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核电厂运行技术规格书及其改进综述(1) |
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| 核电厂运行技术规格书及其改进综述(1) |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 16:55:54  |
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1 运行技术规格书的重要性
核电厂运行技术规格书（以下简称技术规格书）（OTS）是核电厂运行阶段必须遵循的极其重要的文件，可以认为它是运行核电厂的“宪法”。如果在运行中发现偏离了技术规格书某一要求，如某一参数超出了规定范围、某一台处于备用的设备发生故障、某一定期试验未能按规定的时间和频度进行等，机组就必须按技术规格书规定的后撤时间撤到规定的某一安全停堆工况。除非在此期间纠正了偏离，或者针对这项偏离的特许申请获得了国家核安全当局的批准。
广东大亚湾核电站1995年2～7月发生的落棒时间超差事件就是体现技术规格书重要性的一个例证。该事件曾引起国内外，特别是核电界的普遍关注，给广东大亚湾核电站造成了巨大的经济损失。起因是1995-02-14该电站1号机组在热停堆工况下进行落棒试验时发现53组控制棒中有7组落棒时间（从控制棒组开始下落到达导向管缓冲段入口的时间）超出了技术规格书监督要求中不大于2.15s的要求。尽管2.15s这个数据在安全上定得未必完全合理，而且随着安全分析技术和评价模型的改进，这一限值有可能适当放宽，但一旦作为技术规格书的要求被确定下来，即使付出再大代价也必须予以遵守。
技术规格书是运行和设计的接口文件之一，由电力公司设计部门编写，国家核安全当局审批，电厂运行部门执行。技术规格书规定了机组在正常运行期间的技术要求，以及在故障和事故期间必须遵守的相应事故处理规程。
技术规格书的出发点是认为设计是足够安全的（“基准工况”）。其任务是维持“基准工况”的安全水平，一旦发现偏离安全基准，必须指出纠正措施。如果设计基准发生变化，技术规格书也要作相应的修改。
由于技术规格书的文件质量关系到运行核电厂的安全水平，其要求是否合理得当，对核电厂可用率、经济性影响极大。因此，世界上主要核电国家均花费很大人力、财力用于技术规格书的改进和发展。
技术规格书的主要目的有：
（1）实现核电厂的安全目标，即建立并保持对辐射危害的有效防御，保护厂区人员、公众和环境的安全；
（2）防止核电厂偏离正常运行，以及在偏离正常运行的情况下,防止预计运行事件升级为事故工况；
（3）保证正常运行期间或中等频率事件下实体屏障（燃料芯块、燃料包壳、反应堆冷却剂系统压力边界）的完整性。
技术规格书的作用是：
（1）规定正常运行限值，以保证安全限值和设计假设不被超过，使核电厂运行在设计阶段确定的安全水平上；
（2）规定保护系统和安全设备设施满足单一故障准则的可用性要求，规定运行限制条件，保证事件和事故操作规程的可实施性并维持安全分析报告的有效性；
（3）规定在安全功能不可用或当反应堆状态超过正常运行限值时要采取的行动，以便保证核电厂不在低于设计确定的安全水平下运行并防止设计预期事件发展成事故；
（4）确定监督要求、内容和频度，以便及时监测对技术规格书要求的偏离。
2 运行技术规格书的主要内容
2.1 安全限值
设计中采用的或按安全准则确定的限值。在正常运行期间或中等频率的故障情况下不得超过安全限值。
压水堆核电厂技术规格书一般规定与3道屏障有关的安全限值：
（1）燃料包壳，如偏离泡核沸腾比（DNBR）和燃料棒最大线功率密度；
（2）反应堆冷却剂边界，如反应堆冷却剂系统的最大绝对压力以及反应堆冷却剂系统的最高温度；
（3）安全壳，如相对压力、最高平均温度和LOCA峰值压力下的最大泄漏率。
2.2 保护阈值
触发主要保护系统和安全系统自动动作的整定值，以保证不达到安全限值。
保护阈值包括：
（1）触发反应堆紧急停堆的整定值；
（2）反应堆紧急停堆保护系统的允许信号和连锁信号的整定值；
（3）触发专设安全系统（如安注、安全壳喷淋、主蒸汽管道隔离、主给水隔离、辅助给水启动）的保护系统整定值；
（4）限制一回路冷却剂系统和二回路系统压力的安全阀整定值。
2.3 运行限制条件
对每种运行模式和每个安全相关系统规定相应的运行限制条件，以便当某一安全重要物项不可用或某一安全重要参数偏离正常时，要求机组在规定的时间内（后撤时间）处于特定的运行模式（后备模式），从而防止事故发生或在发生事故时能缓解事故后果。
2.4 监督要求
规定了对安全相关物项和参数在适当的深度和频度范围内进行试验、检定、监测和检查的监督要求，以保证技术规格书规定的安全限值、保护阈值和运行限制条件的有效性。
对技术规格书内容，有几点说明：
（1）安全限值、保护阀值和运行限制条件之间的关系是互留裕度、多层设防的，从而防止在正常运行状况以及中等频率事件工况下发生突破设计规定的限值的事件，为防止和缓解事故提供必要的保证。
（2）不可用事件按其对安全的影响分为2组。大亚湾核电站与法国新标准技术规格书的分组原则见表1。（3）当出现某一不可用事件时，后撤时间的确定一般采用基于风险评价的方法。
（4）由于机组状况要求，如果严格遵守OTS可能对安全反而不利时，电厂可做出机组运行暂时偏离OTS某项要求的决定，如：在部分不可用性超过容许限值情况下维持反应堆运行在初始运行模式下；带有在运行期间能够修理的不可用性情况下启动反应堆。但在决定实施之前电厂必须向核安全当局提交特许申请，并经审批后方可严格按照申请中的承诺（如期限、预防措施、补充安全措施等）执行。
3 运行技术规格书的改进
核电厂技术规格书是随着核电的发展而不断补充完善的，如法国电力公司（EDF）的技术规格书，开始仅仅涉及满功率运行状态以及与满功率运行状态有关的保护系统（如反应堆紧急停堆和专设安全系统触发）和专设安全系统，然后逐渐增加了运行限制条件的内容，涵盖了认为需要可用的所有的系统和设备，以及不可用事件出现时的后备模式和后撤时间，并在事故后研究的基础上增加了维修冷停堆模式下以及事故规程可操作性方面的要求。由于传统的技术规格书是增补拼凑的产物，因而存在以下缺陷：
（1）结构零乱松散，格式不科学合理，不太适合电厂运行人员的理解和应用；
（2）内容的选取和要求的制定缺乏明确一致的规则，因此技术规格书内容难免存在一些遗漏、多余和不协调；
（3）没有充分反馈运行经验，没有充分利用先进的设计方法和思想；
（4）其要求制定得不尽合理、合适，因此造成了特许申请较多，影响了机组运行的灵活性和可利用率，进而影响了电厂的安全运行和经济效益。
鉴于技术规格书的重要性以及原来技术规格书存在的一些缺陷，一些主要核电国家，如美国、法国等十几年来一直致力于技术规格书的改进。改进的主要方面有：
（1）对制定技术规格书的原则进行改进。
美国核管会（NRC）在1993-07-22颁布的《核电厂技术规格书改进的最终方针声明》（58FR39132）和10CFR50.36的1996年版中规定了确定运行限制条件（LCD）的4条准则：
准则1：用于主控室探测、指示反应堆冷却剂压力边界性能明显异常恶化的仪表；
准则2：作为设计基准事故或瞬态分析初始条件的过程变量、设计特征或运行限制，这些事故或瞬态能使某个裂变产物的屏障失效，或者危及其完整性；
准则3：作为主要成功途径一部分的构筑物、系统或部件，它们的功能或触发能缓解一个设计基准事故或瞬态，这些设计基准事故或瞬态能使某个裂变产物屏障失效或危及其完整性；
准则4：运行经验或概率风险评价已经证明对公众健康和安全重要的构筑物、系统或部件。
法国电力公司1998年制定了《压水堆核电厂运行技术规格书总的原则》，文件中规定了技术规格书的作用，事故处理规程、核安全相关设备监督要求以及预防性维修大纲之间的接口，以及技术规格书要求的编写原则等。该文件作为审查技术规格书内容选取的依据。
（2）对技术规格书的格式进行改进。
①同类型的核电厂制定一份标准的运行技术规格书。
例如，美国NRC于1992年9月颁布了分别由巴布寇克与威尔柯克斯公司、西屋公司、燃烧工程公司和通用电气公司NSSS业主集团对他们的PWR和BWR核电厂编制的5份标准技术规格书。
又如，法国EDF分别按1 300MW系列（P4），1 400MW系列（N4）和900MW系列（CPY，CPO）制定了标准技术规格书。法国核安全当局分别于1994，1995,1997年批准了这些标准的技术规格书。
②美国和法国标准技术规格书都分成技术规格书要求和依据2个部分。这样划分既有利于理解和使用，也减少了核安全当局审评的工作量，因为技术规格书要求的依据不属于送审文件。
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