緊急停堆

緊急停堆是指當發生危及反應堆安全的事件時，為減輕或防止危險狀態，安全保護自動動作，使反應堆立即停運的動作。AP1000保護和安全監控系統（PMS）正常回響是保證反應堆安全的必要條件。保護和安全監控系統為電廠在非正常狀態時提供監視， 並在必要時觸發合適的安全相關功能，使反應堆達到並維持在安全停堆狀態。反應堆緊急停堆是保護和安全監控系統的重要功能之一。

基本介紹

• 中文名：緊急停堆
• 外文名：Emergency shut down
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 範圍：電力系統
• 作用：減輕或防止危險狀態

簡介

AP1000保護和安全監控系統（PMS）正常回響是保證反應堆安全的必要條件。保護和安全監控系統為電廠在非正常狀態時提供監視， 並在必要時觸發合適的安全相關功能，使反應堆達到並維持在安全停堆狀態。反應堆緊急停堆是保護和安全監控系統的重要功能之一。

AP1000特有的非能動專設安全設施動作而觸發的緊急停堆對秦山一期、二期核電廠不適用。同時AP1000與傳統核電廠在信號設定上有其它不同之處。

取消功率量程中子通量負變化率高

緊急停堆信號一束或多束控制棒掉落事件是核電廠中等頻度事件，在傳統核電廠中，中子通量負變化率高緊急停堆信號可以在出現一束或多束控制棒落棒時為反應堆提供保護，避免落棒影響，導致堆芯功率畸變，引起局部功率峰因子過高，損壞堆芯。在秦山一期、二期核電廠保護邏輯中都設定該信號，如秦山一期核電廠在功率量程中子通量負變化率過快時，保護系統首先閉鎖提升控制棒，避免落棒期間因提棒導致功率畸變和功率超調，經過延時後，如當前實測核功率與之前貯存功率差值大於定值則會產生緊急停堆信號，但AP1000取消了該緊急停堆信號。

（1） AP1000無需設定中子通量負變化率高緊急停堆信號

根據AP1000最終安全分析報告技術規格書的要求：

a) 當一束控制棒落棒時，如果當線上功率分布監視系統（OPDMS） 可運行時能在8 h內恢復控制棒的布置，或當OPDMS不可運行時能在1 h內恢復控制棒的布置，那么電廠可以沒有限制地繼續運行；

b) 在出現一束以上控制棒落棒（不是由快速降功率系統觸發的落棒） 時，需要在1 h內確認停堆深度滿足要求，並在6 h內進入模式3；

c) 對於由於快速降功率系統觸發導致多於一束控制棒落棒的情況，在OPDMS可運行時要求6 h恢復落棒到失步極限內，在OPDMS不可運行時要求2 h內進入模式3。

因此，無論OPDMS是否可運行，AP1000反應堆都可以接受一束控制棒落棒衝擊而無需緊急停堆。

AP1000事故分析表明，對於同一子組任意一束或多束控制棒掉落，計算得到的最小DNBR滿足反應堆熱工水力設計要求，所以反應堆無需停堆也可滿足安全分析中的初始假設，因而AP1000無需設定功率量程中子通量負變化率高緊急停堆信號。

（2） AP1000不能設定中子通量負變化率高緊急停堆信號

為回響汽輪發電機機甩負荷事故，AP1000設定了快速降功率系統。對快速甩負荷工況應採取快速降低核功率的方式，使熱功率下降到蒸汽排放系統可以應對的水平。快速降功率系統觸發後，選定的若干組停堆棒組跌落至堆芯，反應堆功率快速下降，最大可快速降低50%額定功率。在這種情況下如果AP1000設定了功率量程中子通量負變化率高緊急停堆信號，由於中子通量快速降低，會導致緊急停堆誤動作。

（3） 不設定中子通量負變化率高緊急停堆信號的合理性

通過分析技術規格書和事故結果可以得出AP1000反應堆可以接受控制棒落棒衝擊無需緊急停堆。而且由於AP1000反應堆設定了快速降功率系統，如果設定“ 功率量程中子通量負變化率高” 緊急停堆信號將會造成緊急停堆誤動作，因此取消“ 功率量程中子通量負變化率高” 緊急停堆信號是必要的。

AP1000取消汽機停機緊急停堆信號

（1）秦山一期二期核電廠汽機停機緊急停堆信號設定

一般在安全分析中都保守地不考慮“ 汽機停機”緊急停堆信號，但是汽機停機引起的反應堆停堆提供了附加保護和保守性。因此，秦山一期、二期核電廠都設定了汽機停機觸發緊急停堆保護信號。

秦山一期核電廠汽機停機引發緊急停堆聯鎖信號為P7 （ 核功率大於10%或汽機功率大於10%） 。P7存在時，即核功率或汽機功率大於10%時，汽機緊急停機將導致反應堆緊急停堆。秦山二期核電廠的緊急停堆聯鎖信號更複雜。當P16存在（ 核功率大於30%） 時，如果汽機緊急停機且凝汽器不可用，那么立即觸發緊急停堆； 如果凝汽器可用，延時1 s後，汽機旁排系統仍無動作，那么觸發緊急停堆。

（2） AP1000取消汽機停機緊急停堆信號可能導致的問題

AP1000並未設定汽機停機緊急停堆信號。在汽機旁排系統可用時，滿功率下汽機緊急停機後，額定負荷中的50%由快速降功率系統補償，40%由汽機旁排系統排放，10%由棒控系統補償，大氣釋放閥補償約13%，可以滿足功率分配的要求且還有13%的裕量，因此主蒸汽安全閥無須動作。但是，如果在汽機緊急停機的同時汽機旁排系統被閉鎖，或汽機旁排系統出現拒動故障時，都會導致40%的負荷無法釋放，這種情況下，汽機滿功率緊急停機的瞬間，將有約27%額定功率的能量無法釋放，主蒸汽安全閥將會開啟。

在停機不停堆情況下，需進入異常運行規程AOP332 （停機未停堆） 。在AOP332中要檢查主蒸汽安全閥狀態，如果已開啟，那么需要手動緊急停堆。在出現滿功率緊急停機且汽機旁排系統不可用的情況時，雖然不會自動緊急停堆，但由於安全閥已動作仍需手動緊急停堆。為避免主蒸汽安全閥不必要開啟，延長主蒸汽安全閥的使用壽命（ 設計規格書中規定主蒸汽安全閥在使用壽命內可以開合300次） ，可以考慮增設汽機停機緊急停堆信號。

（3）AP1000汽機停機緊急停堆信號構想

秦山一期核電廠保護設計偏保守，在核功率或汽機功率大於10%額定功率時，汽機停機會觸發緊急停堆。在10%額定功率時，反應堆還有很大安全裕量。保守的設計可能造成不必要停堆，降低核電廠運行經濟性。與秦山一期核電廠相比，秦山二期核電廠保護設定考慮更多因素，可以作為AP1000增設汽機停機緊急停堆信號的參考。

在汽機旁排系統可用時，不會觸發緊急停堆。在汽機旁排系統不可用時，如果核功率小於50%額定功率，由汽機旁排系統以外的手段可以帶出反應堆的熱量，並有一定裕量，所以不需要緊急停堆。在汽機旁排系統不可用時，如果核功率大於50%額定功率，為保證反應堆安全觸發緊急停堆。

主泵軸承水溫度高先觸發停堆後觸發停泵

（1）秦山一二期核電廠針對主泵冷卻不足的保護設定

在秦山一期、二期核電廠分別設定“ 軸承水控制泄漏流溫度高” 和“ 電動機軸承和止推軸承溫度高”自動停泵信號。這些信號反映了主泵因冷卻不足或自身故障導致軸承或冷卻水溫度升高，為保護主泵，故障主泵斷路器緊急跳閘，然後主泵斷路器緊急跳閘信號觸發反應堆緊急停堆（低功率下緊急停堆信號被閉鎖情況除外） 。

（2）AP1000主泵軸承水溫度高緊急停堆信號設定的特點

AP1000主泵軸承水溫度高說明主泵設冷水不足，為避免損壞主泵，必須緊急停泵。但是，AP1000核電廠在該保護設定上與秦山一期、二期核電廠不同，AP1000核電廠在觸發緊急停泵之前，首先觸發緊急停堆，緊急停堆信號發出後經過延時再觸發緊急停泵。軸承水溫度高保護動作設定值的整定考慮了主泵在經過延時後再停運，不會對主泵造成不可接受的後果。而且，一台主泵跳閘後，另外三台正在運行的主泵會導致已跳閘主泵倒轉，可能使主泵損壞，因此任何一台軸承水溫度高將導致四台主泵全部跳閘。

（3） AP1000主泵軸承水溫度高緊急停堆信號設定的優勢

秦山一期、二期核電廠先觸發停泵，然後由主泵跳閘信號觸發緊急停堆。這種情況下，會導致緊急停堆過程中出現喪失部分冷卻劑、強迫循環的情況，不利於導出反應堆內熱量。與秦山一期、二期核電廠相比，AP1000“ 主泵軸承水溫度高” 緊急停堆信號是一種前瞻性的保護信號，是基於對主泵跳閘預期的緊急停堆，可以在主泵停運前實現緊急停堆。在主泵仍運行情況下緊急停堆，可以避免在緊急停堆過程中出現部分喪失反應堆冷卻劑強迫循環的情況發生，加快帶出反應堆內熱量，保證反應堆安全。

總結

通過對比AP1000和秦山一期、二期核電廠緊急停堆信號，可以發現三者多數保護信號相同或類似，這反映了不同堆型保護系統設定的一致性。為保證三道安全螢幕障的完整性，各堆型的反應堆緊急停堆信號選擇中都關注了反應堆啟動過程、超功率、堆芯熱量帶出、反應堆超壓、喪失二迴路熱阱、二迴路給水隔離等方面。

AP1000與其它堆型存在一定區別： 主泵軸承水溫度高時，先緊急停堆延時後再緊急停泵； 未設定功率量程中子通量負變化率高緊急停堆信號和緊急停機觸發停堆信號等。AP1000核電廠未設定緊急停機觸發停堆信號可以減少不必要停堆，但在汽機旁排系統不可用時，可能導致主蒸汽安全閥動作，加大了對反應堆安全的挑戰，影響主蒸汽安全閥使用壽命，所以可以考慮增加汽機緊急停機觸發緊急停堆信號。