CN114694867A - 一种快堆核电厂事故处理系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快堆核电厂事故处理系统及其设计方法，包括：(1)根据快堆设计特征分析和事故特性分析结果，确定基于事件导向的处理方法与基于征兆导向的处理方法相结合的事故处理架构；(2)对基于事件导向的事故处理系统进行设计，包括确定事故工况清单、事故诊断策略和事故处理策略；(3)对基于征兆导向的事故监督系统进行设计，包括确定监督功能、监督征兆和监督策略；(4)基于事件导向的事故处理系统与基于征兆导向的事故监督系统并行执行，通过事故处理系统进行事故诊断和应对，通过事故监督系统进行纠偏和补充操作，从而确保事故得到有效缓解。本发明设计流程完整清晰、可行性高，实现了快堆核电厂事故处理的最优化。

Description

一种快堆核电厂事故处理系统及其设计方法

技术领域

本发明属于核电厂设计技术，具体涉及一种快堆核电厂事故处理系统及其设计方法。

背景技术

安全是核电厂的生命线。核电厂最基本的安全原则是纵深防御，纵深相依的几道屏障，其完整性有多重的安全设施与处理规程予以保护。根据纵深防御的要求，当发生预计运行事件或假设始发事件，操纵员应立即采用适当的事故处理措施，缓解事故的程度和影响，把电厂恢复到受控制和被冷却的状态，并限制放射性释放，保证电厂安全。由此可见，事故处理是核电厂纵深防御的重要组成部分。同时，核电厂事故处理是核电厂中最重要，同时也是最复杂的运行任务，涉及的系统和设备数量庞多，需要操纵员的快速响应，且对各部分操作策略有着复杂而精准的要求。因此事故处理技术是保障核电厂安全性、构成核电厂先进性的重要技术之一。

快堆核电厂作为第四代核能系统的首选堆型，其对安全性目标有着更高的要求。快堆的显著设计特征包括：1)快堆具有固有安全性，即对一系列可能发生的事故，反应堆的设计可由本身的物理特性令其达到安全状态；2)快堆具有非能动的安全设施，在事故工况下不依赖外部条件，只靠非能动的设备动作以阻止事故的进一步发展或缓解事故后果；3)对于钠冷快堆，作为冷却剂的液态钠化学性质活泼，一旦发生钠泄漏容易与空气和水发生化学反应，发生钠火事故和钠水事故，钠火和钠水是钠冷快堆核电厂特有的事故工况，尤其是一回路钠火同时会导致放射性释放，在事故处理时需采取针对性措施应对；4)快堆采用直流式蒸汽发生器，其热容量及热惰性较大型压水堆采用的U型管式的蒸汽发生器小得多，所以动态响应较为迅速。因此为保障快堆核电厂的安全性，必须基于快堆的设计特征和特有的事故现象，建立并维持一套可靠有效的事故处理系统。

当前我国快堆核电厂运行经验不足，仅有中国实验快堆数个堆年的运行经验，其用于事故处理的运行文件不完善，没有形成一套完整的事故处理系统。国际上快堆的运行经验也相对欠缺，由于政治、经济等其他因素，许多反应堆为实验-原型堆，且长期处于停闭状态，即使剩余快堆电厂也由于技术路线差异，其事故处理经验难以搜集或无法参考。另一方面，压水堆核电厂与快堆电厂设计原理和设计概念差异较大，压水堆核电厂的事故处理相关开发成果无法应用于快堆电厂。因此，无论是国内还是国际上，快堆核电厂事故处理经验较为匮乏，技术积累较为薄弱，尚未形成一套完整的适用于快堆的事故处理方法和系统。

发明内容

本发明的目的是为满足快堆核电厂的安全目标要求，确定适用的事故处理技术方向，提供一种事件导向与征兆导向相结合的核电厂事故处理系统及其设计方法，为运行人员处理事故工况提供技术指导，以应对和缓解事故后果，保证人员、社会和环境免遭放射性危害，实现核电厂安全的总目标。

本发明的技术方案如下：一种快堆核电厂事故处理系统，包括基于事件导向的事故处理系统和基于征兆导向的事故监督系统，通过所述基于事件导向的事故处理系统进行快堆核电厂事故处理，并通过所述基于征兆导向的事故处理系统对事故处理进行监督。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统，其中，所述基于事件导向的事故处理系统包括事故工况清单、事故诊断策略体系和事故处理策略体系；所述事故工况清单结合始发事件清单和事故覆盖范围确定；所述事故诊断策略体系包括具体事故诊断判据和总体事故诊断体系；所述事故处理策略体系包括：核电厂发生事故时需操纵员立即执行的立即操作策略，在事故工况下将核电厂带入正常、稳定的工况或者安全的稳态工况，以使核电厂处于安全状态的稳定操作策略，定期对重要参数和设备运行状态进行检查的定期监视策略。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统，其中，所述基于征兆导向的事故处理系统包括监督功能体系、监督征兆体系和监督策略体系；所述监督功能体系包括监督快堆核电厂的关键安全功能、监督电厂支持功能、监督电厂专设安全功能；所述监督征兆体系通过征兆参数选取和征兆异常分析确定所有功能的监督征兆；所述监督策略体系包括确定监督顺序和监督方式。

所述监督方式包括：进入准则，当任一事故诊断判据满足时需应用监督系统执行事故监督；执行准则，按照监督顺序单线程逐一对各个功能的进行监督，通过功能征兆参数的异常情况评价功能的降级程度，并循环执行；退出准则，当事故工况进一步恶化至堆芯熔化，电厂达到严重事故状态，或者当基于事件导向的事故处理已完成，电厂处于安全状态时退出监督。

本发明进一步提供了上述快堆核电厂事故处理系统的设计方法，包括：

(1)根据快堆设计特征分析和事故特性分析结果，确定通过基于事件导向的处理方法进行快堆核电厂事故处理，并通过基于征兆导向的处理方法对事故处理进行监督；

(2)对基于事件导向的事故处理系统进行设计，包括确定事故工况清单、确定事故诊断策略和确定事故处理策略；

(3)对基于征兆导向的事故监督系统进行设计，包括确定监督功能、确定监督征兆和确定监督策略；

(4)基于事件导向的事故处理系统与基于征兆导向的事故监督系统并行执行，通过事故处理系统进行事故诊断和应对，通过事故监督系统进行纠偏和补充操作，从而确保事故得到有效缓解。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，步骤(2)中，所述事故工况清单的设计包括：

(2-1-1)根据事故分析结果、概率安全分析(PSA)结果和快堆核电厂设计特征确定快堆核电厂始发事件清单，包括：事故分析中所包括的事件，概率安全分析中确定的关键人员动作和风险重要任务，体现快堆的典型设计特征的特定事件；

(2-1-2)根据快堆核电厂运行工况划分和事故处理要求，确定快堆核电厂事故处理覆盖范围，包括：自动紧急停堆至堆芯熔化前的事故工况，手动紧急停堆的事故工况，导致放射性释放的事故工况，燃料操作异常的事故工况；

(2-1-3)针对每一个始发事件开展后果分析，若事故后果满足覆盖范围中一项或多项，则确定该始发事件为需处理的事故工况，从而形成一套完整的事故工况清单。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，步骤(2)中，所述事故诊断策略的设计包括：

(2-2-1)针对具体事故序列，分析事故衍变进程和后果，整理形成事故初期核电厂安全功能降级程度及主要表征参数的变化趋势；

(2-2-2)根据事故衍变进程分析结果，结合快堆核电厂设计(如运行工况、报警等)，梳理形成特定事故工况下的事故诊断判据，并开展评价分析，确保诊断判据的可靠性、完整性且易识别；

(2-2-3)通过结合快堆核电厂的设计和各类特定事故特性及判据，并分析事故工况的独立性和降级程度，确定适当的诊断优先级顺序，形成总体事故诊断体系，并采用单线程顺序执行方式，实现对事故工况清单中所有工况的诊断；诊断顺序如下：

a)失去电源事故优先于其它类型事故；

b)事故严重性高优先于事故严重性轻；

c)诊断判据独立性高优先于诊断判据独立性低。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，步骤(2)中，所述事故处理策略的设计包括：

(2-3-1)进行扩展事故分析以及系统分析和计算，

所述扩展事故分析采用基于现实假设进行最佳估算方法的扩展事故分析，并在此基础上分析事故工况响应的薄弱项；

所述系统分析和计算包括安全相关系统和设备的设计容量和限值分析、安全相关系统后果分析、所要求支持系统的性能分析，以评价事故后所采用措施的可用性和可靠性；

(2-3-2)进行策略框架开发，包括稳定机组状态和退防至安全停堆状态两个阶段：

稳定机组状态基于步骤(2-3-1)的分析结果，结合快堆核电厂安全功能和系统设计，确定快堆核电厂各安全功能的控制和缓解方式，实现机组状态稳定；

退防至安全停堆状态根据特定事故工况下系统配置状态及对安全功能的要求，确定机组的安全退防状态；

(2-3-3)通过符合性计算进一步明确策略细节；

(2-3-4)通过策略确认保证事故处理策略的正确性、可用性和完整性。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，步骤(2)中，确定的事故处理策略包括：核电厂发生事故时需操纵员立即执行的立即操作策略；在事故工况下将核电厂带入正常、稳定的工况或者安全的稳态工况，以使核电厂处于安全状态的稳定操作策略；定期对重要参数和设备运行状态进行检查的定期监视策略。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，步骤(3)中，所述监督功能的设计包括：

(3-1-1)监督快堆核电厂的关键安全功能，包括：反应性控制、余热导出、放射性屏蔽、钠安全；

(3-1-2)监督电厂支持功能，包括：电源系统、气源系统、冷源系统、钠火/钠水处理系统；

(3-1-3)监督电厂专设安全功能，包括：应急余热排出系统、安全壳隔离系统。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，步骤(3)中，所述监督征兆的设计包括：

(3-2-1)进行征兆参数选取，从功能分析、概率安全分析、事故分析、系统设计方面梳理分析，提炼出功能对应的征兆参数；

(3-2-2)对征兆参数进行征兆异常分析，选取合理的异常值，表征功能的降级程度。

进一步，如上所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，步骤(3)中，所述监督策略的设计包括：

(3-3-1)通过确定监督原则形成合理的监督顺序，监督原则包括：

首先监督电厂是否发生钠火，确认钠火消防操作已正确执行；

确认仪控电源的可靠性，以确保所用监督信息的真实性；

安全功能的优先级一般为反应性控制、余热导出和放射性屏蔽；

专设安全设施的可用性监督；

重要支持系统的可用性监督；

(3-3-2)确定监督方式，按照基于事件导向的事故处理系统与基于征兆导向的事故监督系统并行执行的要求和事故处理覆盖范围，确定监督的进入、执行和退出准则。

本发明的有益效果如下：

1)本发明提出了一种快堆核电厂的事故处理方法，该方法充分体现了快堆的设计特征，填补了快堆事故处理设计领域的技术空白。该方法设计流程完整清晰、可行性高，适用于快堆电厂，按照该设计方法可有效的开展快堆电厂事故处理设计，实现快堆电厂事故处理的最优化。

2)本发明提出了一种快堆核电厂的事故处理构架设计方法，通过开展快堆设计特征分析、事故特性分析和事故处理方法分析，确定事故处理构架，完成事故处理系统的顶层设计。

3)本发明提出了一种用于快堆核电厂的事故工况清单设计方法，通过开展事故分析和概率安全分析，并结合快堆设计特征，确定始发事件，然后根据事故处理范围，筛选出事故工况清单，保证事故处理范围的完整性和包络性。

4)本发明提出了一种用于快堆核电厂的基于事件导向的事故诊断策略设计方法，通过开展事故处初期进程分析和事故诊断判据分析，确定具体事故的诊断判据；并开展事故诊断优先级分析，确定总体事故诊断体系，从而保证事故诊断的完整性、正确性和时效性，实现操纵员对事故的快速准确响应。

5)本发明提出了一种用于快堆核电厂的基于事件导向的事故处理策略设计方法，通过开展支持分析、策略框架开发、符合性计算和策略确认，确定具体事故的处理策略，保证事故处理策略的合理、可靠和有效，实现对事故后果的有效缓解，并将电厂带入安全停堆状态。

6)本发明提出了一种用于快堆核电厂的基于征兆导向的事故监督策略设计方法，通过开展监督功能设计、监督征兆设计和监督策略设计，确定所需监督功能及其配套的征兆，并形成合理的监督顺序和监督方式，从而形成一套完备合理的事故监督策略，保证事故监督既有足够的全局性，又有足够的针对性，保证对电厂事故处理的有效监督。

7)本发明提出了一种用于快堆核电厂的事件导向和征兆导向相结合的事故处理系统，该系统包括基于事件导向的事故处理系统和基于征兆导向的事故监督系统，且事故处理系统与事故监督系统同时并行执行。基于事件导向的事故处理系统针对单一事件采取最佳恢复措施，实现对事故的快速准确诊断和最佳恢复；基于征兆导向的事故监督系统持续监督功能征兆的异常情况，评价功能的降级程度和所采取事故策略的有效性，并针对复杂工况和叠加事件提供补充操作。基于事件的事故处理系统与基于征兆的事故监督系统两者有机结合，构建了一套先进的事故处理系统。该系统充分体现了快堆核电厂的设计特征，满足快堆核电厂的事故处理要求，提高了快堆核电厂的纵深防御水平，充分反映了第四代核能系统的安全性和先进性要求。

附图说明

图1为本发明快堆核电厂事故处理系统的设计方法流程图；

图2为本发明快堆核电厂事故处理系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

对快堆核电厂事故处理方法和系统的开发，必须充分考虑快堆的设计特征：一方面要充分利用快堆具有固有安全性高，非能动的安全设施设计，主回路为低压状态等优势，确定适当的事故工况清单，选择最优的事故处理策略；另一方面对于采用化学性质活泼的液态金属作为冷却剂(比如钠)的快堆电厂，必须要考虑可能的泄漏后果，在事故处理设计中必须制定应对钠火事故和钠水事故的诊断策略和处理策略。

本发明基于快堆的设计特征，提出一种事件导向与征兆导向相结合的事故处理方法，并在此基础上开发一套适用于快堆的事故处理系统，以实现对快堆事故工况的最佳处理。需重点解决以下技术问题：

确定事故处理构架：开发一套事故处理系统应首先开展顶层设计，确定整体事故处理构架。一般的，核电厂事故处理方法分为基于事件导向的处理方法和基于征兆导向的处理方法，两种方法的技术特点和适用性不同，因此有必要基于快堆的设计特征和事故特性，结合上述两种方法的技术特点，确定一种适用于快堆核电厂的事故处理构架。

确定事故工况清单：若事故处理覆盖范围偏小则导致无法完全覆盖事故工况，从而缺失对部分事故的应对措施；若覆盖范围偏大则导致事故处理针对性不强，不利于对事故工况的快速诊断和快速处理，都不利于电厂安全。因此应明确事故工况的边界，以确定合理的事故处理覆盖范围，并在此基础上确定事故工况清单，实现事故处理的针对性、有效性和快速性。

确定事故诊断策略：为实现操纵员对电厂事故的快速准确响应，必须建立适当的事故诊断策略，通过选取可靠、完整、易识别的事故征兆以明确事故性质，有利于引导操纵员“对症下药”，选择正确的事故处理策略。

确定事故处理策略：基于事故特性分析和电厂设计，确定合理有效的事故处理策略，指导操纵员采取适当的事故处理措施缓解事故后果，确保堆芯安全，限制放射性释放。策略一般包括电厂安全动作自动响应的确认，通过安全可靠且合理可用的系统/设备以纠正/缓解特定事故后果，稳定机组状态并将机组后撤至安全停堆状态。

确定事故监督策略：依据事故状态的严重性和电厂功能状态降级情况，评价特定事故处理策略的适用性和电厂安全水平，保证事故处理策略得以正确执行，并对复杂工况和叠加事故以及人因失误提供适当的补充操作要求。

核电厂事故处理是核电厂中最重要，同时也是最复杂的运行任务，涉及的系统和设备数量庞多，需要操纵员的快速响应。为满足快堆核电厂安全目标要求，围绕核电厂事故处理的任务要求，本发明基于快堆核电厂的设计特征和事故特性分析，结合事件导向和征兆导向方法特点，提出一种快堆核电厂事故处理系统及其设计方法，如图1所示，具体技术方案如下：

(1)事故处理构架设计

1.1)事故处理方法分析

一般的，核电厂事故处理分为基于事件导向的处理方法和基于征兆导向的处理方法，两种方法的技术特点和适用性不同：事件导向法针对单一的特定的事件采取最佳恢复措施缓解事故后果，却存在应对复杂和叠加事故能力不足、防人因失误较差等问题；征兆导向法通过监视核电厂安全相关征兆的异常变化评价电厂降级水平，重点关注关键安全功能，提供多重缓解措施，却存在文件体系冗长，不利于执行实施的问题，且在特定事故下不是最佳对策。因此需结合快堆设计特征和事故特性分析确定适当的事故处理方法。

1.2)快堆设计特征分析

快堆核电厂的固有安全性高，且配置完备的安全设施，包括停堆系统、余热导出系统和安全壳隔离系统，保障核电厂三大核安全功能安全(反应性控制、余热导出和放射性屏蔽)：能动与非能动相结合的停堆系统可以确保在事故工况下安全停堆，终止链式反应，将电厂维持在次临界状态；能动与非能动相结合的余热导出系统可以确保在事故工况下成功带走余热，保证堆芯安全。安全壳隔离系统确保在极端工况下放射性屏蔽的完整性，保证公众和环境安全。此外为应对化学性质活泼的冷却剂带来的潜在威胁，在快堆电厂设计上配置了专用设施，如钠火探测和消防、钠水探测和缓解等。

1.3)快堆事故特性分析

由于快堆特有的设计特征，在事故初期可通过固有安全性与电厂自动响应延缓事故进程，为操纵员开展事故诊断提供较充分的时间窗口，从而易于判定事故种类与性质，并采取最佳恢复对策。且快堆发生复杂或叠加事故，事故后果一般都表现为余热导出能力不足，其事故处理的主要目标是恢复堆芯冷却系统，保证余热导出能力。

综上所述，根据快堆设计特征分析和事故特性分析结果，通过基于事件导向的事故处理方法有利于快堆电厂事故的快速诊断和最佳恢复。另一方面，为避免误诊断、误操作等人因失误，可通过采取征兆导向法进行对事故处理的持续监督，全面评价当前电厂降级程度和所采取的事故处理措施的有效性，并基于电厂征兆状态提供纠正或补充的操作建议，从而确保事故得到有效缓解。

(2)基于事件导向的事故处理系统设计

事故处理系统包括确定事故工况清单、确定诊断策略和确定事故处理策略三部分。

2.1)基于事件导向的事故工况清单设计

2.1.1)始发事件清单

首先根据事故分析结果、概率安全分析(PSA)结果和快堆核电厂设计特征等确定快堆核电厂始发事件清单，包括：

事故分析中所包括的事件；

概率安全分析中确定的关键人员动作和风险重要任务；

体现快堆的典型设计特征的特定事件。

2.1.2)事故处理覆盖范围

根据快堆电厂运行工况划分和事故处理要求，确定快堆核电厂事故处理覆盖范围，如下：

-自动紧急停堆至堆芯熔化前的事故工况；

-手动紧急停堆的事故工况；

-导致放射性释放的事故工况；

-燃料操作异常的事故工况。

上述四项覆盖范围不是各自独立而是相互交叉，它们之间的重叠部分保证了覆盖范围的完整性。需额外说明的是，快堆核电厂典型的事故工况，如一回路钠火事故属于“自动紧急停堆至堆芯熔化前的事故工况”和“导致放射性释放的事故工况”，二回路钠火事故属于“手动紧急停堆的事故工况”，大钠水事故属于“手动紧急停堆的事故工况”。

2.1.3)事故工况清单

在确定始发事件清单和事故覆盖范围后，针对每一个始发事件开展后果分析，若事故后果满足事故覆盖范围中一项或多项，则确定该始发事件为需处理的事故工况，从而形成一套完整的事故工况清单。

2.2)基于事件导向的事故诊断策略设计

在确定事故工况清单后，根据快堆电厂设计开展事故诊断策略设计，用以实现对事故的快速识别和响应，设计方法如下：

2.2.1)事故初期进程分析

针对某一具体事故序列，分析事故衍变进程和后果，整理形成事故初期电厂安全功能降级程度及主要表征参数的变化趋势。

2.2.2)事故诊断判据分析

根据事故初期进程分析结果，结合快堆电厂设计(如运行工况、报警等)，梳理形成该特定事故工况下的事故诊断判据，并开展评价分析，确保诊断判据的可靠性、完整性且易识别。

2.2.3)事故诊断优先级分析

为提高事故诊断的正确性、完整性和时效性，必须建立一套合理的事故诊断体系，确定各类事故诊断的优先级。通过结合快堆核电厂的设计和各类特定事故特性及判据，并分析事故工况的独立性和降级程度，确定适当的诊断优先级顺序。需考虑如下两点：

a)要进行可靠诊断，必须具有可靠电源。所以，相对于其它类型事故，应先核实电源的状况。

b)因为不同类型的几种事故都能产生同一个报警或判据，所以应依据事故严重性和判据独立性由高到低的顺序进行。

针对具体事故，通过事故初期进程分析和事故诊断判据分析，选取可靠的、可测量的、易识别的、具有代表性事故诊断判据，保证具体事故诊断的正确性与完整性。

2.2.4)总体事故诊断体系

根据事故诊断优先级分析结果，形成总体事故诊断体系，确定合理的诊断顺序，并采用单线程顺序执行方式，实现对事故工况清单中所有工况的诊断，保证诊断的完整性，提高诊断的时效性。诊断顺序如下：

a)失去电源事故优先于其它类型事故；

b)事故严重性高优先于事故严重性轻；

c)诊断判据独立性高大优先于诊断判据独立性低。

2.3)基于事件导向的事故处理策略设计

对于具体事故，在确定其事故诊断判据后，需提供配套、合理、有效的事故处理策略。

基于事件导向的事故处理策略开发，主要包括支持分析，策略框架开发，符合性计算和策略确认四个阶段。基于支持分析结果形成策略框架，通过符合性计算细化策略框架，并通过确认评价策略的有效性和合理性，从而完成快堆核电厂事故处理策略设计。

2.3.1)支持分析

支持分析是开发快堆核电厂事故处理系统的基础。主要包括两个方面：

a)扩展事故分析：基于快堆核电厂的安全分析，并结合工程判断，确定采用基于现实假设进行最佳估算方法的扩展事故分析，并在此基础上分析事故工况响应的薄弱项；

b)系统分析和计算：包括安全相关系统和设备的设计容量和限值分析、安全相关系统后果分析、所要求支持系统的性能分析等，以评价事故后所采用措施的可用性和可靠性。

2.3.2)策略框架开发

策略框架开发主要包括稳定机组状态和退防至安全停堆状态两个阶段：

a)稳定机组状态：基于支持分析结果，结合快堆核电厂安全功能和系统设计，确定快堆核电厂各安全功能的控制和缓解方式，实现机组状态稳定，

b)退防至安全停堆状态：根据特定事故工况下系统配置状态及对安全功能的要求，确定机组的安全退防状态。

2.3.3)符合性计算

在策略框架开发阶段，已明确特定事故策略所采用的主要措施和途径，形成事故处理的主要策略要点，需要通过符合性计算进一步明确策略细节。通过针对特定事故开展热工水力响应分析，采用最佳估算的真实模型，决定系统最低用量要求，操纵员干预时间窗口，操纵员干预效果，评估并调整优化定值等。

2.3.4)策略确认

通过确认工作以保证事故处理策略的正确性、可用性和完整性。一方面可以从整体上确认快堆事故处理策略能够完整覆盖设计之初所确定的初始事件清单中的所有事故，另一方面可以确认特定事故策略能够成功地对相应的事故进行处理和缓解，将电厂带入安全状态。

2.4)事故处理策略系统

基于事件导向的特定事故处理策略系统包括立即操作、稳定操作和定期监视三部分：

2.4.1)立即操作

核电厂发生事故时，需操纵员立即执行的操作策略，包括核实重要安全系统是否已自动动作，以防止核电厂状态的进一步恶化，并能缓解事故造成的后果。

2.4.2)稳定操作：

用于在事故工况下，将核电厂带入正常、稳定的工况或者安全的稳态工况，以使核电厂处于安全的状态。包括稳定和后撤阶段，是事故处理策略的主体。

2.4.3)定期监视：

用于在立即操作和延迟操作过程中，要求定期对重要参数和设备运行状态进行检查的策略，以允许操纵员进行评估和执行相关重要操作。包括补充操作和规程转换入口，在整个事故处理策略中优先级最高。

(3)基于征兆导向的事故监督系统设计

事故监督系统包括确定监督功能、监督征兆和监督策略三部分。

3.1)基于征兆导向的事故监督功能设计

围绕快堆电厂运行目标，基于快堆电厂设计，开展电厂功能分析和任务分析，确定适用于快堆的电厂状态功能。

功能分析：基于快堆电厂的安全设计，确定为满足快堆电厂安全目标而必须执行的功能，即为防止或缓解事故后果必须执行的功能。通过对电厂安全系统和功能的逐层分解，提炼安全相关功能。

任务分析：基于事故工况的具体策略，确定执行策略所需的功能。通过对具体策略的逐步分解，形成主要操作任务、子操作任务，在此基础上合并归纳确定重要功能。

确定监督功能如下：

3.1.1)关键安全功能

对于快堆核电厂，关键安全功能不仅需包括核电厂三大安全功能，还需考虑液态金属冷却剂的安全特性，对于钠冷快堆，必须重视钠安全。具体如下：

反应性控制；

余热导出；

放射性屏蔽；

钠安全。

3.1.2)电厂支持功能

满足关键安全功能要求的必要电厂支持系统需持续监督其可用性。包括如下系统：

电源系统；

气源系统；

冷源系统；

钠火/钠水处理系统。

3.1.3)电厂专设安全功能

在事故处理过程中必须持续监督电厂专设安全设施的可用性，保证其在事故处理需要时能自动或手动投运成功。包括：应急余热排出系统，安全壳隔离系统。

3.2)基于征兆导向的监督征兆设计

3.2.1)征兆参数选取

为了保证所需监督功能的完整性和包络性，选取功能相关征兆时应保证选取范围的全面性和多样性，从功能分析、概率安全分析、事故分析、系统设计方面梳理分析，提炼出功能对应的征兆参数。

3.2.2)征兆异常分析

在确定功能对应的征兆参数后，应开展征兆参数异常分析，即选取合理的异常值，以表征了功能的降级程度，有利于后续确定适当的监督策略。

对于所有所需监督功能都通过征兆参数选取和征兆异常分析，确定所有功能的监督征兆。

3.3)基于征兆导向的监督策略设计

监督策略包括监督顺序和监督方式，通过确定监督原则形成合理的监督顺序，通过确定监督方式，形成适用的进入、执行和退出准则。

3.3.1)确定监督原则和监督策略如下：

a)首先监督电厂是否发生钠火，确认钠火消防操作已正确执行；

b)确认仪控电源的可靠性，以确保所用监督信息的真实性；

c)安全功能的优先级一般为反应性控制、余热导出和放射性屏蔽；

d)专设安全设施的可用性监督；

e)重要支持系统的可用性监督。

基于以上监督原则，确定各类监督功能的监督策略如下：

3.3.2)确定监督方式

基于事故处理系统与事故监督系统并行执行的要求和事故处理覆盖范围，确定监督的进入、执行和退出准则。

I)进入准则

当任一事故诊断判据满足时需应用监督系统执行事故监督。

Ⅱ)执行准则

-按照监督顺序单线程逐一对各个功能的进行监督；

-通过功能征兆参数的异常情况评价功能的降级程度；若功能正常，则继续执行下一个功能的监督；若功能降级，则根据降级程度提供纠偏或补充操作；

-循环执行。

Ⅲ)退出准则

-当事故工况进一步恶化至堆芯熔化，电厂达到严重事故状态时；

-当基于事件导向的事故处理已完成，电厂处于安全状态时。

(4)事故处理系统与事故监督系统并行执行

事故处理系统与事故监督系统同时并行执行，通过事故处理系统进行事故诊断和应对，通过监督系统进行纠偏和补充操作，从而确保事故得到有效缓解，保证电厂安全。详见图2。

实施例

(1)事故处理构架

通过开展钠冷快堆核电厂的设计特征分析、事故特性分析，并结合事件导向与征兆导向事故处理方法的特点，确定事故处理构架，即基于事件导向的事故处理系统和基于征兆导向的事故监督系统。

(2)基于事件导向的事故处理系统

2.1)事故工况清单设计

通过开展事故分析工况梳理和概率安全分析确定的关键人员动作/风险重要任务，并结合钠冷快堆的设计特征，确定始发事件清单，并将满足覆盖范围的始发事件选取为事故工况，事故工况清单如下表所示：

2.2)事故诊断策略设计

以“蒸汽发生器失给水”为例介绍具体事故诊断判据设计。

首先开展事故初期进程分析。当蒸汽发生器失去全部给水，给水流量迅速下降，导致蒸汽发生器带热能力下降，蒸汽发生器出口钠温高，触发自动紧急停堆，并触发非能动应急排热系统自动投运。然后开展事故诊断判据分析，选取给水流量低为诊断直接判据，并以紧急停堆信号作为诊断确认判据。

此外，总体事故诊断体系同2.2.4)节所述，此处不再赘述。

2.3)事故处理策略设计

以“蒸汽发生器失给水”为例介绍事故处理策略设计。

a.开展支持分析，通过基于现实假设的扩展事故分析，了解事故发展的演变过程、重要系统动作情况；并通过系统分析计算给水箱剩余水量可继续供水的时间。

b.开展策略框架开发，确定主要事故处理操作要点，包括：确认电厂已紧急停堆、确认非能动应急排热系统成功投运、隔离蒸汽发生器。

c.通过符合性计算进一步明确策略细节，并分析人员干预时间窗口、人员干预效果，评估并优化定值等。

d.通过策略确认工作保证策略的有效性：若满足要求则细化确定事故策略；若不满足要求则返回b，重新开展策略框架开发，直至所有事故策略经确认满足要求。

经上述设计分析，最终形成蒸汽发生器失给水事故策略：

-立即动作：确认停堆、确认非能动应急排热系统成功投运；

-稳定操作：隔离蒸汽发生器，通过非能动应急排热系统稳定机组状态；

-定期监视：在事故处理过程中需时刻监视堆芯出口温度。

(3)基于征兆导向的事故监督系统

根据功能分析与任务分析确定所需监督的功能，并结合事故分析、系统设计确定功能对应的征兆参数及异常值：

在确定监督功能及对应征兆后开展监督策略设计，包括监督顺序、进入准则、退出准则和执行准则。某池式钠冷快堆核电厂的监督策略同3.3.1)节所述，此处不再赘述。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种快堆核电厂事故处理系统，其特征在于，包括基于事件导向的事故处理系统和基于征兆导向的事故监督系统，通过所述基于事件导向的事故处理系统进行快堆核电厂事故处理，并通过所述基于征兆导向的事故处理系统对事故处理进行监督。

2.如权利要求1所述的快堆核电厂事故处理系统，其特征在于，所述基于事件导向的事故处理系统包括事故工况清单、事故诊断策略体系和事故处理策略体系；所述事故工况清单结合始发事件清单和事故覆盖范围确定；所述事故诊断策略体系包括具体事故诊断判据和总体事故诊断体系；所述事故处理策略体系包括：核电厂发生事故时需操纵员立即执行的立即操作策略，在事故工况下将核电厂带入正常、稳定的工况或者安全的稳态工况，以使核电厂处于安全状态的稳定操作策略，定期对重要参数和设备运行状态进行检查的定期监视策略。

3.如权利要求1所述的快堆核电厂事故处理系统，其特征在于，所述基于征兆导向的事故处理系统包括监督功能体系、监督征兆体系和监督策略体系；所述监督功能体系包括监督快堆核电厂的关键安全功能、监督电厂支持功能、监督电厂专设安全功能；所述监督征兆体系通过征兆参数选取和征兆异常分析确定所有功能的监督征兆；所述监督策略体系包括确定监督顺序和监督方式。

4.如权利要求3所述的快堆核电厂事故处理系统，其特征在于，所述监督方式包括：进入准则，当任一事故诊断判据满足时需应用监督系统执行事故监督；执行准则，按照监督顺序单线程逐一对各个功能的进行监督，通过功能征兆参数的异常情况评价功能的降级程度，并循环执行；退出准则，当事故工况进一步恶化至堆芯熔化，电厂达到严重事故状态，或者当基于事件导向的事故处理已完成，电厂处于安全状态时退出监督。

5.一种快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，包括：

(1)根据快堆设计特征分析和事故特性分析结果，确定通过基于事件导向的处理方法进行快堆核电厂事故处理，并通过基于征兆导向的处理方法对事故处理进行监督；

(2)对基于事件导向的事故处理系统进行设计，包括确定事故工况清单、确定事故诊断策略和确定事故处理策略；

(3)对基于征兆导向的事故监督系统进行设计，包括确定监督功能、确定监督征兆和确定监督策略；

(4)基于事件导向的事故处理系统与基于征兆导向的事故监督系统并行执行，通过事故处理系统进行事故诊断和应对，通过事故监督系统进行纠偏和补充操作，从而确保事故得到有效缓解。

6.如权利要求5所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，所述事故工况清单的设计包括：

(2-1-1)根据事故分析结果、概率安全分析(PSA)结果和快堆核电厂设计特征确定快堆核电厂始发事件清单，包括：事故分析中所包括的事件，概率安全分析中确定的关键人员动作和风险重要任务，体现快堆的典型设计特征的特定事件；

(2-1-2)根据快堆核电厂运行工况划分和事故处理要求，确定快堆核电厂事故处理覆盖范围，包括：自动紧急停堆至堆芯熔化前的事故工况，手动紧急停堆的事故工况，导致放射性释放的事故工况，燃料操作异常的事故工况；

(2-1-3)针对每一个始发事件开展后果分析，若事故后果满足覆盖范围中一项或多项，则确定该始发事件为需处理的事故工况，从而形成一套完整的事故工况清单。

7.如权利要求5所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，所述事故诊断策略的设计包括：

(2-2-1)针对具体事故序列，分析事故衍变进程和后果，整理形成事故初期核电厂安全功能降级程度及主要表征参数的变化趋势；

(2-2-2)根据事故衍变进程分析结果，结合快堆核电厂设计，梳理形成特定事故工况下的事故诊断判据，并开展评价分析，确保诊断判据的可靠性、完整性且易识别；

(2-2-3)通过结合快堆核电厂的设计和各类特定事故特性及判据，并分析事故工况的独立性和降级程度，确定适当的诊断优先级顺序，形成总体事故诊断体系，并采用单线程顺序执行方式，实现对事故工况清单中所有工况的诊断；诊断顺序如下：

a)失去电源事故优先于其它类型事故；

b)事故严重性高优先于事故严重性轻；

c)诊断判据独立性高优先于诊断判据独立性低。

8.如权利要求5所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，所述事故处理策略的设计包括：

(2-3-1)进行扩展事故分析以及系统分析和计算，

所述扩展事故分析采用基于现实假设进行最佳估算方法的扩展事故分析，并在此基础上分析事故工况响应的薄弱项；

所述系统分析和计算包括安全相关系统和设备的设计容量和限值分析、安全相关系统后果分析、所要求支持系统的性能分析，以评价事故后所采用措施的可用性和可靠性；

(2-3-2)进行策略框架开发，包括稳定机组状态和退防至安全停堆状态两个阶段：

稳定机组状态基于步骤(2-3-1)的分析结果，结合快堆核电厂安全功能和系统设计，确定快堆核电厂各安全功能的控制和缓解方式，实现机组状态稳定；

退防至安全停堆状态根据特定事故工况下系统配置状态及对安全功能的要求，确定机组的安全退防状态；

(2-3-3)通过符合性计算进一步明确策略细节；

(2-3-4)通过策略确认保证事故处理策略的正确性、可用性和完整性。

9.如权利要求8所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，确定的事故处理策略包括：核电厂发生事故时需操纵员立即执行的立即操作策略；在事故工况下将核电厂带入正常、稳定的工况或者安全的稳态工况，以使核电厂处于安全状态的稳定操作策略；定期对重要参数和设备运行状态进行检查的定期监视策略。

10.如权利要求5所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述监督功能的设计包括：

(3-1-1)监督快堆核电厂的关键安全功能，包括：反应性控制、余热导出、放射性屏蔽、钠安全；

(3-1-2)监督电厂支持功能，包括：电源系统、气源系统、冷源系统、钠火/钠水处理系统；

(3-1-3)监督电厂专设安全功能，包括：应急余热排出系统、安全壳隔离系统。

11.如权利要求5所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述监督征兆的设计包括：

(3-2-1)进行征兆参数选取，从功能分析、概率安全分析、事故分析、系统设计方面梳理分析，提炼出功能对应的征兆参数；

(3-2-2)对征兆参数进行征兆异常分析，选取合理的异常值，表征功能的降级程度。

12.如权利要求5所述的快堆核电厂事故处理系统的设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述监督策略的设计包括：

(3-3-1)通过确定监督原则形成合理的监督顺序，监督原则包括：

首先监督电厂是否发生钠火，确认钠火消防操作已正确执行；

确认仪控电源的可靠性，以确保所用监督信息的真实性；

安全功能的优先级一般为反应性控制、余热导出和放射性屏蔽；

专设安全设施的可用性监督；

重要支持系统的可用性监督；

(3-3-2)确定监督方式，按照基于事件导向的事故处理系统与基于征兆导向的事故监督系统并行执行的要求和事故处理覆盖范围，确定监督的进入、执行和退出准则。

Images