百萬(wàn)千瓦級(jí)核電廠乏燃料水池

會(huì)計(jì)學(xué)1百萬(wàn)千瓦級(jí)核電廠乏燃料水池工作概述百萬(wàn)千瓦級(jí)核電廠乏燃料水池及其相關(guān)設(shè)施的結(jié)構(gòu)和布置特性乏燃料水池概率安全分析建模調(diào)整、簡(jiǎn)化堆芯PSA的技術(shù)要素及分析方法量化乏燃料水池內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)水平增加應(yīng)急補(bǔ)水管線增加液位連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置改進(jìn)項(xiàng)影響分析2第1頁(yè)/共19頁(yè)P(yáng)OS編碼名稱熱負(fù)荷溫度余熱移出手段水閘門位置N正常運(yùn)行4.2MW＜50℃1列PTR系統(tǒng)（一臺(tái)PTR泵+一臺(tái)PTR熱交換器）關(guān)閉R換料7.3MW＜65℃1列PTR系統(tǒng)（一臺(tái)PTR泵+一臺(tái)PTR熱交換器）打開(kāi)SFPPSA建模-電廠運(yùn)行狀態(tài)劃分表2-1百萬(wàn)千瓦級(jí)核電廠乏燃料水池PSAPOS清單ANS“Low-powerAndShutdownPRAMethodologyStandard”核電廠的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行工況，如換料停堆、功率運(yùn)行；乏燃料水池的狀態(tài)貯存池內(nèi)的余熱水平——影響事故發(fā)生后的可用緩解時(shí)間；貯存池內(nèi)的燃料元件數(shù)目——是否將整個(gè)堆芯卸至乏燃料水池；與其他腔室的連接狀態(tài)——水閘門是否就位，影響事故進(jìn)程發(fā)展；3第2頁(yè)/共19頁(yè)乏燃料水池正常貯存工況示意圖乏燃料水池?fù)Q料操作示意圖SFPPSA建模-電廠運(yùn)行狀態(tài)劃分4第3頁(yè)/共19頁(yè)始發(fā)事件清單確定方法：參考現(xiàn)有始發(fā)事件清單失效模式與效應(yīng)分析（FMEA）主邏輯圖演繹法補(bǔ)充結(jié)合福建福清核電廠一期工程實(shí)際情況

始發(fā)事件頻率以通用數(shù)據(jù)為主要來(lái)源，同時(shí)采用故障樹(shù)分析方法并結(jié)合國(guó)內(nèi)同類型核電廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋。5SFPPSA建模-始發(fā)事件分析始發(fā)事件：導(dǎo)致乏燃料水池水位下降或冷卻手段喪失的事故；排水事故非排水事故第4頁(yè)/共19頁(yè)序號(hào)始發(fā)事件類編號(hào)始發(fā)事件1喪失PTR冷卻SF_RF1NPOSN喪失PTR冷卻SF_RF1RPOSR喪失PTR冷卻2PTR系統(tǒng)破口SF_PL1NPOSNPTR系統(tǒng)破口SF_PL1RPOSRPTR系統(tǒng)破口3喪失設(shè)備冷卻水系統(tǒng)/重要廠用水系統(tǒng)SF_OQ1NPOSN喪失RRI/SECSF_OQ1RPOSR喪失RRI/SEC4喪失取水口SF_OS1NPOSN喪失取水口SF_OS1RPOSR喪失取水口5喪失安全重要電源SF_OA1NPOSN喪失安全重要電源SF_OA1RPOSR喪失安全重要電源6大載重下落SF_TL1RPOSR大載重下落事故7喪失廠外電源SF_TS1NPOSN喪失廠外電SF_TS1RPOSR喪失廠外電8LOCASF_BL1NPOSNLOCASF_BL1RPOSRLOCASFPPSA建模-始發(fā)事件分析6第5頁(yè)/共19頁(yè)SFPPSA建模-事件序列分析非排水事故（喪失冷卻能力）乏燃料水池溫度高報(bào)警故障恢復(fù)/切換至備用列向乏燃料水池提供冷卻OK操縱員啟動(dòng)可用補(bǔ)水手段向乏燃料水池補(bǔ)水燃料元件損壞（FD）JPI或SED系統(tǒng)向乏池補(bǔ)水成功成功成功失敗失敗OK，乏燃料水池沸騰失敗燃料元件損壞（FD）成功7第6頁(yè)/共19頁(yè)8SFPPSA建模-事件序列分析排水事故乏燃料水池水位低報(bào)警及時(shí)隔離破口OK操縱員啟動(dòng)可用補(bǔ)水手段向乏燃料水池補(bǔ)水燃料元件損壞（FD）JPI或SED系統(tǒng)向乏池補(bǔ)水成功成功成功失敗失敗OK，乏燃料水池沸騰失敗燃料元件損壞（FD）成功成功失敗第7頁(yè)/共19頁(yè)9初步定量化結(jié)果燃料元件(FuelDamage,FD)損壞狀態(tài)：乏燃料水池的水裝量由于蒸發(fā)或泄漏下降，且喪失所有補(bǔ)水/冷卻手段，最終燃料元件裸露8組始發(fā)事件；17棵事件樹(shù)；99個(gè)導(dǎo)致燃料元件損壞的事件序列；177個(gè)導(dǎo)致乏燃料水池發(fā)生沸騰的事件序列；（FuelDamageFrequency,FDF）為2.17E-07/堆年，沸騰頻率為7.20E-04/堆年；始發(fā)事件組POS小計(jì)（1/堆年）百分比（%）NRLOCA2.19E-085.70E-092.76E-0812.72喪失安全重要電源2.54E-084.04E-092.94E-0813.55喪失RRI/SEC6.80E-091.31E-106.93E-093.20喪失取水口1.52E-084.20E-101.56E-087.19喪失PTR冷卻7.02E-081.65E-097.20E-0833.20PTR系統(tǒng)管線破口1.33E-085.49E-091.88E-088.67喪失廠外電3.13E-081.50E-084.64E-0821.39大載重下落0.00E+002.00E-102.00E-100.09小計(jì)（1/堆年）1.84E-073.26E-082.17E-07100.00百分比（%）84.9515.05100.00

第8頁(yè)/共19頁(yè)10初步定量化結(jié)果第9頁(yè)/共19頁(yè)改進(jìn)項(xiàng)影響分析-應(yīng)急補(bǔ)水管線11JPI或SED系統(tǒng)向乏池補(bǔ)水成功成功失敗OK，乏燃料水池沸騰失敗燃料元件損壞（FD）成功操縱員啟動(dòng)可用補(bǔ)水手段向乏燃料水池補(bǔ)水應(yīng)急補(bǔ)水OK，乏燃料水池沸騰第10頁(yè)/共19頁(yè)12始發(fā)事件組POS小計(jì)（1/堆年）百分比（%）NRLOCA5.66E-101.30E-107.00E-1012.24喪失安全重要電源6.55E-109.26E-117.51E-1013.13喪失RRI/SEC1.76E-103.00E-121.79E-103.13喪失取水口3.92E-109.61E-124.04E-107.06喪失PTR冷卻1.81E-093.78E-111.86E-0932.52PTR系統(tǒng)管線破口3.43E-101.26E-104.70E-108.22喪失廠外電8.08E-103.43E-101.16E-0920.28大載重下落0.00E+002.00E-102.00E-103.50小計(jì)（1/堆年）4.75E-099.42E-105.72E-09100.00百分比（%）83.4516.55100.00

改進(jìn)項(xiàng)影響分析-應(yīng)急補(bǔ)水管線第11頁(yè)/共19頁(yè)13改進(jìn)項(xiàng)影響分析-應(yīng)急補(bǔ)水管線應(yīng)急補(bǔ)水手段對(duì)始發(fā)事件組下FDF變化的影響應(yīng)急補(bǔ)水手段對(duì)POS下FDF變化的影響第12頁(yè)/共19頁(yè)14改進(jìn)項(xiàng)影響分析-液位連續(xù)監(jiān)測(cè)增設(shè)液位及溫度連續(xù)測(cè)量裝置乏燃料水池液位監(jiān)測(cè)：原有的設(shè)計(jì)為液位開(kāi)關(guān)，進(jìn)行低液位的報(bào)警。在PSA模型液位低報(bào)警功能中，考慮液位開(kāi)關(guān)與液位連續(xù)監(jiān)測(cè)裝置冗余。第13頁(yè)/共19頁(yè)15改進(jìn)項(xiàng)影響分析-液位連續(xù)監(jiān)測(cè)乏燃料水池原有設(shè)計(jì)中的液位開(kāi)關(guān)為非安全級(jí)設(shè)備、無(wú)抗震要求；增設(shè)的液位連續(xù)測(cè)量裝置為抗震1類，發(fā)生地震等外部災(zāi)害后能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)乏燃料水池液位；第14頁(yè)/共19頁(yè)16總結(jié)乏燃料水池全工況下一級(jí)內(nèi)部事件PSA的燃料元件損壞頻率約為堆芯損壞頻率的1%左右，風(fēng)險(xiǎn)相較堆芯而言比較小。原有設(shè)計(jì)中，主要的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)始發(fā)事件：PTR系統(tǒng)大漏和喪失廠外電；原有設(shè)計(jì)中，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的POSN（正常運(yùn)行工況）是主要的風(fēng)險(xiǎn)貢獻(xiàn)工況，POSR（換料工況）單位時(shí)間內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)水平遠(yuǎn)高于POSN；第15頁(yè)/共19頁(yè)17總結(jié)根據(jù)支配性事件序列和支配性最小割集的分析結(jié)果可以看出：人誤是造成乏燃料水池燃料元件損壞風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素。在增設(shè)應(yīng)急補(bǔ)水管線及乏燃料水池狀態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備后，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)乏燃料水池事故后的狀態(tài)，有效避免燃料元件裸露，乏燃料水池燃料元件損壞風(fēng)險(xiǎn)明顯降低；第16頁(yè)/共19頁(yè)18參考資料[1]ANS，“Low-powerAndShutdownPRAMethodologyStandard”,DraftC6,June1,2005.[2]NRC,Operat