中國實驗快堆技術規格書審評中重點關注問題探討

李珊珊，和 丹

(中國核電工程有限公司, 北京 100840)

快堆是我國“三步走”戰略中的關鍵一步，快堆也是第四代核能系統中主力堆型，代表四代核電發展的方向。中國實驗快堆是我國第一座快堆，它的發展和安全是非常值得關注的，其中對快堆的技術規格書的相關內容尤其重視。技術規格書是核設施運行期間的“法律”，它規定了核設施在正常運行、瞬態和異常工況下，遵照的技術參數和技術要求，主要包括安全限值、保護閾值、運行限制條件以及監督要求。

技術規格書的審查是一種綜合性的審查，尤其對快堆，國內并無參考，然而快堆又與傳統壓水堆存在很多不同，因此對快堆技術規格書的審查，需要投入更多的關注度。截至目前，快堆技術規格書的審查已經持續了多年，在審評過程中，關注了很多重點的問題，在與營運單位設計、調試、運行相關人員，經過多輪的技術溝通，圓滿完成了中國實驗快堆技術規格書的核安全審評工作。

1 法規、導則的現狀和審評依據

1.1 審評依據

我國現行的法規導則要嚴格遵守，《核安全法》[1]《中華人民共和國民用核設施安全監督管理條例》[2]；中國實驗快堆屬于研究堆，要按照研究堆設計和運行安全規定的要求開展，如《研究堆設計安全規定》[3]《研究堆運行安全規定》[4]；其次遵照相應導則要求，《研究堆運行管理》[5]《研究堆的應用和修改》[6]；此外，由于技術規格書的編寫，最重要的依據是《中國實驗快堆最終安全分析報告》相關章節的內容。

1.2 現狀分析

由于我國現行的法規標準，大多都是按照壓水堆制定的，但現在很多堆型都在開展研究，很多新設計是無法規標準依據。換句話說，都是邊研究邊實驗，通過實驗驗證后，作為設計依據。然而，作為依據的前提，也是在現有法規標準規定的范圍內。此外，還借鑒國外先進的經驗，如NUREG-1431的要求[7]，以及中國實驗快堆在設計和調試中總結的實踐經驗。中國實驗快堆是研究堆，遵照HAF202《研究堆運行安全規定》，并參考執行HAF103《核電廠運行安全規定》。本技術規格書格式和內容范圍還參照《鈉冷快中子反應堆技術規格書的格式和內容》文件的要求來編寫的。

2 審評實施情況及取得成效

本次增訂版是在批準的2009版技術規格書基礎上，堆芯自然循環能力未得到試驗驗證之前，事故工況下堆芯余熱排出方式與原最終安全分析報告的相關事故分析發生改變情況下，對2009版技術規格書進行增補修訂。

在《中國實驗快堆技術規格書(修訂版)》[8]審評之后，原子能院結合審查問題及承諾對技術規格書進行了升版，2020年底提交了《中國實驗快堆最終安全分析報告 第十七章 技術規格書 修訂版》[9]，擬作為運行期間的參照文件，對報告內容進行了核實，除對歷次審評問題進行落實外，無新增內容。

通過對2020年修訂版的審查，審評方認為，申請方按照法規標準和審評意見，進行了修訂，技術規格書滿足要求。

3 審評中重點關注問題

3.1 運行模式修訂和說明

在對修訂的運行模式審評中，審評方主要基于原運行模式存在的問題、結合運行模式的修訂依據，審查新運行模式之間是否存在重疊和不連續，反應堆狀態的界定參數、運行特征含義的合理性正確性。

(1)將“IHX一次側進口溫度”表征反應堆狀態的合理性問題

中間熱交換器一側進口溫度攪混了熱鈉池溫度，且熱鈉池溫度還受到三回路及獨立熱交換器余排系統的影響，不能直接和真實地反映出堆芯溫度，宜用堆芯出口溫度作為運行模式特征參數。鑒于堆芯燃料組件狀態的重要性，增加“堆芯出口溫度”作為運行模式特征參數，能夠更全面地表征反應堆狀態。

(2)主容器鈉保溫的方式問題

在冷停堆和換料模式下，均有主容器鈉保溫的運行特征，但兩個模式下主容器鈉保溫的方式不同，申請方對兩種方式以注釋的方式均作了補充描述。

(3)一回路鈉泵轉速問題

換料模式下鈉泵轉速小于310 r/min，但在組件流量測量下可達到500 r/min運行，審評方認為換料模式下將進行組件測量試驗時泵轉速作為運行特征不合適。將換料模式下進行的組件流量測量試驗的內容，作為特殊試驗，補充在一回路鈉泵可運行限值和條件中。

目前修訂后的5個模式，各個模式之間的轉換更為簡潔，解決以往多個運行模式互相重疊的問題，方便操縱員的理解和使用，較原模式更為合理。

但審評方認為，運行模式的修改是技術規格書一項重大的修改，申請方只是做了原則性的描述和論證，后續還應結合開堆后的實踐，注重對新運行模式的探索和反饋。

3.2 一回路鈉泵的可運行要求

中國實驗快堆在堆芯自然循環能力未得到試驗驗證之前，一回路鈉泵必須執行安全功能。通過對鈉泵進行抗震可運行性分析、應急供電系統改造和移動電源車接入方式的改造等，并按安全級設備管理，一回路鈉循環泵基本具備了安全級設備的功能。因此在技術規格書中，對一回路鈉泵規定相應的運行限值和條件，鈉泵可運行判據包括電機、變頻器、鈉泵、雙電源切換箱和移動電源車等14條的運行限值和條件。移動電源車作為鈉泵應急電源，是保障鈉泵可靠運行的必要條件之一，作為鈉泵可運行狀態的判斷標準。為了保障鈉泵的安全性，從保守運行上考慮，先將反應堆停堆，確保反應堆安全，后續根據情況在決定是否停泵。處置事故過程中，避免通過停泵來執行停堆。

3.3 超壓保護系統

超壓保護系統是保護主容器和保護容器避免其他超壓，防止壓力邊界受到破壞，提供足夠的氣腔空間，來補償反應堆在各個過渡工況時氣體的熱膨脹。它是作為專設安全設施系統。

超壓保護系統在各個運行模式下的狀態，能夠起到高壓和低壓時的保護功能，對于“超壓保護系統可運行”即液封器充油液位滿足要求；液封器與主容器/保護容器連通，相關閥門打開；定期試驗滿足要求。

3.4 安全停堆地震的保護定值

安全停堆地震的整定值設定為SL-2，需要明確地震整定值設置原因，是否能夠為反應堆提供保護，此外要考慮地震監測儀表的設置情況(如測點位置、地震監測系統的抗震類別等)。鑒于部分核動力廠不將地震信號引入保護系統，如發生SL-2級地震，從SL-1到SL-2的時間較短，SL-1級地震為運行基準地震，在該地震強度下可以保證安全運行，因此在設計時將安全停堆地震SL-2級地震信號作為保護定值。

目前，根據地震監測儀表的發展情況，能夠在地震作用下進行工作，因此有了進入保護系統的前提，若要使地震信號起到對反應堆保護作用，必須在地震波到達反應堆之前，將反應堆安全的停下來。CEFR現有的地震儀表設置不能用SL-2作為保護定值，必須取低。

關于安全停堆地震信號的保護定值，參考NRC導則RG1.12[10]及其引用法規10CFR相關條款的規定，同時還考慮到SL-1與SL-2之間保證留有一定的裕量，目前考慮將SSE的保護整定值設置修改為120%(SL-1)，即為0.128g。

3.5 緩發中子保護整定值

緩發中子保護整定值為本底的3倍。反應堆不同功率條件下，中子計數率本底數值會隨之變化，CEFR在系統調試完成后會給出本底數據，在堆芯裝載達到平衡后給出最終本底數據。

3.6 鈉火

考慮鈉的各種燃燒模式(含噴放燃燒)。一回路鈉管道壓力相對低，正常運行壓力低于50 kPa，鈉泄漏無明顯噴放現象，并且一回路鈉泄漏信號與電磁泵停運聯鎖且雙道截止閥關閉，減少泄漏量。

審評方進一步關注到霧狀鈉火的情況。參考CFR600鈉火設計情況，CFR600的PSAR15.6.2[11]中關于鈉火燃燒分析是鈉泄漏后池式燃燒疊加10%霧火燃燒。使用BOX程序計算池式鈉火，使用FEUMIX程序計算霧狀鈉火。CEFR在分析鈉火時，按照10%霧火燃燒作為輸入，與CFR600初步安全分析報告中關于霧狀鈉火份額是一致的。

一回路鈉火排煙系統要考慮鈉的噴放燃燒，事故排煙系統要等到鈉燃燒終止后才能投入。鈉管道采用316奧氏體不銹鋼，表面敷設保溫層和不銹鋼外套，鈉回路管道壓力低，泄漏的鈉噴放效果相對于高能管道來說，并不明顯，同時一回路鈉泄漏信號與電磁泵停運聯鎖，并進行泄壓，減小泄漏量；在事故排煙早期投入，有助于抑制房間的壓力峰值。但審評方認為，會不會出現不可接受的壓力峰值，需要通過計算進行分析。

3.7 氬氣釋放事故包容小室定期試驗

氬氣釋放事故包容小室302房間泄漏率定期試驗情況，302房間泄漏應是有要求的，而且必須要進行定期試驗，以證明現在仍能滿足限值要求。將泄漏率暫定為每3年一次，根據后續CEFR運行的實際情況，對泄漏率的定期試驗做進一步補充分析，盡量將定期試驗頻次固定下來。

302房間的負壓情況，經核實環評報告，房間的泄漏率設計值是根據“三無”事故的包容要求設計的，“三無”事故環境后果分析中沒有302房間負壓監測的要求和假設。

4 結論

技術規格書是核設施運行的頂層文件，是核設施運行的一項最為重要的“法規”，要嚴格遵照執行。在對中國實驗快堆技術規格書的審查過程中，對運行模式、一回路鈉泵可運行性、超壓保護系統、安全地震保護信號整定值、緩發中子保護整定值、鈉火、氬氣釋放事故包容小室定期試驗等重點問題進行關注，并找到了相應的解決方案，圓滿完成了中國實驗快堆技術規格書的核安全審評。

綜述，《中國實驗快堆最終安全分析報告 第十七章技術規格書 修訂版》的內容符合變更有關的法規標準要求，只要認真執行承諾，保證反應堆安全運行，確保工作人員、環境和公眾不會受到危害。