素，要素之一的堆芯冷卻與冷源的可靠性密切相關(guān)。近年來，國內(nèi)核電廠多次出現(xiàn)海水取水口堵塞情況，福清核電也發(fā)生了一起鼓網(wǎng)反沖洗排水槽堵塞事件。事件表明，日益增加的海生物和垃圾已嚴重威脅核電機組的安全運行，冷源安全必須得到核電廠運營者的足夠重視。

1福清核電廠冷源設(shè)計綜述

福清核電設(shè)計1條取水明渠，1-6號機組通過泵房取水口取水供機組冷卻，其中1-4號機組為M310堆型，5-6號機組為華龍一號堆型。

以M310機組為例，每臺機組冷源設(shè)計為A/B2列，均從取水明渠取水，每列包括：2套帶加氯裝置的粗格柵、2套細格柵及格柵除污機、1臺配有三速電機和反沖洗裝置的鼓網(wǎng)。循環(huán)水系統(tǒng)（CRF）、重要廠用水系統(tǒng)（SEC）和循壞水處理系統(tǒng)（CTE）均通過鼓網(wǎng)吸水，分別用于常規(guī)島冷卻、核島設(shè)備冷卻和電解海水制氯，其中SEC為核安全相關(guān)系統(tǒng)，其列間存在連通閥，緊急情況下可由另一列鼓網(wǎng)取水。

SEC作為安全系統(tǒng)，本身出現(xiàn)故障幾率較??；而取水口相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備由于運行環(huán)境惡劣，從而成為了機組冷源的薄弱環(huán)節(jié)。降低取水口堵塞幾率和應(yīng)對取水口堵塞，便成了避免冷源喪失的重中之重。

2福清核電廠冷源喪失的影響

對于單機組，發(fā)生單列冷源問題時，故障列循泵運行流量將不足以維持機組滿功率運行且對循泵和鼓網(wǎng)本身產(chǎn)生巨大影響，機組將面臨降功率并停運對應(yīng)列循泵，優(yōu)先保證機組安全運行和該列用于核島冷卻的SEC運行；若無法保證，必須通過連通管線將SEC切換至另1列取水口吸水。發(fā)生2列冷源問題時，2列循泵將無法正常運行，二回路冷卻無法保證，機組必須快速降功率10%以下，停機及停2列循泵，從而保證反應(yīng)堆正常運行以及核安全相關(guān)的SEC運行。如果SEC流量無法保證，機組將進入事故狀態(tài)，此時務(wù)必保證一回路主泵軸封冷卻，避免出現(xiàn)一回路破口事故。

對于多機組，如果發(fā)生諸如取水明渠堵塞或冷源系統(tǒng)同時發(fā)生共模故障，其后果將更加嚴重。

3福清核電廠應(yīng)對取水口冷源喪失的措施

福清核電廠為應(yīng)對冷源喪失專門成立了冷源專項組和取水口堵塞處理專項組，成員涵蓋諸多職能部門，各部門分工明確，共同處理冷源喪失問題?？傮w來說，應(yīng)對取水口堵塞的冷源喪失主要通過提升設(shè)備可靠性和加強管理來實現(xiàn)。提升設(shè)備可靠性通過的是技術(shù)改造；加強管理則是通過編制應(yīng)急預(yù)案，確保故障時的快速響應(yīng)。

3.1取水口設(shè)施技術(shù)改造

（1）增加攔污設(shè)施。取水明渠涉及電廠多機組冷源可靠性，電廠根據(jù)調(diào)研決定增設(shè)1道攔油網(wǎng)，2道攔污網(wǎng)，從而將每臺機組僅有的1道攔污網(wǎng)增為4道。

（2）格柵除污機改造。格柵除污機作為取水設(shè)施，設(shè)備露天且長期遭受大霧和海風侵襲，導致故障頻發(fā)，使得細格柵上的雜物無法及時清理。鑒于此，電廠對其電機進行整體換型，使其更加防潮和耐腐蝕。

（3）鼓網(wǎng)設(shè)備改造。鼓網(wǎng)包括3個液位差計，用于測量鼓網(wǎng)前后液位差。設(shè)計上液位差達到高1、高2時，只產(chǎn)生邏輯動作不產(chǎn)生報警，操縱員無法第1時間發(fā)現(xiàn)異常。為使操縱員能夠及時發(fā)現(xiàn)異常和運行狀態(tài)變化，在主控上實施了增加上述報警的改造。此外，鼓網(wǎng)壓差計設(shè)計上采用超聲波，但是由于大霧干擾問題，液位計經(jīng)常會出現(xiàn)大幅波動，使得鼓網(wǎng)中高速電機頻繁啟停，對鼓網(wǎng)設(shè)備壽命造成很大影響。鑒于此，電廠將其更換為可靠性更高的導波雷達液位計，改造的設(shè)備再無定值漂移現(xiàn)象出現(xiàn)。

鼓網(wǎng)軸承密封型式改進。電廠曾發(fā)生鼓網(wǎng)軸承嚴重損壞事件，驅(qū)動軸軸承銹蝕嚴重、軸承保持架破裂，經(jīng)分析認為是驅(qū)動軸軸承潤滑不足，原因是軸承座采用毛氈密封，經(jīng)浸海水后不能滿足密封要求，海水進入軸承室使得潤滑油脂失效，導致軸承干磨損壞。換型后的軸軸承座采用新型密封形式，避免了該現(xiàn)象的發(fā)生。

增加鼓網(wǎng)高壓沖洗泵。鼓網(wǎng)清洗能力zui重要的是反沖洗能力，電廠通過大量研究發(fā)現(xiàn)，當前鼓網(wǎng)反沖洗水泵壓力在鼓網(wǎng)大量雜質(zhì)時反沖洗效果不佳。更換為大功率反沖洗泵后，可增強鼓網(wǎng)的反沖洗效果，極大地提高鼓網(wǎng)應(yīng)對入侵物的能力，該工作已列入規(guī)劃，不久將實施。

鼓網(wǎng)電機間的變更。為避免鼓網(wǎng)電機間濾網(wǎng)由于雜質(zhì)過多堵塞，導致鼓網(wǎng)電機間被淹，電廠將電機間攔污濾網(wǎng)固定并遠離排污口，并考慮在電機間增設(shè)液位開關(guān)以提醒操縱員。（4）CTE的改造。CTE系統(tǒng)是用于向冷源添加次氯酸鈉，利用氯的毒性，抑制或殺死海生物的幼蟲和孢子，防止冷源各系統(tǒng)受海生物污染。設(shè)計中CTE采用電解海水方式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且存在諸多問題，如系統(tǒng)受海水高低潮位影響跳閘頻發(fā)、PVC塑料管材質(zhì)易脫落以及電解槽保養(yǎng)工作量大等。當前1/2號機組已實施改造，通過采購次氯酸鈉加藥替代電解海水加藥，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；此外，對于材質(zhì)的改造，一直在研究中。

3.2應(yīng)急預(yù)案編制和完善

針對取水口堵塞冷源喪失問題，電廠制定了取水口堵塞和冷源喪失預(yù)案并在以下方面進行了完善。

（1）建立應(yīng)急管理體系。電廠建立了取水口堵塞處理的應(yīng)急防御體系，根據(jù)取水口堵塞嚴重程度分為4級，Ⅳ至Ⅰ級為逐級升高。電廠根據(jù)報警級別制定了不同的防御行動指南，指南包括報警級別分類、預(yù)警信息、啟動條件、組織指揮體系和預(yù)警防御行動/處置行動等。

（2）增加取水口監(jiān)測手段。①電廠加強了與福建省海洋預(yù)報臺和氣象中心的合作，由其向電廠發(fā)送暴潮、海浪、臺風等信息短信通知并以郵件形式向電廠提供海洋、氣象信息。②增加取水明渠的監(jiān)視手段，如攝像頭，由值班人員通過巡視或攝像頭時時監(jiān)視取水明渠，發(fā)現(xiàn)異?？杉皶r預(yù)警。zui后，增加對海生物動態(tài)跟蹤和預(yù)警，通過廣播、郵件和應(yīng)急通訊系統(tǒng)向相關(guān)部門提供預(yù)警信息。

（3）完善冷源喪失的機組控制措施。①制定冷源故障處理原則。任何情況，優(yōu)先保證核安全，即保證SEC流量。當SEC故障時，停運與運行SEC同列的CRF泵并降功率；如不能緩解，則將SEC切至另一列。在海生物或垃圾大量來襲時，停運1臺CRF泵，將SEC和CRF分別配置于2個鼓網(wǎng)上，以便于其向CRF泵運轉(zhuǎn)鼓網(wǎng)匯集，減輕SEC運行列鼓網(wǎng)的壓力。②明確冷源異常的參數(shù)監(jiān)視。冷源異常時，主控室連續(xù)監(jiān)視以下參數(shù)，包括SEC流量、壓力、電流和板換壓差趨勢、CRF電流、振動和溫度，鼓網(wǎng)電機和反沖洗泵運行情況、凝汽器真空變化等。③完善冷源喪失啟動和處理流程，具體如下：發(fā)現(xiàn)泵房構(gòu)筑物或取水口異?？赡苡绊懤湓慈∷畷r，按以下6條標準判斷，只要滿足條件之一，即執(zhí)行冷源失去應(yīng)急響應(yīng)流程。標準包括：a.格柵除污機3次打撈海生物數(shù)量均大于耙斗面積的1/10或壓差≥0.25m水柱；b.鼓網(wǎng)壓差增加速率大于0.01mWC/min或中速電機運行超過8min；c.鼓反沖洗槽5min收集量超過1kg，觀察15min，3次均超過1kg；d.循泵電流、壓力低于正常值且鼓網(wǎng)壓差異?；蜓贸霈F(xiàn)汽蝕現(xiàn)象；e.收到外部門預(yù)警信號；f.當班值長根據(jù)情況認為需要啟動冷源預(yù)警。

冷源失去應(yīng)急響應(yīng)流程是對冷源故障處理過程的細化，處理過程中出現(xiàn)以下征兆時，必須立即采取保守操作。征兆包括：SEC流量連續(xù)瞬時波動超過10%、SEC入口壓力低、SEC板換壓差高、SEC流量降低超出熱容要求值。保守操作則是執(zhí)行由冷源故障處理原則細化的具體步驟，以穩(wěn)定機組狀態(tài)。當SEC流量持續(xù)降低，出現(xiàn)DEC報警，則優(yōu)先執(zhí)行事故診斷規(guī)程并引導進入熱阱全部喪失規(guī)程，穩(wěn)定機組并進入核應(yīng)急狀態(tài)。

（4）制定有效的培訓和演習計劃。取水口堵塞和冷源喪失預(yù)案要求各專業(yè)定期組織培訓，定期進行實戰(zhàn)演練并由專人評估。

4改進建議

盡管在冷源方面電廠已經(jīng)做出很大的改進和完善，但根據(jù)運行經(jīng)驗和對比同行電廠，仍有一些不足之處和待改進項。

（1）格柵除污機有改進空間。細格柵采用靜壓液位計，引壓管存在被海生物堵塞情況，導致虛假液位，可能使除污機存在長時間運行損壞風險，所以，更為可靠的壓差測量手段需繼續(xù)探索；格柵除污機為室外設(shè)備，受侵蝕嚴重，秦二廠采用室內(nèi)布置方式，避免了設(shè)備腐蝕；1列的2臺格柵除污機的手/自動邏輯設(shè)置不合理，任一除污機置手動將導致同1列2臺格柵除污機同為手動狀態(tài)，不利于設(shè)備檢修時的防堵塞控制；此外，除污機吊繩偶有斷線、卡澀情況，在材料方面可考慮改進。

（2）冷源加藥管線布置有不合理之處，尤其單機組CTE向雙機組冷源加藥時，距離遠的管線存在供藥不足的情況，所以，在管線布置方面存在優(yōu)化空間。

（3）攔污網(wǎng)設(shè)置存在優(yōu)化之處。同行電廠在攔網(wǎng)布置上一般按照“永臨結(jié)合、梯次設(shè)置、縱深防御”的原則，布置方為2～3道永久攔網(wǎng)加1～2道臨時攔網(wǎng)。由于攔截對象包括漂浮類、浮游類和底棲類，部分電廠攔網(wǎng)上下部網(wǎng)目尺寸不同，因此，這方面可繼續(xù)研究優(yōu)化。

（4）冷源處理小組分工有待精細化。電廠當前只有冷源和防堵塞專項組，相對同行電廠略顯不足，如廣核電廠一般包括冷源專項組、冷源技維組、冷源應(yīng)急組等，故仍可在摸索中合理改進。

（5）冷源堵塞啟動預(yù)案可完善。廣核電廠對于冷源I級響應(yīng)條件還包括風速、天氣預(yù)報項目等，如24h內(nèi)會發(fā)生海浪高于2m、風速大于7級或未來48h有臺風影響核電附近海域或?qū)崪y風速達到7級等，故電廠預(yù)案仍有完善空間。

（6）加強高科技設(shè)備應(yīng)用。如陽江核電廠采用水下機器人技術(shù)，通過相機進行海底海生物觀測，其團隊在2016年成功處理一起毛蝦聚集堵塞取水口事件。再如海事衛(wèi)星輔助監(jiān)視的使用，可對大規(guī)模海生物遷徙和漂浮垃圾提前響應(yīng)。

（7）加強與研究機構(gòu)合作，探索海生物遷徙規(guī)律。對電廠取水口海生物進行定期取樣和觀測，研究出海生物隨季節(jié)和氣候的變化規(guī)律，制定海生物隨季節(jié)變化所需采取的防范措施。

（8）演習方案可繼續(xù)完善。由計劃性演習逐步向無事先通知、無演習腳本過度。

（9）用于冷源處理的設(shè)備只有定期檢查機制，缺少定期試驗管理方法，后續(xù)可繼續(xù)改進，確保事故時設(shè)備可靠。

5小結(jié)

海生物及垃圾的增多，對核電機組的安全運行構(gòu)成嚴重威脅。盡管福清核電針對冷源喪失問題，采取了多項預(yù)防措施并制定了緩解預(yù)案，但仍存在待改進之處。只有不斷改進，提升設(shè)備的可靠性，在長期的實踐中，不斷提升人員的技能，才能在真正發(fā)生取水口堵塞事故時，降低冷源喪失風險和降低事故后果。

 

 

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