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核电厂SGTR叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故运行干预措施分析
文章字数：1829
摘要：蒸汽发生器是核电厂的重要设备，它承担着一二回路能量传递的任务。其中蒸汽发生器传热管是一回路压力边界。当发生蒸汽发生器传热管一根或多根破裂事故（SGTR）时，意味着一回路压力边界完整性丧失，一回路和二回路连通。大量带有放射性的一回路介质流进蒸汽发生器二次侧，最终导致故障蒸汽发生器溢满。蒸汽发生器安全阀是按照排气条件设计，对于水或汽水混合物安全阀的工作性能会下降，密封和回座失效几率会大大增加。本文从运行角度出发，针对SGTR工况下叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故在发展过程中运行人员对事故不干预以及干预两种情况对机组安全的影响进行论述。
关键词：SGTR；安全阀；卡开
SGTR事故被定义为一根或多根蒸汽发生器传热管破裂而导致的一回路冷却剂泄漏到二回路系统。它相当于一回路发生小破口失水事故，但其后果是使一回路与二回路连通。由于SG一次侧压力较高，冷却剂以较快的流速泄漏到压力较低的二次侧，导致二次侧的水受到污染。如果蒸汽发生器安全阀以及大气释放阀卡开，一回路冷却剂以及放射性介质直接旁路安全壳通过蒸汽发生器安全阀或者大气释放阀直接进入环境之中。
SGTR叠加安全阀卡开事故的发生将会对核安全造成重大威胁，包括：（1）回路失水；（2）一回路压力边界突破；（3）放射性通过二次侧的安全阀直接排放到环境；（4）事故后期由于故障蒸汽发生器二次侧介质向一回路反流引起的一回路误稀释。
基于上述理由要求运行人员尤其是主控室操纵员随时保持警觉，能够及时地识别事故，根据事故规程尽最大可能减少放射性物质通过蒸汽发生器向环境的释放，减轻二回路系统设备的放射性污染，在保证堆芯安全的前提下将反应堆引入冷停堆工况。
一、SGTR叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故过程分析
对于SGTR事故，安全仪控逻辑中设置有CD13隔离事故蒸汽发生器和CD14通过非事故蒸汽发生器的大气释放阀对一回路进行冷却。以上两个保护中的特征参数蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s能够瞬时地判别SGTR事故泄漏量大小。正常运行工况下即一二回路压差在9.61MPa时单根传热管的泄漏量为15.5kg/s。要使蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s必须出现至少两根的传热管双端断裂。所以我们可以将CD13A列即通过放射性叠加沸腾余量小于10度触发SGTR理解成少于等于两根传热管泄漏的SGTR事故，即小SGTR。CD13B（CD14B列）列通过给水流量差大于触发SGTR理解成为多于三根传热管泄漏的SGTR事故，即大SGTR。
蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s不仅能够判别SGTR的大小更重要的在于其能够瞬时触发，对之后的事故处理将会产生不同的影响。在发生小SGTR时，主蒸汽母管放射性大于2×10-6Gy/h触发AA15停堆和CD15启JDH喷淋对一回路降压，此时CD13A/B列均不会触发。只有当一回路降压导致沸腾裕量小于10℃才会触发CD13A列进行后续的隔离故障蒸汽发生器和触发CD14A对二回路进行降压。其结果就是主泵因为沸腾裕量减小全部切除，一回路丧失强迫循环；在发生大SGTR时，因为破口比较大蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s能够很快触发。相当于CD15根据放射性触发后对一回路降压的同时，就已经触发CD14开始对二回路降压（一回路冷却），从而保证了一回路沸腾裕量。
二、事故不干预分析
一回路最终成为水实体，没有及时快速硼化反应堆，将机组尽快过渡到冷态以终止放射性物质释放；二回路存在放射性污染扩散问题。
三、SGTR叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故运行人员的干预行动
干预行动采取如下措施：
（一）投入cooldown模式通过JEF05AA201喷淋进行一回路降压；
（二）通过非故障蒸汽发生器的大气释放阀对非故障蒸汽发生器进行降压，防止在降低一回路压力和减小泄漏的过程中造成非故障蒸汽发生器压力高于一回路压力；
（三）现阶段机组停堆绑定了AA21启动JDH泵向一回路注硼以保证可靠停堆。在一回路硼化结束后复位AA21停运JDH泵防止一回路压力过高；
（四）复位CD13、CD14、BA11在能够保证一回路水装量的前提下逐步停运高压安注泵以降低一回路压力；
上述措施在保证一回路沸腾裕量不小于15℃（保证主泵可靠运行）的前提下尽量降低一回路压力以减小故障蒸汽发生器一次侧向二次侧的泄漏，这既保证了堆芯的有效冷却同时也防止过多的放射性物质释放到环境中去。事故后期一回路温度小于120度之后操纵员将余热导出系统接入一回路进行导热继续冷却一回路至冷态。此时可以停运主泵一回路压力降至大气压，一二回路压力达到平衡，一回路向二回路的泄漏终止。
四、结论
在发生SGTR叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故时，如果运行人员能够及时发现并正确采取干预行动就能够有效减少放射性物质向环境的释放减轻事故后果。
参考文献：
[1]袁明豪,冯雷,周拥辉,等.AP1000核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故的分析研究[J].核安全,2009(09):34-39.
作者单位：中国核动力研究设计院
关键词：SGTR；安全阀；卡开
SGTR事故被定义为一根或多根蒸汽发生器传热管破裂而导致的一回路冷却剂泄漏到二回路系统。它相当于一回路发生小破口失水事故，但其后果是使一回路与二回路连通。由于SG一次侧压力较高，冷却剂以较快的流速泄漏到压力较低的二次侧，导致二次侧的水受到污染。如果蒸汽发生器安全阀以及大气释放阀卡开，一回路冷却剂以及放射性介质直接旁路安全壳通过蒸汽发生器安全阀或者大气释放阀直接进入环境之中。
SGTR叠加安全阀卡开事故的发生将会对核安全造成重大威胁，包括：（1）回路失水；（2）一回路压力边界突破；（3）放射性通过二次侧的安全阀直接排放到环境；（4）事故后期由于故障蒸汽发生器二次侧介质向一回路反流引起的一回路误稀释。
基于上述理由要求运行人员尤其是主控室操纵员随时保持警觉，能够及时地识别事故，根据事故规程尽最大可能减少放射性物质通过蒸汽发生器向环境的释放，减轻二回路系统设备的放射性污染，在保证堆芯安全的前提下将反应堆引入冷停堆工况。
一、SGTR叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故过程分析
对于SGTR事故，安全仪控逻辑中设置有CD13隔离事故蒸汽发生器和CD14通过非事故蒸汽发生器的大气释放阀对一回路进行冷却。以上两个保护中的特征参数蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s能够瞬时地判别SGTR事故泄漏量大小。正常运行工况下即一二回路压差在9.61MPa时单根传热管的泄漏量为15.5kg/s。要使蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s必须出现至少两根的传热管双端断裂。所以我们可以将CD13A列即通过放射性叠加沸腾余量小于10度触发SGTR理解成少于等于两根传热管泄漏的SGTR事故，即小SGTR。CD13B（CD14B列）列通过给水流量差大于触发SGTR理解成为多于三根传热管泄漏的SGTR事故，即大SGTR。
蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s不仅能够判别SGTR的大小更重要的在于其能够瞬时触发，对之后的事故处理将会产生不同的影响。在发生小SGTR时，主蒸汽母管放射性大于2×10-6Gy/h触发AA15停堆和CD15启JDH喷淋对一回路降压，此时CD13A/B列均不会触发。只有当一回路降压导致沸腾裕量小于10℃才会触发CD13A列进行后续的隔离故障蒸汽发生器和触发CD14A对二回路进行降压。其结果就是主泵因为沸腾裕量减小全部切除，一回路丧失强迫循环；在发生大SGTR时，因为破口比较大蒸汽发生器给水流量差大于42kg/s能够很快触发。相当于CD15根据放射性触发后对一回路降压的同时，就已经触发CD14开始对二回路降压（一回路冷却），从而保证了一回路沸腾裕量。
二、事故不干预分析
一回路最终成为水实体，没有及时快速硼化反应堆，将机组尽快过渡到冷态以终止放射性物质释放；二回路存在放射性污染扩散问题。
三、SGTR叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故运行人员的干预行动
干预行动采取如下措施：
（一）投入cooldown模式通过JEF05AA201喷淋进行一回路降压；
（二）通过非故障蒸汽发生器的大气释放阀对非故障蒸汽发生器进行降压，防止在降低一回路压力和减小泄漏的过程中造成非故障蒸汽发生器压力高于一回路压力；
（三）现阶段机组停堆绑定了AA21启动JDH泵向一回路注硼以保证可靠停堆。在一回路硼化结束后复位AA21停运JDH泵防止一回路压力过高；
（四）复位CD13、CD14、BA11在能够保证一回路水装量的前提下逐步停运高压安注泵以降低一回路压力；
上述措施在保证一回路沸腾裕量不小于15℃（保证主泵可靠运行）的前提下尽量降低一回路压力以减小故障蒸汽发生器一次侧向二次侧的泄漏，这既保证了堆芯的有效冷却同时也防止过多的放射性物质释放到环境中去。事故后期一回路温度小于120度之后操纵员将余热导出系统接入一回路进行导热继续冷却一回路至冷态。此时可以停运主泵一回路压力降至大气压，一二回路压力达到平衡，一回路向二回路的泄漏终止。
四、结论
在发生SGTR叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故时，如果运行人员能够及时发现并正确采取干预行动就能够有效减少放射性物质向环境的释放减轻事故后果。
参考文献：
[1]袁明豪,冯雷,周拥辉,等.AP1000核电厂蒸汽发生器传热管破裂事故的分析研究[J].核安全,2009(09):34-39.
作者单位：中国核动力研究设计院