CN107731322B - 一种优化核电厂安全壳试验周期的方法 - Google Patents

一种优化核电厂安全壳试验周期的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种优化核电厂安全壳试验周期的方法，包括：步骤S1，判断核电厂安全壳试验CTT周期历史情况是否合格，若是则进入步骤S2，否则判定不适合延长CTT周期；步骤S2，判断核电厂安全壳现场检查是否合格，若是则进入步骤S3，否则进行纠正；步骤S3，对核电厂延长CTT周期的风险进行评估，判断风险评估是否通过，若是则确定延长CTT周期，否则判定不适合延长CTT周期。本发明能够延长CTT试验周期，降低CTT频度，有效地降低CTT风险，核电机组寿期内节约大修关键路径，百万千万机组能多发至少1.2亿度电；核电机组延寿后节约大修关键路径至少10天以上，百万千万机组能多发至少2.4亿度电，经济效益明显提升。

Description

一种优化核电厂安全壳试验周期的方法
技术领域
本发明涉及核电厂安全技术领域，尤其涉及一种优化核电厂安全壳试验周期的方法。
背景技术
安全壳是核电厂第三道安全屏障，用于在发生内部或外部事故下封闭放射性物质，保护公众不受事故后果的伤害。基于上述安全要求，安全壳既要有良好的密封性以防止核物质扩散，又要能承受核事故下的内压力。为了检验和确认这种功能，在核电厂寿期，要进行多次强度试验和密封试验。其中，安全壳试验（CTT）是机组停堆期间需要开展的一项重要试验，它使用干燥空气作为打压介质，向安全壳内充送能模拟核事故后的内压力（5bar），持续保压以确定安全壳及其辅助设施的总泄露率是否满足相关规范要求。CTT在核电厂建造完工时进行1次，在第1次换料大修时进行1次，以后每隔10年进行1次。
在核电厂寿期内，每隔10年进行1次CTT的频度相对较高，CTT的风险也相对较高（风险=事件发生的频度×事件发生的后果）。例如，根据国外核工业反馈，CTT期间安全壳内空气非常干燥，易发生火灾，导致的事件后果极为严重。并且，核电厂单次CTT投入的成本（包括设备费用、人力成本、耗材等）较大，频度较高的CTT也将导致总成本上升。
然而，目前尚没有对CTT周期进行优化的方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够显著降低CTT实施次数，提升核电厂经济效应的优化核电厂安全壳试验周期的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种优化核电厂安全壳试验周期的方法，包括：
步骤S1，判断核电厂安全壳试验CTT周期历史情况是否合格，若是则进入步骤S2，否则判定不适合延长CTT周期；
步骤S2，判断核电厂安全壳现场检查是否合格，若是则进入步骤S3，否则进行纠正；
步骤S3，对核电厂延长CTT周期的风险进行评估，判断风险评估是否通过，若是则确定延长CTT周期，否则判定不适合延长CTT周期。
其中，所述步骤S1判断核电厂安全壳试验CTT周期历史情况是否合格，具体是指：
判断核电厂连续2次CTT试验时，其泄露率是否小于0.16%安全壳内干空气质量/天，其中连续2次CTT试验间隔至少大于2年。
其中，所述步骤S2中的核电厂安全壳现场检查包括：安全壳内、外部结构的表面目视检查、维修相关检查、有关法规要求检查。
其中，所述步骤S3中对核电厂延长CTT周期的风险评估，具体是指：采用概率论手段，定量地评估延长CTT周期所引起的风险增量，评估增量能否满足有关规范要求。
其中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，确定影响堆芯损坏频率CDF的事故序列及每一类事故的基准风险；
步骤S32，确定核电厂设定范围内的人员剂量基准值；
步骤S33，采用概率安全分析PSA计算由事故引发的放射性物质释放的频率；
步骤S34，计算早期大量释放频率LERF和安全壳失效概率CCFP的变化量；
步骤S35，进行安全壳钢衬里腐蚀行为的敏感性分析；
步骤S36，对安全壳超压事件进行分析；
步骤S37，评估外部灾害事件带来的风险。
其中，所述步骤S31进一步包括：
对可能导致放射性物质释放到大气环境中的事故进行归类，包括：无安全壳故障引起的放射性物质释放、安全壳大的隔离措施失效、安全壳事先存在小的泄露、安全壳事先存在大的泄露、安全壳B类贯穿件失效、安全壳C类贯穿件失效、安全壳其他隔离的失效、其他现象诱发的失效、安全壳隔离功能被旁通引起的放射性物质释放；
分别明确每一类事故发生的频率、泄露、人员剂量和人员剂量率。
其中，所述步骤S33进一步包括：
识别在所述可能导致放射性物质释放到大气环境中的事故中，哪些因安全壳试验周期延长而受影响；
通过PSA分析方法计算识别出来的事故所造成放射性物质释放的频率。
其中，所述步骤S34计算早期大量释放频率LERF和安全壳失效概率CCFP的变化量，按照下述公式进行：
ΔLERF=ILRT调整周期后3b释放类对应的LERF-3b释放类的基准LERF
ΔCCFP=ILRT调整周期后的CCFP-基准CCFP
其中，△LERF为早期大量释放频率增量，ΔCCFP为安全壳失效概率增量。
其中，所述步骤S35中采用卡尔弗特悬崖Calvert Cliffs衬里腐蚀分析方法进行敏感性分析，敏感性分析过程中需要从以下几个方面将核电厂与Calvert Cliffs对比分析：
两者在安全壳地基、安全壳圆柱体和大盖的差异；
历史上因潜在的腐蚀导致钢衬里缺陷的可能性；
老化的影响；
安全壳与腐蚀泄漏之间的依赖管线；
目视检查方式有效探测出缺陷的可能性。
其中，所述步骤S36对安全壳超压事件进行分析，具体是指：评估安全壳试验周期延长以后，新的定期试验策略是否会对原来安全壳超压事件分析结果有影响。
本发明实施例的有益效果在于：从核电厂纵向视角出发，能够延长CTT试验周期，降低CTT的频度，有效地降低CTT的风险；
核电机组寿期内典型CTT数量减少，节约大修关键路径至少5天以上，百万千万机组能多发至少1.2亿度电，按上网标杆电价0.43元/度，产生的直接经济收益为5000多万人民币；核电机组延寿后典型CTT数量减少，节约大修关键路径至少10天以上，百万千万机组能多发至少2.4亿度电，按上网标杆电价0.43元/度，产生的直接经济收益为1亿元人民币；
由于有效降低了CTT实施频度，从整体统筹角度出发，降低了CTT成本支出，包括人力成本、设备成本、耗材等，尤其是对集团群堆运行，其优势更加明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种优化核电厂安全壳试验周期的方法的流程示意图。
图2是本发明实施例中对核电厂延长CTT周期的风险进行评估的具体流程示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图2所示，本发明实施例提供一种优化核电厂安全壳试验周期的方法，包括：
步骤S1，判断核电厂安全壳试验CTT周期历史情况是否合格，若是则进入步骤S2，否则判定不适合延长CTT周期；
步骤S2，判断核电厂安全壳现场检查是否合格，若是则进入步骤S3，否则进行纠正；
步骤S3，对核电厂延长CTT周期的风险进行评估，判断风险评估是否通过，若是则确定延长CTT周期，否则判定不适合延长CTT周期。
具体地，步骤S1判断核电厂安全壳试验CTT周期历史情况是否合格，具体是指：判断核电厂连续2次CTT试验时，其泄露率是否小于0.16%安全壳内干空气质量/天，其中连续2次CTT试验间隔至少大于2年。
步骤S2中，核电厂安全壳现场检查包括：安全壳内、外部结构的表面目视检查、维修相关检查、有关法规要求检查。如果不合格，则采取纠正行动，直到达到合格标准。
步骤S3中，对核电厂延长CTT周期的风险评估，具体是指：采用概率论手段，定量地评估延长CTT周期所引起的风险增量，评估增量能否满足有关规范要求，包括早期释放概率（LERF）和堆芯损坏频率（CDF）等。其具体过程如图2所示，包括如下步骤：
步骤S31，确定影响堆芯损坏频率（CDF）的事故序列及每一类事故的基准风险；
步骤S32，确定核电厂设定范围内的人员剂量基准值；
步骤S33，采用概率安全分析PSA计算由事故引发的放射性物质释放的频率；
步骤S34，计算早期大量释放频率LERF和安全壳失效概率CCFP的变化量；
步骤S35，进行安全壳钢衬里腐蚀行为的敏感性分析；
步骤S36，对安全壳超压事件进行分析；
步骤S37，评估外部灾害事件带来的风险。
具体来说，步骤S31采用安全壳事件树的分析方法，考虑导致堆芯损坏频率（CDF）的事故序列，这类事故发生以后，关注在安全壳内部的演进情况，把可能导致放射性物质释放到大气环境中的事故进行归类，总共分为9类：“无安全壳故障引起的放射性物质释放”、“安全壳大的隔离措施失效”、“安全壳事先存在小的泄露”、“安全壳事先存在大的泄露”、“安全壳B类贯穿件失效”、“安全壳C类贯穿件失效”、“安全壳其他隔离的失效”、“其他现象诱发的失效”、“安全壳隔离功能被旁通引起的放射性物质释放”。然后，分别明确每一类事故发生的频率、泄露、人员剂量和人员剂量率等参数。
步骤S32中可通过两种手段获得核电厂方圆50英里范围内的人员剂量基准值（事故以后，核电站周围人员受辐照的情况）：
第一种手段是通过建立PSA模型进行计算；
第二种手段是与NUREG/CR-4551参考核电厂进行对标。
步骤S33中，首先需要识别在步骤S31中所述的9类事故中，哪些因安全壳试验周期延长（例如10年变15年或20年）而受影响（通常只有2类受到周期延长的影响）。其次，通过PSA分析方法来计算识别出来的事故所造成放射性物质释放的频率，这里需要着重计算每种释放类对应的安全壳泄漏概率。
步骤S34，计算早期大量释放频率LERF和安全壳失效概率CCFP的变化量，有特定的计算公式，如下：
ΔLERF=ILRT调整周期后3b释放类对应的LERF-3b释放类的基准LERF
ΔCCFP=ILRT调整周期后的CCFP-基准CCFP
其中，△LERF为早期大量释放频率增量，ΔCCFP为安全壳失效概率增量。
鉴于安全壳试验周期的延长，不能有效探测安全壳钢衬里因腐蚀而诱发泄漏的可能性和对应风险，因此，步骤S35需要进行安全壳钢衬里腐蚀行为的敏感性分析。通常采用卡尔弗特悬崖（Calvert Cliffs）衬里腐蚀分析方法进行敏感性分析。敏感性分析过程中需要从以下几个方面将核电厂与Calvert Cliffs对比分析：
两者在安全壳地基、安全壳圆柱体和大盖的差异；
历史上因潜在的腐蚀导致钢衬里缺陷的可能性；
老化的影响；
安全壳与腐蚀泄漏之间的依赖管线；
目视检查方式有效探测出缺陷的可能性。
安全壳超压事件是核电站事故分析的基本事件之一，因此，步骤S36需要评估安全壳试验周期延长以后，新的定期试验策略是否会对原来安全壳超压事件分析结果有影响。
步骤S37中，外部灾害包括火灾、地震等等，也需要通过PSA模型来评价新的定期试验策略是否会对原来的外部灾害结论形成挑战。
经过步骤S3的风险评估，如果通过，则可延长CTT周期，例如从原先的10年延长至15年或20年，如果未通过，表明如果延长CTT周期会带来风险，则判定不延长CTT周期，维持原有的CTT周期。
本发明是针对CTT定期试验一种优化和改进的技术方案，包含可行性论证，通过本发明的实施，CTT定期试验可由“10年1次”优化为“15年1次”或“20年1次”。
通过上述说明可知，本发明实施例的有益效果在于：
从核电厂纵向视角出发，能够延长CTT试验周期，降低CTT的频度，有效地降低CTT的风险；
核电机组寿期内（40年）典型CTT数量从5次优化为4次（以延长至15年为例），节约大修关键路径至少5天以上，百万千万机组能多发至少1.2亿度电，按上网标杆电价0.43元/度，产生的直接经济收益为5000多万人民币；
核电机组延寿后（60年）典型CTT数量从7次优化为5次（以延长至15年为例），节约大修关键路径至少10天以上，百万千万机组能多发至少2.4亿度电，按上网标杆电价0.43元/度，产生的直接经济收益为1亿元人民币；
由于有效降低了CTT实施频度，从整体统筹角度出发，降低了CTT成本支出，包括人力成本、设备成本、耗材等，尤其是对集团群堆运行，其优势更加明显。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种优化核电厂安全壳试验周期的方法，包括：
步骤S1，判断核电厂安全壳试验CTT周期历史情况是否合格，若是则进入步骤S2，否则判定不适合延长CTT周期；
步骤S2，判断核电厂安全壳现场检查是否合格，若是则进入步骤S3，否则进行纠正；
步骤S3，对核电厂延长CTT周期的风险进行评估，判断风险评估是否通过，若是则确定延长CTT周期，否则判定不适合延长CTT周期；
其中，所述步骤S3具体包括：
步骤S31，确定影响堆芯损坏频率CDF的事故序列及每一类事故的基准风险；
步骤S32，确定核电厂设定范围内的人员剂量基准值；
步骤S33，采用概率安全分析PSA计算由事故引发的放射性物质释放的频率；
步骤S34，计算早期大量释放频率LERF和安全壳失效概率CCFP的变化量；
步骤S35，进行安全壳钢衬里腐蚀行为的敏感性分析；
步骤S36，对安全壳超压事件进行分析；
步骤S37，评估外部灾害事件带来的风险。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1判断核电厂安全壳试验CTT周期历史情况是否合格，具体是指：
判断核电厂连续2次CTT试验时，其泄露率是否小于0.16%安全壳内干空气质量/天，其中连续2次CTT试验间隔至少大于2年。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中的核电厂安全壳现场检查包括：安全壳内、外部结构的表面目视检查、维修相关检查、有关法规要求检查。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中对核电厂延长CTT周期的风险评估，具体是指：采用概率论手段，定量地评估延长CTT周期所引起的风险增量，评估增量能否满足有关规范要求。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S31进一步包括：
对可能导致放射性物质释放到大气环境中的事故进行归类，包括：无安全壳故障引起的放射性物质释放、安全壳大的隔离措施失效、安全壳事先存在小的泄露、安全壳事先存在大的泄露、安全壳B类贯穿件失效、安全壳C类贯穿件失效、安全壳其他隔离的失效、其他现象诱发的失效、安全壳隔离功能被旁通引起的放射性物质释放；
分别明确每一类事故发生的频率、泄露、人员剂量和人员剂量率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S33进一步包括：
识别在所述可能导致放射性物质释放到大气环境中的事故中，哪些因安全壳试验周期延长而受影响；
通过PSA分析方法计算识别出来的事故所造成放射性物质释放的频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S34计算早期大量释放频率LERF和安全壳失效概率CCFP的变化量，按照下述公式进行：
ΔLERF=ILRT调整周期后3b释放类对应的LERF-3b释放类的基准LERF
ΔCCFP=ILRT调整周期后的CCFP-基准CCFP
其中，△LERF为早期大量释放频率增量，ΔCCFP为安全壳失效概率增量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S35中采用卡尔弗特悬崖CalvertCliffs衬里腐蚀分析方法进行敏感性分析，敏感性分析过程中需要从以下几个方面将核电厂与Calvert Cliffs对比分析：
两者在安全壳地基、安全壳圆柱体和大盖的差异；
历史上因潜在的腐蚀导致钢衬里缺陷的可能性；
老化的影响；
安全壳与腐蚀泄漏之间的依赖管线；
目视检查方式有效探测出缺陷的可能性。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S36对安全壳超压事件进行分析，具体是指：评估安全壳试验周期延长以后，新的定期试验策略是否会对原来安全壳超压事件分析结果有影响。
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