核电厂自主化设计路线压缩空气生产系统方案研究

　　内蒙古科技与经济核电厂自主化设计路线压缩空气生产系统方案研究于洪宾（深圳中广核工程设计有限公司，广东深圳518172）方案。采用对比分析的方法，研究自主化设计路线与压水堆核电站对压缩空气的不同需求。结果表明，在自主化设计路线下，可考虑不设置应急空压机。

　　压缩空气生产系统（SAP）是核电厂必不可少的一个公用系统，提供全厂仪表用压缩空气（SAR）和公用压缩空气（SAT）。目前国内的压水堆核电站（CPR机组）均按照法国90OMWe压水堆核电站系统设计和建造规则KRCC―P）的要求设置了辅助空压机，满足机组的可用性要求。在自主化设计路线下，随着工艺系统的优化，对压缩空气的需求也发生了很大的变化，有必要从各方面对压缩空气生产系统的设计方案进行分析和研究，尤其是应急空压机设置的必要性分析，以期达到合理配置压缩空气生产系统的目的。

　　1CPR机组压缩空气生产系统介绍CPR机组厂区空压机厂房的空气压缩机提供全厂所需要的压缩空气，另外对应每台核电机组应急压缩空气生产系统中，设置2台应急空气压缩机组，为仪表用压缩空气分配系统提供后备气源，压缩空气生产系统如所示。每台应急空压机的供电由一路低压电源提供，该电源由一个系列的柴油发电机作为备用电源。为了达到冷停堆所需要的系统自主化设计路线安全相关系统对仪表用压缩空气的用气需求系统名称正常运行工况下对压缩空气的要求安全事故工况下对压缩空气的要求仪表用压缩空气失效对系统运行的影响对应急压缩空气的需求安统压用组系用的机关表气双R相仪空需cp全对缩气设备冷却水系统正常运行时保持常开，只要未触发RRI波动箱低低液位信号，均不需要执行隔离动作。

　　若发生失气故障后，事故进一步发展，需要该阀门执行隔离动作后，则需要压缩空气生产系统为阀门提供执行一次关闭操作所需的用气，通过设置就地压空储罐可满足操作要求。执行完隔离操作后，RRI系统的核辅助厂房用户DER等被隔离，丧失冷却，暖通系统通过DEL执行厂房散热和保温功能。此后若根据事故处理，需要重新开启对核辅助厂房用户重新建立冷却，可通过现场手动开启，不再需要压缩空气系统支持。

　　若发生压缩空气生产系统不可用导致的失气事故，阀门维持原位即可，对系统运行无影响。

　　对应急压空无需求。

　　CPR机组，此阀门采用电动阀门。

　　水量制统给流控系在正常运行时，调节阀需保持开启，此时需要压缩空气持续供应。

　　安全事故工况下，不需要ARE系统运行，阀门可保持关闭。安全功能由ASG系统保证，启动ASG系统不需要压缩空气供气。

　　在压缩空气生产系统失效的情况下，需向ARE系统提供应急压缩空气，否则有可能导致停堆。

　　对应急压空无需求，应急压空作为备用气源，提高机组可用率。

　　同自主化设计路线。

　　表1工艺系统对仪表用压缩空气的需求分析厂辅助工艺系统设计工作。

　　总体文件对压缩空气系统的可用性要求总体文件名称CPR机组自主化设计路线单故障准则的应用不适用。

　　可用性。

　　仪表用压缩空气的分配系统对核电机组的运行是必不可少的。因此，每合核电机组中的压缩空气生产系统出了装有1合主压缩机外，还装有2合独立的辅助压缩机，它们由柴油发电机组应急供电（每个系列1合）。此外，对安全重要的驱动装置所需的压缩空气由其专用的备用储气罐来不适用保证。

　　核电厂可用率指标顶层分解结果对于压缩空气生产系统分配的不可用小时数为0.00h.注：①本表列出了对现有电厂不可用率不适用有重要影响的系统清单；②若系统引起的不可用时间小于等于表中分配值，可用率可以满足八CPR1000+核电厂强迫不可用的持续时间<5天/年的目标值；③顶层分解结果对于系统设计是一个指导性的分配指标，并不是*终设计目标。

　　不适用压缩空气生产及分配系统属于影响核电厂可用率的关键系统。

　　表2压缩空气系统的可用性分析由于篇幅限制，此处仅对自主化设计路线有仪表用压缩空气需求的安全相关系统进行分析（见表1），主要包括4个方面：①正常运行工况下工艺系统对压缩空气的要求；②安全事故工况下工艺系统对压缩空气的要求；③仪表用压缩空气失效对工艺系统运行的影响；④工艺系统对应急压缩空气的需求。

　　从表1的分析可得：①CPR机组设置应急压缩空气生产系统的目的是为了提高机组整体可用率，安全相关功能是通过储气罐来实现的；②自主化设计路线对应急压缩空气系统没有功能要求，仅八RE系统为了提高机组整体可用率，要求提供备用气源。

　　不同设计路线对压缩空气系统可用性总体要求的对比分析由于篇幅限制，仅以*具代表性的总体文件为基础，对压缩空气系统的可用性进行对比分析（见表从表2的分析可得：①RCC―P明确要求设置独立的辅助空压机，满足机组可用性要求；对安全重要的驱动装置所需的压缩空气由其专用的备用储气罐来保证；②自主化设计路线的总体文件明确说明压缩空气生产及分配系统属于影响核电厂可用率的关键系统；但是，对于压缩空气生产系统分配的不可用小时数为000h，仅是一个指导性的分配指标，并不是*终设计目标。

　　综合上述两方面分析可得，在自主化设计路线下，工艺系统对应急压缩空气生产系统无功能需求，在满足机组运行工况的情况下尽可能提高机组的整体可用性。

　　3自主化设计路线空压机厂房整体可靠性分析以2台核电机组共用空压机厂房为例进行分析：①3台空压机在机组正常运行状态下，有1台空压机处于备用状态；②空压机冷却水系统共有2路冷却水源（常规岛闭路冷却水系统、饮用水系统）互相备用；③空压机组接2列厂用电源，任意一列厂用电源检修时，可通过另列厂用电源供电，保证空压机组的正常运行；④如控制系统出现故障，空压机之间的联动状态失效。事故信号会传到DCS，操作人员会即时启动空压机就地控制系统，保证安全相关系统运行所必需的仪表用压缩空气用量需求。

　　综上所述，在不考虑厂外电源失效、供气母管破口、外部灾害导致的空压机组失效的情况下，空压机厂房的供气可靠性是相对稳定的。空压机厂房内压缩空气生产系统已经考虑了冗余设计，无需额外设置应急空压机来提高压缩空气生产系统的可用性。

　　结论在满足工艺系统对压缩空气功能需求的情况下，自主化设计路线压缩空气生产系统可不设置应急空压机。为核电厂自主化标准设计提供依据。降低单台应急柴油发电机负荷165kW，节约核岛厂房占地面积约160hm2，节约工程造价约2000万。

　　陈志奇，等。法国900MWe压水堆核电站系统设计和建造规则（RCC―P）。北京：国家核安全局，1991：81.苏林森，等。900MW压水堆核电站系统与设备（下册）。北京：原子能出版社，2007：王建生，等。核电厂可用率模型与指标分解报告