第一章 核反应堆工程案例

问题：对于核电厂的设计与运行，可以从这一事故中吸取哪些
教训？
Hale Waihona Puke Baidu
1.这是一个机理已基本清楚的事故，但应更深入研究，并从国际上取得经验。
查明影响腐蚀速度的因素，并在设计与运行中加以控制。
2.必须加强检测，特别着重于容易产生减弱的部份（从经验反馈、流体力学 研究，并研发计算机程序做计算。） 3.更换管道材料，针对性地改善水质。 4.这是一个普遍存在的问题，应成立专业化的运行研究队伍，得到明确的管 理要求，在各有关核电厂实施。
2. 应加强注意防止异物进入反应堆冷却剂系统；
3. 对停堆系统的可用性作定期试验； 4. 对操纵员针对此类事件作专门培训； 5. 通知全部此类BWR照同样要求执行。
日本美滨了核电厂二回路管道破裂事故
2004年8月9日，日本美滨核电帮3号机组正在满功率运行，二回路凝结 水系统碳钢管道突然破裂，管道的大破口使得大流量的高温水倾泄到汽
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四个发阀由串并联连接，并有独立电源，阀门本身的单一故 障不会构成“隔离”或“投入”的失效。如果四个阀门均处 于打开状态，假设一个压力传感器的信号失效，而另一个压 力传感器的信号，将会使两个并联的找开的阀门关闭，因些 这一设计在“隔离”方面能够满足单一故障准则。但四个阀 门均处于关闭状态，假设一个压力传感器的信号失效，将会 使两个并联的关闭阀门不能打开，因此这一设计在“投入” 方面不能满足单一故障准则。
2.保守的假设应考虑最不利的情况，破口应假设在靠近蒸汽 发生器的给水管道上，如假设在系列A的管道上，单一故
障则应假设B系列的应急柴油发电机或电动应急给水泵B
失效，这样假设，两台电动给水泵都不能提供应急给水， 只能由柴油机驱动泵提供应急给水。
3.柴油机驱动泵至多通过限流阀经破口流失44t/h给水，为
保证向完好蒸汽发生器提供36t/h给水，柴油机驱动泵至 少应有80t/h的流量。
三．设计缺陷案例分析
1.Browns Ferry控制棒插入故障（案例选编6）。 2.日本美滨了核电厂二回路管道破裂事故。 3.我国几个有较大影响的核电厂设备案例。
美国Browns Ferry控制棒插入故障的 整改措施
1. 对于此类BWR要求连续监测停堆排放箱水位， 把水位指示及报警信号送至主控室；
某实验反应堆燃料试验元件熔化事 故 （案例选编4）
1. 操作规程的不足:在操作规程中应明确回路流量 是保证试验元件得到冷却的关键，如发现流量 偏高，首先应观察回路出口水温及回路进出口 水温差，是否有相应的变化（出口水温降低， 进出口水温变小），确认流量偏高后，才能降 低试验回路流量。 2. 值班员不能闭锁低流量停堆信号，闭锁了此信 号就失去了停堆保护，容易造成事故。对于闭 锁低流量停堆信号，至少请示值班长、通知反 应堆操纵室，在全体运行人员监视下进行操作。
3. 运行方式上，为了降低电能消耗，将回路循环 泵旁路阀关死，使出口阀调节过于灵敏，操作 稍有不慎就容易发生事故。应该设置旁路阀及 主阀，用两个阀门调节回路流量。 4. 回路流量表在安全上有重要的意义，应有较高 的可靠性，并应重视定期检查。但在此事件中 仪表失效使偶然发生的事件，不能认为与事故 的发生有必然的因果关系。 5. 值班员在上岗前缺乏专门的培训，缺乏堆工及 热工水力知识。
失流事故分析中单一故障对停堆 信号的影响
某3环路核电厂，每一环路配置有一个主循环泵。为缓解反 应堆冷却剂系统流量降低事故（失流事故），设置了停堆信 号如下： 1. 低流量信号于1个环路
2.
低泵速信号于2个主循环泵
已知，泵速信号比流量信号延迟时间短，试问，若此核电厂 发生2泵失电及3泵失电这样的失流事故，在事故分析中各应
全国注册核安全工程师培训 核安全案例分析
第一章 核反应堆工程
目录
一. 运行事件分析
1. 实验反应堆燃料元件熔化事故（案例选编4）
2. 超功率保护停堆事件（案例分析5）
3. 硼稀释事件（案例分析2） 4. 丧失安全厂用水事件（案例选编3）
5.
6. 7.
某核电厂控制棒意外下插
三哩岛事故 切尔诺贝利事故
主泵，主泵真的运转直来。
切尔诺贝利事故
苏联切尔诺贝利核电厂具有正温度反应性反馈的缺 点。一般压水堆核电厂在关闭主汽门时，并不要求 停堆，而对切尔诺贝利核电厂来说，要求把关闭主 汽门作为一个停堆信号。在1986年4月26日切尔诺 贝利事故当时，由于为了在第一次试验不成功的情 况下，可以立即再作第二次试验，闭锁了关闭主汽 门时停堆的信号。请分析说明，为什么切尔诺贝利 核电厂与通常压水堆核电厂需要有停堆信号上的差 异，并说明闭锁了这一停堆信号对于切尔诺贝利事 故的发生起了什么样的影响。
1.看到辅助给水阀门关闭，打开这些阀门。 2.察觉稳压器释放阀卡开，关闭与它串连的截断阀。 3.因主泵汽蚀严重，（发生强烈振动） 依据运行规程，为保护主泵，将主泵停运。但中止了自然
循环，使混合水位下降，加速了堆芯裸露。
4.为了要启动安注箱及低压安注，打开稳压器的释放阀，关 闭高压安注。
5.为启动主泵，关闭稳压器释放阀，打开高压安注，试启动
二．安全设计中“单一故障准则”的应用
1.应急给水系统设计（案例分析3）
2.失流事故分析中单一故障对停堆信号
的影响
3.余热导出系统投入与隔离的设计
核电厂应急给水设计
二环路的某核电厂的辅助给水系统（应急给水）系统，设计包括有两台电动给水 泵分别给两台蒸汽发生器提供应急给水，一台柴油机驱动给水泵向两台蒸汽发生 器提供应急给水（如图）。对于应急给水最具挑战性的设计基准事故为“主给水 管道断裂”。在此事故发生时，如能向完好蒸汽发生器提供36t/h流量的应急给 水，则能达到安全要求。如果设计给出上述电动泵的流量为每台48t/h，在事故 过程不能关闭应急给水阀，柴油机驱动泵的水阀为限流阀，最大流量为每台 44t/h。
限流阀
电动泵
限流阀
柴油机驱动泵
电动泵
问题:
1.两台电动泵的动力取自什么电源？ 2.安全分析时，破口及单一故障应如何保守 地假设？ 3.柴油机驱动泵至少应有多大流量？
答案：
1.分析设计基准事故，应假设厂外交流电源丧失，为防止一 台应急柴油发电机失效引起共因故障，电动应急给水泵A、
B应分别接在应急柴油发电机系列A、B上。
硼稀释事件（案例分析2）
1. 没有树立“安全第一”的思想，为了赶生产进度， 忽略了安全要求，容易发生差错； 2. 在信息沟通上出现了失误，使主控室人员对系统状 态缺乏了解和控制；
3.
对操纵员培训方面有欠缺，未能重视国际上多次
发生的硼稀释事件，在操作上特别予以注意。
评价三哩岛事故中操纵员的干予行动
轮面厂房，造成在此厂房内工作的4名工人死亡，7人被灼伤。事后的调
查表明，该管道原始壁原10mm，按设计工作压力与温度最低壁厚应为 4.7mm，但在破裂处管道最薄壁厚已经减到1.4mm。（美滨3号自
1976年12月投入运行27年来没有对该处壁厚检测）现已杳明这种管道
的减薄是由“流动加速腐蚀”造成在二回路中，蒸汽与水不断循环，蒸 汽凝 结成的浓度为零的水溶解管道上的Fe3O4，在流动中腐蚀管道，然后在 蒸汽发生器内蒸发过程中留在蒸汽发生器内成为泥渣。
采取什么停堆保护信号，并问比较分析结果，是否可能2泵
失电比3泵失电后果更严重些。
余热导出系统投入与隔离的设计
根据设计需求，余热排出系统和反应堆冷却剂系统相连接的设计，既要保证核电 厂正常运行时可靠地隔离，又要保证需要时余热排出系统可靠地投入。 现有设计如图所示：V11、V21、V12及V22四个阀门均有独立的可靠电源供电。 V11与V21联锁，其动作信号由压力传感器P1发出，V12与V22联锁，其动作信 号由压力传感器P2发出。 试讨论这样的设计是否能“隔离”与“投入”双向满足单一故障准则，如果不能， 有 什么改进措施可使余热排出系统的“隔离”与“投入”双向满足单一故障准则。 P1 P2 v11 v12