基于风险指引方法的“华龙一号”运行技术规格书后撤状态优化研究.pdf
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1、679Jun.2023Nuclear Scienceand Engineering2023年6 月No.3Vol.43工程核科学与第3期第43卷基于风险指引方法的“华龙一号”运行技术规格书后撤状态优化研究丁小川1,冯楚然1,詹孝传,杨晓燕1(1.中国核电工程有限公司,北京10 0 8 40;2.福建福清核电有限公司,福建福清350 318)摘要:结合风险指引型方法对国内核电厂运行技术规格书开展优化工作是目前国内、外研究的热点,机组后撤状态优化难度较大,国内尚无应用。本文以“华龙一号”(HPR1000)首堆为例,采用风险指引型方法对后撤状态优化关键技术进行了研究,包括不同停堆工况下风险定性、定量
2、评价方法。以一列安全注入系统不可用时的后撤状态为例进行了详细分析,结果表明,双相中间停堆工况RHR运行条件(RHR隔离)是最为安全的停堆状态,该状态可用设备更多,始发事件更少,机组总体风险更低,也满足纵深防御、安全裕度等要求。机组后撤状态优化后,减少了操作员操作负担,机组发生设备故障导致非计划停运时,可以减少停运时间12.5h以上。关键词:风险指引;运行技术规格书;后撤状态中图分类号:TL382文章标志码:A文章编号:0 2 58-0 918(2 0 2 3)0 3-0 6 7 9-0 7Research on HPR1000 Operation Technical Specification
3、 EndstateOptimization Based on Risk Informed MethodDING Xiaochuan,FENG Churan,ZHAN Xiaochuan?,YANG Xiaoyan!(1.China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd.,Beijing 100840,China;2.Fujian Fuqing Nuclear Power Co.,Ltd.,Fuqing of Fujian Prov.350318,China)Abstract:The optimization of operation technical speci
4、fications combined with risk informedmethods is a hot research topic at home and abroad.The study of unit endstate is a difficultissue,and has no application at home.The key technologies of HPR1000 endstate optimizationis studied by using the risk informed methods,including qualitative and quantitat
5、ive riskassessment methods under different endstate.The endstate of one RSI train inoperable isanalyzed in detail.Research shows that MODE 3c(Biphasic intermediate shutdown,RHRconditions(RHR not connected)is the safest endstate with more usable equipments,less initial收稿日期:2 0 2 2-11-10作者简介:丁小川(198 6
6、 一),男,安徽宿州人,高级工程师,硕士,现主要从事核电厂运行相关研究680events,lower overall risk,and satisfies the requirements of defense in depth,and safetymargins.The operators burden is reduced after the endstate optimization,and the unitshutdown time is reduced more than 12.5 hours in case of unplanned shutdown due toequipment
7、 failure.Key words:Risk informed;Operation technical specification;Endstate核电厂运行技术规格书(TS)规定了核电厂安全相关构筑物、系统和设备(SSC)的可用性要求、定期试验监督要求、SSC不可用时的允许停役时间(AOT),以及SSC维修时间超出AOT时的后撤状态等,是核电厂必须遵守的、重要的执照文件,在核电厂运行文件体系中处于核心地位。自2 0 世纪90 年代以来,随着国内外概率安全分析(PSA)技术的发展,在原先确定论分析基础上,结合该技术对TS进行优化一直是国内研究的热点 1,2 ,当前国内针对TS优化的重点是AO
8、T、定期试验周期(STI),对后撤状态的研究起步较晚。当SSC不可用时,后撤至对该SSC不再要求可用的状态,比如某SSC在模式14要求可用,则后撤状态为模式5。不同后撤状态的定性、定量风险评估与AOT/STI优化不同,更为复杂,是TS优化的难点。国外的研究较早,已形成了一定方法论和成果,2 0 2 1年发布的NUREG-1431第5版中 3,已将安全注入系统等一列不可用时的后撤状态从模式5优化为模式4。后撤状态优化在国内起步晚,尚无实际应用,本文将结合国家核安全局指南要求 4,对“华龙一号”机组后撤状态进行优化研究,以减少机组非计划停运时间,提升机组经济性。考虑到安全注入系统(RSI)的重要性
9、以及该系统会影响到电源、冷却等一系列支持系统的要求,将以RSI系统一列不可用为例进行分析及说明。根据表1,RSI系统在模式15A下要求可用,停堆模式包括模式35A,本研究的目标是比较不同停堆模式的相对风险水平,确定最优后撤状态。表1RSI系统适用模式及后撤状态Table1ApplicableMODEsforRSI systemandcorresponding endstateRSI适反应性/一回路平均温一回路压力/Keff后撤状态用模式度/(MPa.abs)10.99不适用15.50.120.99不适用15.50.13a0.99284,294.713.8,15.533b0.99160,2842
10、.4,13.8模式53c0.99160,1802.4,3.0?4a0.99120,180 2.4,3.044b0.99(90,180 2.4,3.0维持且一回5A0不适用903.0路平均温度60注:5A指一回路未充分打开的模式5;余热排出系统(RHR)与一回路未连接;RHR与一回路已连接;稳压器双相;稳压器单相。1分析方法1.1概述指南 4 中规定了采用风险指引决策方法对TS进行定性、定量分析时需要考虑的要素,如纵深防御、安全裕度、风险增量、PSA技术的充分性等,在后撤状态优化时需要予以考虑,以保证分析的全面性与准确性。在结合指南要求对各后撤状态进行研究时,相比AOT/STI优化,遇到了新的问
11、题,这是因为不同模式下机组状态、事故工况及可用的设备等不同,缺乏比较基准,且停堆模式下PSA模型中假设也比较保守,同时在不同模式间转换时模式转换风险难以量化等,带来了新的挑战。因此在本研究中将首先开展确定论分析,并利用最终安全分析报告等经过安全监管机构认可的资料开展论证工作,确定最优后撤状态;其次对PSA模型进行调整以计算不同模式的相对风险变化情况,利用定量计算结果对681确定论分析结论进行交叉验证。如前所述,各模式的风险受多种因素影响,为此在分析中引入如下假设,即在同等条件下,某一模式:(1)可用的设备越多,则机组应对事故的手段越多,机组越安全;(2)始发事件越少,对SSC的需求越低,机组越
12、安全;(3)某始发事件在该模式造成的风险越低,机组越安全。通过引入上述假设,设定了不同模式的比较基准。此外,与AOT/STI优化不同,根据表1,模式3a和模式5A的温度上限相差2 0 4.7,会影响事故分析的安全裕度。因此,后撤状态优化分析的重点是不同模式下可用性要求、始发事件、安全裕度,以及不同模式的定量风险计算。下面分别予以说明。1.2可用性要求根据假设(1),通过对TS涉及的所有 SSC的可用性适用范围进行分析,可以获得在不同模式下的可用性要求及差异,以辅助判断不同模式下的风险水平。1.3始发事件根据假设(2)、(3),通过分析不同模式下的始发事件及差异,可以辅助判断不同模式下的风险水平
13、。根据参考文献5,模式4不考虑大、中、小、极小LOCA、二次侧破口及蒸汽发生器传热管破裂(SGTR),由于模式3c、4的温度、压力上限相同,均处于一回路压力、温度运行范围的下部区域,因此,模式3c也不考虑上述始发事件。1.4安全裕度针对一列RSI不可用,结合事故分析,确定LOCA类事故下,后撤至不同模式的安全裕度。1.5定量分析为保证定量风险计算质量,在国家核安全局已批准的福清5、6 号机组安全分析报告 5 及PSA模型基础上开展定量分析。在进行PSA定量计算时,除了需要计算不同模式下的直接风险外,还需要评估模式转换风险。由于本研究是比较不同后撤状态的相对风险水平,且各停堆模式均需经历模式1到
14、模式2,模式2 到模式3的转换风险,因此在计算不同后撤状态的风险时均不考虑上述模式转换风险;此外最优后撤状态是模式3c,模式4、5A在与模式3c的风险进行比较时,还需考虑从模式3到模式4,以及模式3到模式5的模式转换风险,上述风险在计算时也予以忽略,这是更为保守的。此外虽然模式3、4、5的可用性要求逐渐降低,但是计算时假设不要求可用的设备仍然处于在役状态,这是更为保守的。2分析过程及结论2.1可用性分析不同模式下可用性要求的主要差异项如表2 所示,由于后续以RSI为例进行说明,因此其可用性要求也一并列出。表2不同模式下可用性要求差异对比Table2(Comparison of operabil
15、ity requirements fordifferentMODEs适用范围可用性要求3a3b3c4a4b5A二次侧非能动余热排出系统(PRS)SGTR相关保护信号安全壳完整性保护相关系统(包括支持系统)堆腔注水冷却系统RCS冷却剂环路数量3个2个1个低温超压保护RSI可用列数量2列2列2列注:RHR在破口事故下根据安注信号自动隔离,不考虑RHR系统在不同模式下的可用性差异可以看出,模式越低,要求可用的SSC越少;低温超压保护功能比较特殊,但是由于在模式3、4a下没有低温超压的风险,因此不影响上述结论。2.2始发事件分析参考文献5给出了停堆工况始发事件清682单及始发事件频率,模式35A下适用
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