本發(fā)明涉及核電廠事故處理領(lǐng)域，具體地，涉及一種乏燃料水池嚴(yán)重事故處理方法。

背景技術(shù)：

乏燃料水池(Spent Fuel Pool)的主要功能是儲(chǔ)存并冷卻乏燃料元件。核電廠經(jīng)過一定的循環(huán)周期后需要更換燃料，從反應(yīng)堆中取出的乏燃料具有放射性并持續(xù)產(chǎn)生衰變熱，必須貯存在乏燃料水池中。

本申請(qǐng)中的安全殼專指壓水堆大型干式安全殼，屬于承壓建筑。大部分壓水堆將乏燃料水池設(shè)計(jì)在安全殼外。類似福島核電站的沸水堆采用小型安全殼設(shè)計(jì)，乏燃料水池設(shè)計(jì)在安全殼外反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)，但通常反應(yīng)堆廠房是不承壓的普通工業(yè)廠房。福島核電廠4號(hào)機(jī)組停堆期間的嚴(yán)重事故引起全世界廣泛關(guān)注，業(yè)界開展了乏燃料水池嚴(yán)重事故管理的相關(guān)研究，但是，目前針對(duì)承壓安全殼內(nèi)乏燃料水池的嚴(yán)重事故缺乏成熟的診斷和緩解方法。

綜上所述，本申請(qǐng)發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)發(fā)明技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題：

在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的承壓安全殼內(nèi)乏燃料水池的嚴(yán)重事故處理方式存在沒有考慮具體的事故現(xiàn)象，沒有針對(duì)具體的事故現(xiàn)象進(jìn)行區(qū)別的事故處理，且事故處理方式單一陳舊，導(dǎo)致事故處理效率較低，處理效果較差，存在安全隱患的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種乏燃料水池嚴(yán)重事故處理方法，解決了現(xiàn)有的承壓安全殼內(nèi)乏燃料水池的嚴(yán)重事故處理方式存在事故處理效率較低，處理效果較差，存在安全隱患的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乏燃料水池運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行了修改，對(duì)乏燃料水池的事故現(xiàn)象和等級(jí)進(jìn)行了劃分，并對(duì)不同現(xiàn)象的事故分別進(jìn)行不同的處理，事故處理效率較高，且事故的緩解效果較好的技術(shù)效果。

為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N乏燃料水池嚴(yán)重事故處理方法，所述方法包括：

步驟1：獲得乏燃料水池水位信息，并基于乏燃料水池水位信息判斷乏燃料水池事故等級(jí)；

步驟2：在乏燃料水池運(yùn)行控制單元設(shè)置數(shù)據(jù)接口，通過數(shù)據(jù)接口修改乏燃料水池的運(yùn)行規(guī)程；監(jiān)控中心通過數(shù)據(jù)接口與乏燃料水池運(yùn)行控制單元建立連接，對(duì)乏燃料水池運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)時(shí)獲得乏燃料水池水位信息，當(dāng)實(shí)時(shí)水位信息小于閾值時(shí)，基于新的運(yùn)行規(guī)程對(duì)乏燃料水池運(yùn)行進(jìn)行控制；

步驟3：當(dāng)乏燃料水池事故等級(jí)為嚴(yán)重事故時(shí)，基于診斷模塊，診斷出乏燃料水池嚴(yán)重事故的事故現(xiàn)象；

步驟4：基于乏燃料水池嚴(yán)重事故的事故現(xiàn)象，生成相應(yīng)的事故緩解策略；

步驟5：基于生成的事故緩解策略，對(duì)乏燃料水池進(jìn)行相應(yīng)的處理。

反應(yīng)堆和乏燃料水池(簡(jiǎn)稱乏池)同時(shí)處于安全殼內(nèi)，都將導(dǎo)致安全殼內(nèi)的嚴(yán)重事故現(xiàn)象，二者的事故必然存在相關(guān)性。乏燃料水池的事故可能威脅安全殼的完整性，乏燃料元件損壞后放射性裂變產(chǎn)物釋放至安全殼內(nèi)，可能導(dǎo)致裂變產(chǎn)物的環(huán)境釋放。將此類安全殼內(nèi)乏燃料水池的嚴(yán)重事故定義為“乏燃料水池嚴(yán)重事故”，電廠面對(duì)乏燃料水池嚴(yán)重事故時(shí)，反應(yīng)堆可能出于事故狀態(tài)，包括嚴(yán)重事故。

將核電廠反應(yīng)堆的事故處理分為“預(yù)防”和“緩解”兩個(gè)階段。堆芯損壞前，即事故處理的預(yù)防階段，執(zhí)行應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程，盡可能將反應(yīng)堆帶到可控穩(wěn)定的狀態(tài)；堆芯損壞則意味著發(fā)生了嚴(yán)重事故，進(jìn)入事故處理的緩解階段，監(jiān)控中心執(zhí)行嚴(yán)重事故處理導(dǎo)則(SAMG)，緩解嚴(yán)重事故：防止或減少裂變產(chǎn)物的釋放，維持安全殼的完整性，將電廠帶到可控穩(wěn)定的狀態(tài)。

進(jìn)一步的，乏燃料水池事故等級(jí)包括：嚴(yán)重事故和一般事故。

進(jìn)一步的，乏燃料水池新運(yùn)行規(guī)程具體為乏燃料水池補(bǔ)水規(guī)程。

進(jìn)一步的，所述診斷模塊對(duì)乏燃料水池事故進(jìn)行診斷，具體為：

乏燃料水池水位低于乏燃料頂部時(shí)，定義為發(fā)生了乏燃料水池嚴(yán)重事故，電廠開始應(yīng)用嚴(yán)重事故緩解策略處理嚴(yán)重事故。

進(jìn)一步的，乏燃料水池嚴(yán)重事故的事故現(xiàn)象包括：裂變產(chǎn)物釋放、安全殼超壓、安全殼氫氣濃度超標(biāo)。

進(jìn)一步的，當(dāng)乏燃料水池嚴(yán)重事故的事故現(xiàn)象為裂變產(chǎn)物釋放時(shí)，相應(yīng)的事故緩解策略為：通過安全殼噴淋降低安全殼壓力，噴淋溶液中加入堿溶液，通過化學(xué)反應(yīng)滯留易揮發(fā)的酸性裂變產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，當(dāng)乏燃料水池嚴(yán)重事故的事故現(xiàn)象為安全殼超壓時(shí)，相應(yīng)的事故緩解策略為：運(yùn)行安全殼通風(fēng)系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng)、安全殼過濾排放系統(tǒng)降低安全殼的壓力。

進(jìn)一步的，當(dāng)乏燃料水池嚴(yán)重事故的事故現(xiàn)象為安全殼氫氣濃度超標(biāo)時(shí)，相應(yīng)的事故緩解策略為：開啟反應(yīng)堆一回路安全閥，向安全殼內(nèi)釋放水蒸汽，通過惰化安全殼大氣來阻止氫氣的燃燒或爆炸。

進(jìn)一步的，當(dāng)乏燃料水池水位低于乏燃料頂部時(shí)，乏燃料水池事故為嚴(yán)重事故，當(dāng)乏燃料水池水位高于乏燃料頂部時(shí)，乏燃料水池事故為一般事故。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊粋€(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

實(shí)現(xiàn)了對(duì)乏燃料水池運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行了修改，對(duì)乏燃料水池的事故現(xiàn)象和等級(jí)進(jìn)行了劃分，并對(duì)不同現(xiàn)象的事故分別進(jìn)行不同的處理，事故處理效率較高，且事故的緩解效果較好的技術(shù)效果。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定；

圖1是本申請(qǐng)中乏燃料水池嚴(yán)重事故處理方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種乏燃料水池嚴(yán)重事故處理方法，解決了現(xiàn)有的承壓安全殼內(nèi)乏燃料水池的嚴(yán)重事故處理方式存在事故處理效率較低，處理效果較差，存在安全隱患的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乏燃料水池運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行了修改，對(duì)乏燃料水池的事故現(xiàn)象和等級(jí)進(jìn)行了劃分，并對(duì)不同現(xiàn)象的事故分別進(jìn)行不同的處理，事故處理效率較高，且事故的緩解效果較好的技術(shù)效果。

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在相互不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述范圍內(nèi)的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

請(qǐng)參考圖1，本申請(qǐng)?zhí)峁┝吮景l(fā)明提出一種乏燃料水池嚴(yán)重事故處理方法，利用反應(yīng)堆事故和乏池事故在安全殼嚴(yán)重事故現(xiàn)象上的共同特性，在電廠已有反應(yīng)堆嚴(yán)重事故診斷的基礎(chǔ)上，綜合分析反應(yīng)堆嚴(yán)重事故和乏池嚴(yán)重事故，進(jìn)行事故診斷并實(shí)施相應(yīng)的緩解對(duì)策。

進(jìn)一步，安全殼內(nèi)乏燃料水池的嚴(yán)重事故處理方法考慮到了后續(xù)乏池嚴(yán)重事故緩解對(duì)策對(duì)反應(yīng)堆的不利影響，特別是堆芯沒有損壞時(shí)嚴(yán)重事故緩解對(duì)策的負(fù)面影響；注重分析資源利用的優(yōu)先級(jí)，特別是堆芯沒有損壞時(shí)優(yōu)先考慮維持堆芯燃料包殼的完整性。

針對(duì)安全殼內(nèi)乏燃料水池診斷嚴(yán)重事故并確定緩解對(duì)策包括如下步驟：

(S1)結(jié)合電廠實(shí)際情況，定義乏燃料水池嚴(yán)重事故，乏池事故具有衰變熱水平低，事故進(jìn)程緩慢的特點(diǎn)，因此，乏池嚴(yán)重事故的定義可以不同于反應(yīng)堆嚴(yán)重事故，不以第一道裂變產(chǎn)物屏障(即燃料包殼)的損壞作為嚴(yán)重事故的開始。乏池水位降低到一定水平后，被淹沒的乏燃料元件將對(duì)乏池周圍的維修人員造成放射性危害；乏池喪失冷卻后水位進(jìn)一步降低，乏燃料元件開始裸露。通常結(jié)合事故后不正常的乏池水位定義嚴(yán)重事故。

(S2)設(shè)置乏燃料水池SAMG的接口，電廠修改應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程，主控室監(jiān)測(cè)到乏池水位達(dá)到嚴(yán)重事故整定值時(shí)，指引電廠應(yīng)急響應(yīng)人員進(jìn)入乏池SAMG。安全殼內(nèi)乏燃料水池SAMG的接口具有如下特點(diǎn)：

1.通常SAMG的開發(fā)以操縱員減負(fù)為原則，因此不要求主控室操縱員執(zhí)行乏池SAMG，監(jiān)控中心包括：主控室和技術(shù)支持中心(TSC)，主控室指引技術(shù)支持中心(TSC)進(jìn)入乏池SAMG；

2.乏池事故進(jìn)程緩慢，如果乏池發(fā)生嚴(yán)重事故而TSC還沒有就位，則主控室繼續(xù)專注于反應(yīng)堆相關(guān)的事故規(guī)程和操作規(guī)程，等待TSC就位；

3.安全殼內(nèi)的乏池事故和反應(yīng)堆事故具有相關(guān)性，TSC依據(jù)乏池SAMG導(dǎo)則分析嚴(yán)重事故緩解對(duì)策，并指導(dǎo)主控室執(zhí)行相應(yīng)的操作。

(S3)編寫診斷模塊，設(shè)定導(dǎo)則優(yōu)先級(jí)。TSC根據(jù)不同的電廠監(jiān)測(cè)參數(shù)分別診斷乏池嚴(yán)重事故威脅，按照優(yōu)先級(jí)執(zhí)行SAMG導(dǎo)則緩解嚴(yán)重事故威脅，乏池嚴(yán)重事故對(duì)于安全殼主要導(dǎo)致以下威脅：

1.裂變產(chǎn)物釋放，監(jiān)測(cè)電廠的放射性活度和放射性劑量，超過整定值則執(zhí)行相關(guān)策略，減少裂變產(chǎn)物釋放；

2.安全殼超壓，安全殼完整性喪失將導(dǎo)致不可控的裂變產(chǎn)物釋放，監(jiān)測(cè)安全殼壓力，超過整定值則執(zhí)行相關(guān)策略，控制安全殼狀態(tài)；

3.安全殼氫氣濃度，氫氣爆炸可能導(dǎo)致安全殼完整性喪失，監(jiān)測(cè)安全殼氫氣濃度，超過整定值則執(zhí)行相關(guān)策略，減少安全殼氫氣濃度。

(S4)針對(duì)嚴(yán)重事故威脅編寫具體策略，減少裂變產(chǎn)物釋放，控制安全殼狀態(tài)，減少安全殼氫氣濃度。可以在相應(yīng)的反應(yīng)堆SAMG導(dǎo)則基礎(chǔ)上修改緩解對(duì)策，以適應(yīng)乏池嚴(yán)重事故的處理，應(yīng)特別注意以下問題：

1.安全殼內(nèi)反應(yīng)堆和乏池事故緩解的相關(guān)性問題，特別是主控室正在執(zhí)行應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程時(shí)，注意考慮乏池事故緩解對(duì)策對(duì)反應(yīng)堆的負(fù)面影響；

2.電廠資源利用的優(yōu)先級(jí)問題，在電源、水源有限的情況下，分析乏池事故緩解對(duì)策時(shí)注意考慮反應(yīng)堆事故或潛在事故的資源需求。

(S5)編寫專門針對(duì)乏池的嚴(yán)重事故策略，針對(duì)乏池的主要事故緩解措施是向乏燃料水池注水，一方面可以恢復(fù)乏池的功能，淹沒并冷卻乏燃料元件，另一方面，還可以緩解或終止以上安全殼嚴(yán)重事故威脅。

(S6)綜合考慮乏燃料水池疊加反應(yīng)堆嚴(yán)重事故，盡管電廠因乏池發(fā)生嚴(yán)重事故而進(jìn)入SAMG，但在實(shí)際的嚴(yán)重事故進(jìn)程中，完全有可能發(fā)生堆芯損壞，電廠需要應(yīng)對(duì)乏池疊加反應(yīng)堆的嚴(yán)重事故。因此，需要在診斷模塊中需要補(bǔ)充考慮疊加事故的診斷與導(dǎo)則優(yōu)先級(jí)，在導(dǎo)則緩解對(duì)策分析中，綜合考慮疊加嚴(yán)重事故下的對(duì)策相關(guān)性和資源優(yōu)先級(jí)問題。

某壓水堆核電廠乏燃料水池設(shè)計(jì)在安全殼內(nèi)，雖然電廠在停堆操作規(guī)程和應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程中涉及乏燃料水池的補(bǔ)水操作及事故處理，但是目前缺乏明確的乏燃料水池嚴(yán)重事故緩解方法，沒有成熟的導(dǎo)則或程序可供執(zhí)行。為填補(bǔ)該電廠嚴(yán)重事故管理中的空白，完善電廠的事故管理，需要按照本發(fā)明提出的乏池嚴(yán)重事故診斷方法編寫乏燃料水池SAMG，具體執(zhí)行以下步驟。

(S1)定義乏燃料水池嚴(yán)重事故，定義乏池嚴(yán)重事故為乏池水位低于25m的事故。在較低的衰變熱水平下，乏池喪失冷卻導(dǎo)致乏燃料元件損壞還需要幾十個(gè)小時(shí)的時(shí)間。選取該水位作為乏池嚴(yán)重事故的定義原因在于：

1.當(dāng)前核電廠關(guān)于乏燃料水池的應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程尚不完善，乏池水位低于25m后缺乏明確的事故管理程序；

2.乏燃料水池冷卻系統(tǒng)的取水管道標(biāo)高高于25m標(biāo)高，水位低于25m后必然喪失乏池冷卻；

3.該水位之下被淹沒的乏燃料元件將對(duì)乏池周圍構(gòu)成放射性威脅。

(S2)修改應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程，設(shè)置乏燃料水池SAMG的接口。設(shè)置了關(guān)于接口的監(jiān)視規(guī)程，當(dāng)監(jiān)測(cè)到乏燃料水池水位低于25m時(shí)，監(jiān)控中心進(jìn)入乏池嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則(SAMG)。

(S3)編寫診斷模塊并設(shè)定導(dǎo)則執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)。在一級(jí)和二級(jí)概率安全分析(PSA)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程評(píng)價(jià)方法，考慮乏池事故的具體特性，確定導(dǎo)則優(yōu)先級(jí)。具體優(yōu)先級(jí)設(shè)定及原因如下：

1.安全殼超壓的可能性比較大，優(yōu)先級(jí)最高，根據(jù)乏池嚴(yán)重事故的定義，進(jìn)入乏池SAMG比較早，乏池燃料元件還沒有損壞，但水蒸汽蒸發(fā)可能引起安全殼超壓；

2.燃料元件損壞后裂變產(chǎn)物環(huán)境釋放的嚴(yán)重程度高于氫氣威脅，必須立即緩解，因此優(yōu)先級(jí)較高；

3.乏燃料水池的事故進(jìn)程緩慢，向乏燃料水池注水的優(yōu)先級(jí)低于緩解安全殼嚴(yán)重事故威脅的優(yōu)先級(jí)，因此優(yōu)先級(jí)最低。

(S4)在反應(yīng)堆SAMG導(dǎo)則基礎(chǔ)上修改緩解對(duì)策，生成減少裂變產(chǎn)物釋放策略(乏池版)生成控制安全殼狀態(tài)(乏池版)策略，生成減少安全殼氫氣濃度(乏池版)策略。需要考慮緩解對(duì)策的相關(guān)性問題和資源利用的優(yōu)先級(jí)問題，例如：在乏池SAMG導(dǎo)則減少安全殼氫氣濃度(乏池版)策略中，需要利用安全殼蒸汽惰化緩解氫氣威脅，停運(yùn)安全殼噴淋系統(tǒng)和安全殼通風(fēng)系統(tǒng)；而主控室執(zhí)行應(yīng)急運(yùn)行規(guī)程時(shí)，安全殼噴淋系統(tǒng)自動(dòng)或手動(dòng)啟動(dòng)。因此，安全殼氫氣濃度高時(shí)，TSC應(yīng)指導(dǎo)主控室謹(jǐn)慎執(zhí)行安全殼噴淋，必要時(shí)隔離自動(dòng)信號(hào)，維持安全殼惰化狀態(tài)，防止氫氣燃燒。

(S5)生成針對(duì)乏池的嚴(yán)重事故策略：向乏燃料水池注水，注意考慮負(fù)面影響。例如，向反應(yīng)堆和乏池注水的水源都是安全殼外的換料水箱，堆芯注水無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以用換料水箱的水來執(zhí)行向乏池補(bǔ)水，但應(yīng)保留一部分水裝量，以便一回路注水的能力恢復(fù)后，仍有足夠的水來再淹沒堆芯。

(S6)綜合考慮乏燃料水池疊加反應(yīng)堆嚴(yán)重事故。進(jìn)入乏燃料水池SAMG后首先要判斷堆芯是否損壞，并且經(jīng)歷每一次乏池相關(guān)導(dǎo)則的診斷執(zhí)行循環(huán)后都要再次判斷堆芯是否損壞。在緩解乏池嚴(yán)重事故的過程中如果發(fā)生堆芯損壞，則綜合執(zhí)行反應(yīng)堆嚴(yán)重事故和乏池嚴(yán)重事故的處理策略。

上述本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

實(shí)現(xiàn)了對(duì)乏燃料水池運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行了修改，對(duì)乏燃料水池的事故現(xiàn)象和等級(jí)進(jìn)行了劃分，并對(duì)不同現(xiàn)象的事故分別進(jìn)行不同的處理，事故處理效率較高，且事故的緩解效果較好的技術(shù)效果。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。