一个纵深防御中额外的附加手段，提供额外的安全裕量，可结合电厂实际考虑是否进行管理。

3 筛选准则1应用分析

3.1 泄漏探测现场应用分析

对于关键区域与关键设备，泄漏探测系统应具备在泄漏发生后尽可能快定位泄漏来源的能力，限制泄漏潜在的安全影响。对于二代核电厂，基于泄漏探测技术的工程实践，美国业界用于泄漏探测的手段主要有安全壳地坑(液位或排放流量)监测、安全壳大气放射性监测(气溶胶或惰性气体)、安全壳大气冷凝器流量监测(可选项)。某二代核电厂中系技术规格书中运行限制条件(limiting condition for operation，LCO)关于泄漏探测仪表(LCO 3.4.15)的应用如下。

下列反应堆冷却剂系统(RCP)泄漏探测仪表在泄漏发生后必须可用。

(1) 1个安全壳地坑液位测量通道(核岛排水和疏水系统RPE006SN/007SN/008MN)。

(2) 1个安全壳大气放射性测量通道(辐射监测系统KRT008/009/028MA)。

为保证安全壳地坑液位异常探测手段的多样性，该电厂管理了3个安全壳地坑的液位探测器：RPE006/007SN与RPE008MN。其中RPE008MN用于安全壳地坑的液位指示，并在主控室电脑实时显示，满足筛选准则1；RPE006/007SN用于启动RPE疏水泵(RPE003/004PO)与触发液位高报警，疏水泵的启动与液位高报警也可在主控室电脑显示，同样满足筛选准则1。

根据控制逻辑，RPE003PO由RPE006SN控制，当地坑液位达HI3 (-3.69 m，第三高水位设定值)时自动启动，液位降至LOW (-4.04 m，低水位设定值)时自动停运；RPE004PO由RPE007SN控制，液位达HI4 (-3.66m，第四高水位设定值)时自动启动，液位降至LOW时自动停运。为排除触发启泵抽水对液位探测器造成的干扰，选取LOW到HI、HI到HI2的触发时间间隔作为监测对象，监督相关数据，LOW到HI的时间间隔为2～2.5天，HI到HI2为2～2.5天。估算地坑来水的速率在10～18.75 L/h，与同时期执行的一回路水平衡计算计算的结果相当，验证了液位探测器的触发定值是准确的。

按照当前电厂一回路水装量平衡计算试验的频度(每24 h一次)为基准进行评估，假设地坑恰好处于LOW到HI的区间(该区间触发定值间隔为0.15 m)，液位探测器RPE006/007SN的探测能力下限为37.5 L/h，满足RG 1.45关于探测不可识别泄漏灵敏度(1 gal/min，228 L/h)的要求。因此，该液位探测器用于探测RCPB泄漏是可行的。

综上，液位探测器的探测灵敏度满足RG 1.45的要求，通过管理安全壳地坑液位测量通道也满足了RG 1.45通过不同方式的探测仪表与探测方式的组合实现对安全壳地坑泄漏探测要求。

3.2 方案选择分析

在编制电厂技术规格书时，部分方案未得到采纳，主要分析如下。

(1) 参考NUREG-1431，管理安全壳地坑排放流量。核电厂安全壳地坑排放流量计为机械式流量计，目前在主控室无显示，需要通过改造才能实现在主控室显示，不满足筛选准则1。调研美国North Anna电厂等，其采用了液位计作为输入信号，通过计算得出地坑排放流量，实现对安全壳地坑的多样化监测手段。因此，未考虑该方案。

(2) 管理容控箱液位计(RCV011/012MN)。RCV011/012MN的指示受一回路平均温度，运行操作(稀释硼化、升降功率)等影响较大，调研国内外核电厂未见采用容积控制箱液位计来探测RCPB显著恶化降级的实践。因此，也未考虑该方案。

另外，RG 1.45中对满足筛选准则1的泄漏探测仪表还提出了抗震的要求，要求至少一种泄漏探测仪表应在地震中保证功能可用。KRT008/009MA设计为抗震1级设计，满足RG 1.45的要求。

4 后续优化改进

如前所述，某核电厂参考NUREG-1431管理了安全壳大气放射性测量通道KRT008/009/028MA，分别用于探测安全壳大气的气溶胶、惰性气体和碘的放射性，这三个探头共用了同一个取样回路、同一个取样泵，因此，核电厂应关注安全壳内大气放射性监测手段的多样性问题。另外，也应考虑采取措施，防止取样回路或取样泵故障引起放射性测量通道同时不可用的极端状况，导致运行机组不必要的后撤。

5 结束语

通过对技术规格书筛选准则1的解读与应用分析，准则1体现了核安全管理的纵深防御的理念。对于二代核电厂，为防止一回路冷却剂破口事故的发生，技术规格书应管理包括可识别泄漏、不可识别泄漏、压力边界泄漏和系统间泄漏的运行限制条件，用于泄漏探测应管理用于RCPB显著降级的仪表，而不是用来探测一回路压力边界泄漏先兆的仪表和那些判断实际泄漏源的仪表，泄漏探测仪表的性能、多样化配置及抗震要求应满足RG 1.45的要求。对于在设计建造与在役检查采用了更高标准的三代电厂，泄漏探测系统仅作为一个纵深防御中额外的附加手段，提供额外的安全裕量，可结合电厂实际的设计考虑是否进行管理。