壓水堆核電廠反應(yīng)性管理探討與淺析

范秀麗 石洋

【摘 ?要】反應(yīng)性控制是核電廠控制的一項(xiàng)核心工作，本文結(jié)合模擬機(jī)的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)以及參與的本電廠的幾次同行評(píng)估在反應(yīng)性管理方面做了一些探討，文章對反應(yīng)性控制目標(biāo)、影響因素等做了說明，并針對常見的反應(yīng)性管理的不足提供了一些建議。

【關(guān)鍵詞】核電廠;反應(yīng)性控制;反應(yīng)性管理

前言

在核電廠的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行方面，余熱導(dǎo)出、反應(yīng)性控制、放射性包容一直都是必須解決的三個(gè)最重大的基本問題。可以說，核電站對操縱員所從事的工作就是：在安全的前提下，使核電站最大限度的發(fā)出電力來。從反應(yīng)堆物理的角度來看就是：操縱員應(yīng)按運(yùn)行規(guī)程的要求控制反應(yīng)性，控制反應(yīng)堆的功率和功率分布，是相關(guān)參數(shù)值在限值以下，從而確保三道屏障的完整性。駭人聽聞的切爾諾貝利事故就是典型的反應(yīng)性失控事故，發(fā)生事故的機(jī)組，反應(yīng)堆全部被炸毀，大量放射性物質(zhì)泄漏，切爾諾貝利城因此被廢棄，方圓30公里地區(qū)的民眾被迫疏散，由此可見反應(yīng)性控制的重要性。

反應(yīng)性是反應(yīng)核反應(yīng)狀態(tài)的物理量，表征反應(yīng)堆偏離臨界狀態(tài)的程度，即有效增殖因數(shù)K對臨界值1的相對偏移量ρ=K-1/K。K代表反應(yīng)堆的有效中子增值因數(shù)：K=堆內(nèi)一代裂變中子數(shù)/堆內(nèi)上一代裂變中子總數(shù)。因此基本上可以說K越大，堆內(nèi)中子增殖越快。一個(gè)穩(wěn)定的反應(yīng)堆的K應(yīng)該在1附近。

對于壓水堆而言，影響反應(yīng)性的因素主要有但不限于如下幾點(diǎn)：控制棒，燃料溫度、慢化劑溫度、空泡、硼濃度、氙毒、釤毒、燃耗。對于我們短期的反應(yīng)性控制。通常不考慮燃耗的變化，只考慮控制棒，燃料溫度、慢化劑溫度、空泡、硼濃度、氙毒、釤毒的變化。反應(yīng)性控制設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：采取各種切實(shí)有效的控制方式，在確保安全的前提下，控制反應(yīng)堆的剩余反應(yīng)性，以滿足堆長期運(yùn)行的需要;通過控制毒物適當(dāng)?shù)目臻g布置和最佳的提棒程序，使反應(yīng)堆在整個(gè)堆芯壽期內(nèi)保持平坦的功率分布，使功率峰因子盡可能地下降;在外界負(fù)荷變化時(shí)，能調(diào)節(jié)反應(yīng)堆，使它能適應(yīng)外界負(fù)荷的變化;在反應(yīng)堆出現(xiàn)事故時(shí)，能迅速安全地停堆，并保持適當(dāng)?shù)耐６言６取?/p>

1、問題與探討

根據(jù)SOER2007-1中的描述，WANO組織對2004至2007發(fā)生的反應(yīng)性管理事件的分析表明，未能實(shí)施有效的反應(yīng)性管理，導(dǎo)致意外的和失控的反應(yīng)性瞬態(tài)不斷發(fā)生，同時(shí)事件的分析和同行評(píng)審表明，反應(yīng)性管理主要在下述方面存在不足：管理標(biāo)準(zhǔn)和期望，反應(yīng)性變化的監(jiān)督管理，防人因工具的使用，反應(yīng)堆工程技術(shù)支持人員的職責(zé)和接口，操縱員的知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)，反應(yīng)性控制設(shè)備的性能和工作計(jì)劃。

1.1、管理標(biāo)準(zhǔn)和期望

很多分析過的事件的成因是管理標(biāo)準(zhǔn)、期望以及交流的不足。管理層沒有制定嚴(yán)格的堆芯反應(yīng)性監(jiān)督和控制標(biāo)準(zhǔn)，也沒有強(qiáng)調(diào)必須遵守反應(yīng)性控制規(guī)程。

核電廠運(yùn)行提倡精確控制，反應(yīng)性控制也不例外，如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng)性的精確控制，首先就要求電廠要提供反應(yīng)性控制，包括使用防失誤工具的清晰的技術(shù)指導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)和管理期望。反應(yīng)性的改變及相應(yīng)操作必須在程序上進(jìn)行控制，以確保達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。所有的堆芯反應(yīng)性變化要按一種周全和謹(jǐn)慎的受控方式進(jìn)行。改變反應(yīng)性時(shí)，電廠規(guī)程應(yīng)詳細(xì)說明操縱員要監(jiān)測哪些參數(shù)已保證反應(yīng)性改變時(shí)恰當(dāng)?shù)氖芸氐摹?/p>

1.2、反應(yīng)性變化的監(jiān)督管理：

在很多分析過的事件中，值長不是領(lǐng)導(dǎo)不力就是被其它不重要的事情分散了注意力。某些事件中，在沒有足夠監(jiān)督的情況下，操縱員執(zhí)行反應(yīng)堆啟動(dòng)或提升功率的操作，結(jié)果引起緊急停堆或其它電廠瞬態(tài)。

某核電廠在今年年初就發(fā)生了一起反應(yīng)性操作失誤導(dǎo)致停堆的事件，當(dāng)時(shí)機(jī)組處于大修后重新啟動(dòng)，操縱員配合物理人員進(jìn)行零功率物理實(shí)驗(yàn)，需要進(jìn)行控制棒的操作，該操作是需要監(jiān)護(hù)的，但反應(yīng)堆操縱員環(huán)顧主控室，發(fā)現(xiàn)其他人員都在忙于其他的工作，就在沒有監(jiān)護(hù)的情況下進(jìn)行了操作。但是因技能不足，本應(yīng)插棒的操作誤操作成提棒，中子通量增高觸發(fā)停堆。這件事情再一次提醒我們反應(yīng)性操作期間，不能沒有監(jiān)督。在反應(yīng)性操作或重大的電廠狀態(tài)演變期間，不給當(dāng)班值安排過多任務(wù)，以確保他們能專心進(jìn)行重要的反應(yīng)性操作監(jiān)督工作，避免分散他們的注意力。

1.3、防人因工具的使用

同行評(píng)估中在進(jìn)行模擬機(jī)培訓(xùn)觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)了在大多數(shù)情況下電廠的管理人員和值長沒有明確強(qiáng)化防人因工具的使用。一些事件原因分析也表明操縱員和其他電廠人員如果恰當(dāng)?shù)氖褂梅廊艘蚴д`工具是可以避免事件的發(fā)生，例如：有效的交流、質(zhì)疑的態(tài)度和驗(yàn)證方法（自查和同行核查）。因此在反應(yīng)性改變過程中，應(yīng)使用防人因工具，如執(zhí)行監(jiān)護(hù)制度（如果上個(gè)案例中的操縱員很好的使用了監(jiān)護(hù)制度，或許誤操作就可以避免）。適當(dāng)使用如工前會(huì)和即時(shí)培訓(xùn)這樣的工具，確保操縱員和技術(shù)人員在執(zhí)行任務(wù)前具備所需要的技能。在進(jìn)行影響反應(yīng)性的工作時(shí)，所有工作人員需要使用有效的防人因失誤的工具和策略。

1.4、反應(yīng)堆技術(shù)支持的功能和接口

電廠反應(yīng)堆技術(shù)支持人員有時(shí)不能有效地為操縱員操控電廠提供相關(guān)的堆芯狀態(tài)信息。結(jié)果，因操縱員不知道某些反應(yīng)性系數(shù)的大小等原因發(fā)生了多起事件。某些情況下，反應(yīng)堆技術(shù)支持人員沒有與操縱員進(jìn)行有效的溝通，沒有向他們提供反應(yīng)性計(jì)劃，或是提供了存在缺陷的反應(yīng)性計(jì)劃，也是事件發(fā)生的原因。

因此對于那些被認(rèn)為是復(fù)雜的或頻度較低的反應(yīng)性改變活動(dòng)，在執(zhí)行反應(yīng)性改變操作之前，值長應(yīng)組織相關(guān)人員召開工前會(huì)，必要時(shí)可要求反應(yīng)堆物理工程師編制反應(yīng)性管理計(jì)劃。在執(zhí)行計(jì)劃的反應(yīng)性改變操作之前，運(yùn)行工程師應(yīng)與反應(yīng)堆物理工程師進(jìn)行詳細(xì)的溝通。值長或其授權(quán)人員在認(rèn)為有必要時(shí)，

1.5、操縱員知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)

多起事件表明，初始培訓(xùn)或再培訓(xùn)存在不足，操縱員不具備操作反應(yīng)堆的一些重要知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)。最共同的不足是缺乏完整的系統(tǒng)知識(shí)和不清楚氙對堆芯反應(yīng)性的影響。

操縱員從培訓(xùn)中獲取的知識(shí)和技能對其行為和其對反應(yīng)堆堆芯的重視程度有重要的影響，知之者無懼，不知者無懼，就怕后者。隨著電廠運(yùn)行周期的延長以及電廠可靠性的重大改進(jìn)，控制室操縱員平時(shí)很少有機(jī)會(huì)使用培訓(xùn)中學(xué)到的許多技能。因此我們需要向操縱員提供初始培訓(xùn)和再培訓(xùn)，內(nèi)容包括反應(yīng)堆物理基礎(chǔ)、堆芯壽期內(nèi)的特點(diǎn)以及在正常、異常和應(yīng)急運(yùn)行工況下反應(yīng)性控制系統(tǒng)如何操縱才能有效地控制堆芯反應(yīng)性。

1.6、反應(yīng)性控制設(shè)備的性能和工作計(jì)劃

多起事件表明，由于未及時(shí)關(guān)注一些反應(yīng)性控制設(shè)備的材料降級(jí)狀況，使得操縱員在瞬態(tài)期間的應(yīng)對措施更加復(fù)雜。效率低下的維護(hù)計(jì)劃使這一狀況進(jìn)一步惡化。WANO同行評(píng)審中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電廠人員有時(shí)候未能預(yù)料到反應(yīng)性控制設(shè)備的降級(jí)對控制反應(yīng)性的影響。因此反應(yīng)性管理要求要證實(shí)反應(yīng)性控制設(shè)備的缺陷，尤其是那些降低操縱員監(jiān)控堆芯反應(yīng)性能力的缺陷，已被識(shí)別并得到及時(shí)解決。應(yīng)該包括以下要點(diǎn)：1、在制定工作計(jì)劃和執(zhí)行活動(dòng)的過程中，突出強(qiáng)調(diào)那些可能影響反應(yīng)性監(jiān)測和控制的設(shè)備缺陷。2、工作管理過程對有關(guān)影響反應(yīng)性控制和監(jiān)督的系統(tǒng)確定了適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)和工作的協(xié)調(diào)要求。3、維修反應(yīng)性控制設(shè)備時(shí)，維持配置控制，以確保該系統(tǒng)或設(shè)備能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)。4、盡量杜絕操縱員采取與反應(yīng)性設(shè)備有關(guān)的變通方法。當(dāng)任何反應(yīng)性控制和監(jiān)督設(shè)備停下來進(jìn)行維修時(shí)，對可能引起探測不到反應(yīng)性變化的那些電廠變功率操作，要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?/p>

2、結(jié)語

反應(yīng)性控制是核電廠控制重中之重，其意義非常重大，本文結(jié)合模擬機(jī)培訓(xùn)以及本電廠的幾次CPO評(píng)估經(jīng)歷對其進(jìn)行了探討，希望能對讀者有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1] 錢紀(jì)生等.WWER-1000壓水堆核電廠運(yùn)行物理.第1版.北京：原子能出版社，2011.

（作者單位：海南核電有限公司）