CN106898399B - 一种乏燃料水池严重事故处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乏燃料水池严重事故处理方法包括：步骤1：获得乏燃料水池水位信息，判断乏燃料水池事故等级；步骤2：在乏燃料水池运行控制单元设置数据接口，通过数据接口修改乏燃料水池的运行规程；监控中心对乏燃料水池运行进行监控和控制；步骤3：当乏燃料水池事故等级为严重事故时，基于诊断模块，诊断出乏燃料水池严重事故的事故现象；步骤4：基于乏燃料水池严重事故的事故现象，生成相应的事故缓解策略；步骤5：基于生成的事故缓解策略，对乏燃料水池进行相应的处理，实现了事故处理效率较高，且事故的缓解效果较好的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂事故处理领域，具体地，涉及一种乏燃料水池严重事故处理方法。
背景技术
乏燃料水池(Spent Fuel Pool)的主要功能是储存并冷却乏燃料元件。核电厂经过一定的循环周期后需要更换燃料，从反应堆中取出的乏燃料具有放射性并持续产生衰变热，必须贮存在乏燃料水池中。
本申请中的安全壳专指压水堆大型干式安全壳，属于承压建筑。大部分压水堆将乏燃料水池设计在安全壳外。类似福岛核电站的沸水堆采用小型安全壳设计，乏燃料水池设计在安全壳外反应堆厂房内，但通常反应堆厂房是不承压的普通工业厂房。福岛核电厂4号机组停堆期间的严重事故引起全世界广泛关注，业界开展了乏燃料水池严重事故管理的相关研究，但是，目前针对承压安全壳内乏燃料水池的严重事故缺乏成熟的诊断和缓解方法。
综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
在现有技术中，现有的承压安全壳内乏燃料水池的严重事故处理方式存在没有考虑具体的事故现象，没有针对具体的事故现象进行区别的事故处理，且事故处理方式单一陈旧，导致事故处理效率较低，处理效果较差，存在安全隐患的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种乏燃料水池严重事故处理方法，解决了现有的承压安全壳内乏燃料水池的严重事故处理方式存在事故处理效率较低，处理效果较差，存在安全隐患的技术问题，实现了对乏燃料水池运行规程进行了修改，对乏燃料水池的事故现象和等级进行了划分，并对不同现象的事故分别进行不同的处理，事故处理效率较高，且事故的缓解效果较好的技术效果。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种乏燃料水池严重事故处理方法，所述方法包括：
步骤1：获得乏燃料水池水位信息，并基于乏燃料水池水位信息判断乏燃料水池事故等级；
步骤2：在乏燃料水池运行控制单元设置数据接口，通过数据接口修改乏燃料水池的运行规程；监控中心通过数据接口与乏燃料水池运行控制单元建立连接，对乏燃料水池运行进行监控，并实时获得乏燃料水池水位信息，当实时水位信息小于阈值时，基于新的运行规程对乏燃料水池运行进行控制；
步骤3：当乏燃料水池事故等级为严重事故时，基于诊断模块，诊断出乏燃料水池严重事故的事故现象；
步骤4：基于乏燃料水池严重事故的事故现象，生成相应的事故缓解策略；
步骤5：基于生成的事故缓解策略，对乏燃料水池进行相应的处理。
反应堆和乏燃料水池(简称乏池)同时处于安全壳内，都将导致安全壳内的严重事故现象，二者的事故必然存在相关性。乏燃料水池的事故可能威胁安全壳的完整性，乏燃料元件损坏后放射性裂变产物释放至安全壳内，可能导致裂变产物的环境释放。将此类安全壳内乏燃料水池的严重事故定义为“乏燃料水池严重事故”，电厂面对乏燃料水池严重事故时，反应堆可能出于事故状态，包括严重事故。
将核电厂反应堆的事故处理分为“预防”和“缓解”两个阶段。堆芯损坏前，即事故处理的预防阶段，执行应急运行规程，尽可能将反应堆带到可控稳定的状态；堆芯损坏则意味着发生了严重事故，进入事故处理的缓解阶段，监控中心执行严重事故处理导则(SAMG)，缓解严重事故：防止或减少裂变产物的释放，维持安全壳的完整性，将电厂带到可控稳定的状态。
进一步的，乏燃料水池事故等级包括：严重事故和一般事故。
进一步的，乏燃料水池新运行规程具体为乏燃料水池补水规程。
进一步的，所述诊断模块对乏燃料水池事故进行诊断，具体为：
乏燃料水池水位低于乏燃料顶部时，定义为发生了乏燃料水池严重事故，电厂开始应用严重事故缓解策略处理严重事故。
进一步的，乏燃料水池严重事故的事故现象包括：裂变产物释放、安全壳超压、安全壳氢气浓度超标。
进一步的，当乏燃料水池严重事故的事故现象为裂变产物释放时，相应的事故缓解策略为：通过安全壳喷淋降低安全壳压力，喷淋溶液中加入碱溶液，通过化学反应滞留易挥发的酸性裂变产物。
进一步的，当乏燃料水池严重事故的事故现象为安全壳超压时，相应的事故缓解策略为：运行安全壳通风系统、安全壳喷淋系统、安全壳过滤排放系统降低安全壳的压力。
进一步的，当乏燃料水池严重事故的事故现象为安全壳氢气浓度超标时，相应的事故缓解策略为：开启反应堆一回路安全阀，向安全壳内释放水蒸汽，通过惰化安全壳大气来阻止氢气的燃烧或爆炸。
进一步的，当乏燃料水池水位低于乏燃料顶部时，乏燃料水池事故为严重事故，当乏燃料水池水位高于乏燃料顶部时，乏燃料水池事故为一般事故。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
实现了对乏燃料水池运行规程进行了修改，对乏燃料水池的事故现象和等级进行了划分，并对不同现象的事故分别进行不同的处理，事故处理效率较高，且事故的缓解效果较好的技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是本申请中乏燃料水池严重事故处理方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种乏燃料水池严重事故处理方法，解决了现有的承压安全壳内乏燃料水池的严重事故处理方式存在事故处理效率较低，处理效果较差，存在安全隐患的技术问题，实现了对乏燃料水池运行规程进行了修改，对乏燃料水池的事故现象和等级进行了划分，并对不同现象的事故分别进行不同的处理，事故处理效率较高，且事故的缓解效果较好的技术效果。
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参考图1，本申请提供了本发明提出一种乏燃料水池严重事故处理方法，利用反应堆事故和乏池事故在安全壳严重事故现象上的共同特性，在电厂已有反应堆严重事故诊断的基础上，综合分析反应堆严重事故和乏池严重事故，进行事故诊断并实施相应的缓解对策。
进一步，安全壳内乏燃料水池的严重事故处理方法考虑到了后续乏池严重事故缓解对策对反应堆的不利影响，特别是堆芯没有损坏时严重事故缓解对策的负面影响；注重分析资源利用的优先级，特别是堆芯没有损坏时优先考虑维持堆芯燃料包壳的完整性。
针对安全壳内乏燃料水池诊断严重事故并确定缓解对策包括如下步骤：
(S1)结合电厂实际情况，定义乏燃料水池严重事故，乏池事故具有衰变热水平低，事故进程缓慢的特点，因此，乏池严重事故的定义可以不同于反应堆严重事故，不以第一道裂变产物屏障(即燃料包壳)的损坏作为严重事故的开始。乏池水位降低到一定水平后，被淹没的乏燃料元件将对乏池周围的维修人员造成放射性危害；乏池丧失冷却后水位进一步降低，乏燃料元件开始裸露。通常结合事故后不正常的乏池水位定义严重事故。
(S2)设置乏燃料水池SAMG的接口，电厂修改应急运行规程，主控室监测到乏池水位达到严重事故整定值时，指引电厂应急响应人员进入乏池SAMG。安全壳内乏燃料水池SAMG的接口具有如下特点：
1.通常SAMG的开发以操纵员减负为原则，因此不要求主控室操纵员执行乏池SAMG，监控中心包括：主控室和技术支持中心(TSC)，主控室指引技术支持中心(TSC)进入乏池SAMG；
2.乏池事故进程缓慢，如果乏池发生严重事故而TSC还没有就位，则主控室继续专注于反应堆相关的事故规程和操作规程，等待TSC就位；
3.安全壳内的乏池事故和反应堆事故具有相关性，TSC依据乏池SAMG导则分析严重事故缓解对策，并指导主控室执行相应的操作。
(S3)编写诊断模块，设定导则优先级。TSC根据不同的电厂监测参数分别诊断乏池严重事故威胁，按照优先级执行SAMG导则缓解严重事故威胁，乏池严重事故对于安全壳主要导致以下威胁：
1.裂变产物释放，监测电厂的放射性活度和放射性剂量，超过整定值则执行相关策略，减少裂变产物释放；
2.安全壳超压，安全壳完整性丧失将导致不可控的裂变产物释放，监测安全壳压力，超过整定值则执行相关策略，控制安全壳状态；
3.安全壳氢气浓度，氢气爆炸可能导致安全壳完整性丧失，监测安全壳氢气浓度，超过整定值则执行相关策略，减少安全壳氢气浓度。
(S4)针对严重事故威胁编写具体策略，减少裂变产物释放，控制安全壳状态，减少安全壳氢气浓度。可以在相应的反应堆SAMG导则基础上修改缓解对策，以适应乏池严重事故的处理，应特别注意以下问题：
1.安全壳内反应堆和乏池事故缓解的相关性问题，特别是主控室正在执行应急运行规程时，注意考虑乏池事故缓解对策对反应堆的负面影响；
2.电厂资源利用的优先级问题，在电源、水源有限的情况下，分析乏池事故缓解对策时注意考虑反应堆事故或潜在事故的资源需求。
(S5)编写专门针对乏池的严重事故策略，针对乏池的主要事故缓解措施是向乏燃料水池注水，一方面可以恢复乏池的功能，淹没并冷却乏燃料元件，另一方面，还可以缓解或终止以上安全壳严重事故威胁。
(S6)综合考虑乏燃料水池叠加反应堆严重事故，尽管电厂因乏池发生严重事故而进入SAMG，但在实际的严重事故进程中，完全有可能发生堆芯损坏，电厂需要应对乏池叠加反应堆的严重事故。因此，需要在诊断模块中需要补充考虑叠加事故的诊断与导则优先级，在导则缓解对策分析中，综合考虑叠加严重事故下的对策相关性和资源优先级问题。
某压水堆核电厂乏燃料水池设计在安全壳内，虽然电厂在停堆操作规程和应急运行规程中涉及乏燃料水池的补水操作及事故处理，但是目前缺乏明确的乏燃料水池严重事故缓解方法，没有成熟的导则或程序可供执行。为填补该电厂严重事故管理中的空白，完善电厂的事故管理，需要按照本发明提出的乏池严重事故诊断方法编写乏燃料水池SAMG，具体执行以下步骤。
(S1)定义乏燃料水池严重事故，定义乏池严重事故为乏池水位低于25m的事故。在较低的衰变热水平下，乏池丧失冷却导致乏燃料元件损坏还需要几十个小时的时间。选取该水位作为乏池严重事故的定义原因在于：
1.当前核电厂关于乏燃料水池的应急运行规程尚不完善，乏池水位低于25m后缺乏明确的事故管理程序；
2.乏燃料水池冷却系统的取水管道标高高于25m标高，水位低于25m后必然丧失乏池冷却；
3.该水位之下被淹没的乏燃料元件将对乏池周围构成放射性威胁。
(S2)修改应急运行规程，设置乏燃料水池SAMG的接口。设置了关于接口的监视规程，当监测到乏燃料水池水位低于25m时，监控中心进入乏池严重事故管理导则(SAMG)。
(S3)编写诊断模块并设定导则执行的优先级。在一级和二级概率安全分析(PSA)的基础上，结合工程评价方法，考虑乏池事故的具体特性，确定导则优先级。具体优先级设定及原因如下：
1.安全壳超压的可能性比较大，优先级最高，根据乏池严重事故的定义，进入乏池SAMG比较早，乏池燃料元件还没有损坏，但水蒸汽蒸发可能引起安全壳超压；
2.燃料元件损坏后裂变产物环境释放的严重程度高于氢气威胁，必须立即缓解，因此优先级较高；
3.乏燃料水池的事故进程缓慢，向乏燃料水池注水的优先级低于缓解安全壳严重事故威胁的优先级，因此优先级最低。
(S4)在反应堆SAMG导则基础上修改缓解对策，生成减少裂变产物释放策略(乏池版)生成控制安全壳状态(乏池版)策略，生成减少安全壳氢气浓度(乏池版)策略。需要考虑缓解对策的相关性问题和资源利用的优先级问题，例如：在乏池SAMG导则减少安全壳氢气浓度(乏池版)策略中，需要利用安全壳蒸汽惰化缓解氢气威胁，停运安全壳喷淋系统和安全壳通风系统；而主控室执行应急运行规程时，安全壳喷淋系统自动或手动启动。因此，安全壳氢气浓度高时，TSC应指导主控室谨慎执行安全壳喷淋，必要时隔离自动信号，维持安全壳惰化状态，防止氢气燃烧。
(S5)生成针对乏池的严重事故策略：向乏燃料水池注水，注意考虑负面影响。例如，向反应堆和乏池注水的水源都是安全壳外的换料水箱，堆芯注水无法实现时，可以用换料水箱的水来执行向乏池补水，但应保留一部分水装量，以便一回路注水的能力恢复后，仍有足够的水来再淹没堆芯。
(S6)综合考虑乏燃料水池叠加反应堆严重事故。进入乏燃料水池SAMG后首先要判断堆芯是否损坏，并且经历每一次乏池相关导则的诊断执行循环后都要再次判断堆芯是否损坏。在缓解乏池严重事故的过程中如果发生堆芯损坏，则综合执行反应堆严重事故和乏池严重事故的处理策略。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
实现了对乏燃料水池运行规程进行了修改，对乏燃料水池的事故现象和等级进行了划分，并对不同现象的事故分别进行不同的处理，事故处理效率较高，且事故的缓解效果较好的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种乏燃料水池严重事故处理方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：获得乏燃料水池水位信息，并基于乏燃料水池水位信息判断乏燃料水池事故等级；
步骤2：在乏燃料水池运行控制单元设置数据接口，通过数据接口修改乏燃料水池的运行规程；监控中心通过数据接口与乏燃料水池运行控制单元建立连接，对乏燃料水池运行进行监控，并实时获得乏燃料水池水位信息，当实时水位信息小于阈值时，基于新的运行规程对乏燃料水池运行进行控制；
步骤3：当乏燃料水池事故等级为严重事故时，基于诊断模块，诊断出乏燃料水池严重事故的事故现象；
步骤4：基于乏燃料水池严重事故的事故现象，生成相应的事故缓解策略；
步骤5：基于生成的事故缓解策略，对乏燃料水池进行相应的处理；
乏燃料水池事故等级包括：严重事故和一般事故；定义乏燃料水池严重事故为乏燃料水池水位低于25m的事故，乏燃料水池严重事故的事故现象包括：裂变产物释放、安全壳超压、安全壳氢气浓度超标；当乏燃料水池严重事故的事故现象为裂变产物释放时，相应的事故缓解策略为：通过安全壳喷淋降低安全壳压力，喷淋溶液中加入碱溶液，通过化学反应滞留易挥发的酸性裂变产物；当乏燃料水池严重事故的事故现象为安全壳超压时，相应的事故缓解策略为：运行安全壳通风系统、安全壳喷淋系统、安全壳过滤排放系统降低安全壳的压力；当乏燃料水池严重事故的事故现象为安全壳氢气浓度超标时，相应的事故缓解策略为：开启反应堆一回路安全阀，向安全壳内释放水蒸汽，通过惰化安全壳大气来阻止氢气的燃烧或爆炸，编写诊断模块并设定导则执行的优先级，具体优先级设定为：安全壳超压优先级>裂变产物释放优先级>安全壳氢气浓度超标优先级。
2.根据权利要求1所述的乏燃料水池严重事故处理方法，其特征在于，乏燃料水池新运行规程具体为：乏燃料水池补水规程。
3.根据权利要求1所述的乏燃料水池严重事故处理方法，其特征在于，所述诊断模块对乏燃料水池事故进行诊断，具体为：乏燃料水池水位低于乏燃料顶部时，定义为发生了乏燃料水池严重事故，电厂开始应用严重事故缓解策略处理严重事故。
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