摘要：一回路小破口事故是模拟机培训中的典型事故，本文对一回路小破口事故两个阶段、如何进行降温、降压以及安注控制进行了研究。
关键词：核电厂；小破口；控制
1.引言
为了对核电厂操纵员在一回路小破口事故时，更好的控制机组提供指导，本论文参考相关资料，并利用模拟机进行验证，对小破口事故进行了研究，此外对汽相和液相破口进行了比较。本论文研究前提是反应堆初始为功率运行模式，发生一回路小破口后安注启动。
2.一回路小破口控制
2.1 一回路破口分类
（1）微小破口：φ< 9.5mm，由这种破口造成的一回路泄漏通过正常补充手段（RCV-REA）就可得到补偿。（2）小破口：9.5mm <φ< 25.4mm，用于设计高压安注的破口。这种破口在安全报告事故等级划分中是第3类，在设计中，相应的泄漏通过单独一个高压安注系列就能得到补偿，避免堆芯失水。（3）中破口：25.4mm <φ< 345mm ，这种破口在安全注入的设计中不是特定研究的对象。换言之，没有专门为这种破口设计的补充系统。这种破口在安全报告的事故等级划分中是第4类。（4）大破口：φ> 345mm，对于大破口，已有低压安注、中压安注罐、EAS、RRI/SEC的设计，同时还有针对机械后果方面的一回路大多数部件和安全壳的设计。对于这种破口，堆芯失水不能避免，但是设计的补充手段可以对其时间进行限制，中压安注和低压安注就是为这种破口专门设计的。
2.2 事故两个阶段
（1）第一阶段：由于冷却剂流失引起一回路降压，在这整个阶段中达到质量平衡是欠缺的；（2）第二阶段：一回路压力超过蒸汽发生器压力的稳定阶段，此时质量平衡和能量平衡完全满足。对于质量平衡：通过高压安注，使破口流量等于安注流量；对于能量平衡：主要通过蒸汽发生器带走热量；破口也带走一小部分热量。
2.3 控制目标
尽快使机组进入冷停堆，以尽量减少释放到安全壳中的能量，并由此避免EAS系统投入使用。
2.4 主要风险
（1）反应性控制：安注启动，控制棒全部插入，风险较小；（2）余热导出：水装量丧失，RRA冷却受一定影响；（3）放射性包容：第一道屏障：事故控制不力导致堆芯失水，第一道屏障被破坏；第二道屏障：已被破坏；第三道屏障：失水过多导致安全壳第三道屏障受到威胁。
2.5 应对措施
一回路失水事故控制的目的就是让一回路压力尽快下降，致使破口流量减少，而有利于安全注入流量，同时保证能量平衡得到满足。冷却行动是一回路失水事故控制中的主要行动。
（1）降温：在蒸汽发生器稳定阶段，开启GCT-a冷却一回路，降低蒸汽发生器压力，为降压做好准备；（2）降压：降低一回路压力，并通过减少破口流量而减少进入安全壳的能量，并且通过此行动能避免EAS系统投入。
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2.6 汽相破口与液相破口比较
（1）一回路压力：液相破口压力下降比较缓慢，汽相破口压力下降迅速，短时间将会触发RT和SI；（2）PZR液位：液相破口水位下降快，加热器停运，进而导致压力快速下降，触发RT和SI；汽相破口水位下降慢，压力下降导致RT和SI后水位收缩；（3）TRIC：类似，都降到了260℃附近；（4）饱和裕度：液相破口压力下降少，RT和SI后压力恢复，因此饱和裕度高，汽相破口压力下降大，且SI后不能恢复到较高水平，因此饱和裕度低。
针对汽相破口需要尽快恢复压力以恢复保护裕度，针对液相破口，需要尽快恢复稳压器水位。
2.7 一回路降压的作用和手段
为了减少泄漏到安全壳内的流体质量和能量，必须尽快减少破口流量，也即是必须尽快降低一回路压力。降低一回路压力后，安注流量就上升。当安注流量大于破口流量时，表明一回路水装量将开始增加。最终将稳定在安注流量等于破口流量的状态。
当一回路水装量稳定时，我们将尽量控制排放到安全壳内的质量和能量，以避免EAS的自动启动。另一方面通过一回路降压，破口泄漏流量和安注流量建立的不平衡，使得一回路在充水的同时破口泄漏流量减少。
一回路降压的手段：（1）使用二回路冷却：根据一回路的状态是饱和还是欠饱和，使用二回路冷却一回路，对一回路降压效果可能是不太有效或者是比较有效。如果一回路欠饱和，冷却降压的效果是来自于一回路收缩效应。（2）稳压器喷淋：只要有足够的饱和裕度，尤其是在一回路小破口的情况下，操纵员可以在保证最小的饱和裕度同时，使用稳压器喷淋给一回路降压。（3）减少水装量：当稳压器水位太高时，用稳压器喷淋降压效果不大。通过使一回路进、出流量不平衡的方法可降压，调节上充，下泄，主泵轴封流量。
2.8 安注控制
安注停运包括四步：停运第一台高压安注泵；安注转上充；投运安注旁路RIS029VP；隔离安注旁路RIS029VP。
（1）确认2台LHSI泵运行是为了保证RCV泵有足够的吸入压头。
（2）安注转上充条件，满足下面任一即可：Tric<170℃，保证LHSI泵出口压力下有>20℃的饱和裕度； ΔTsat>30℃且（Lvsl>Tov或Lpzr>-3m），表明一回路水装量正常。
Tric<170℃的准则保证停运HHSI后，一回路压力降到LHSI泵出口压力，13bar.a对应的饱和温度为190℃，仍有20℃的饱和裕度。从而保证停运主泵后进入自然循环，导致一回路加热时，RCP有足够饱和裕度。否则至少30℃的饱和裕度，以保证在停运一台RCV泵导致压力下降后，RCP仍然保持在欠饱和状态下。发生LOCA事故，2台HHSI泵运行时，一回路压力稳定在某个数值上。如果1台HHSI泵停运，则压力稳定在更低的一个值上。压力的下降将导致相应ΔTsat的下降，最大的ΔTsat下降约为20℃。因此测试ΔTsat>30℃保证第一台HHSI泵停运后RCP仍是欠饱和的。
（3）安注转上充后，如果ΔTsat<110℃，必须第一时间内投运RIS004BA旁路，并将上充流量调到35m3/h，以避免一回路收缩或破口导致一回路压力突降。
3.结论
核电厂一回路小破口事故是典型热工水力事故，操纵员在掌握事故机理、事故两个阶段、控制目标、风险以及控制手段后，可以更好的控制机组。
参考文献
[1]阳江核电厂事故工况模拟机培训教材[内部资料]. 2013.
[2]博金海，王飞. 小破口失水事故研究综述[J].核科学与工程. 1998，18(02)：172-179.
论文作者:汤睿
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/6
标签：破口论文; 回路论文; 压力论文; 事故论文; 流量论文; 核电厂论文; 稳压器论文; 《电力设备》2018年第11期论文;