核電站安全系統(tǒng)主要分為能動和非能動。大部分改進(jìn)型壓水堆都采用能動安全系統(tǒng)。能動安全系統(tǒng)需要廠外交流電或者應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)(EDG)。能動安全的優(yōu)勢是容易獲取的動能以及采用成熟的技術(shù)。因此，如有具備交流電，在DBA工況下的安全性可以很容易實(shí)現(xiàn)。而非能動安全系統(tǒng)通過重力、自然循環(huán)及壓差等自然現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)。

但在福島事故中，由于海嘯導(dǎo)致的SBO(全廠斷電事故)工況，所有的能動安全系統(tǒng)均不能運(yùn)行。并且由于缺少事故狀態(tài)監(jiān)測導(dǎo)致操縱員錯誤及系統(tǒng)失效，即使有一些非能動安全系統(tǒng)，這些系統(tǒng)也不能可靠運(yùn)行。

韓國的先進(jìn)反應(yīng)堆研究中心(CARR)提出并評估了一個新的安全系統(tǒng)用于余熱排出及放射性包容。這是一個整體化的非能動安全系統(tǒng)(IPSS)，可以通過重力、自然循環(huán)及壓差自動運(yùn)行。IPSS的五個主要功能是：(1)非能動余熱導(dǎo)出;(2)非能動安注;(3)非能動安全殼冷卻;(4)非能動IVR及堆腔注水;(5)過濾排放及壓力控制。

壓水堆一體化非能動安全系統(tǒng)(IPSS)

IPSS(一體化非能動安全系統(tǒng))特點(diǎn)(1) 所有IPSS采用的安全系統(tǒng)均在非能動下運(yùn)行，并不需要交流電。多種非能動安全系統(tǒng)可以在嚴(yán)重事故下實(shí)現(xiàn)，IPSS的每個功能均能起到作用。多種非能動安全系統(tǒng)根據(jù)縱深防御應(yīng)對事故。IPSS可以在嚴(yán)重事故之前緩解BDBA工況。即使在BDBA工況下失效，導(dǎo)致了嚴(yán)重事故。IPSS可以緩解基于SBO工況的嚴(yán)重事故用于防止大量放射性物質(zhì)釋放。

(2) IPSS采用一體化及簡化設(shè)計(jì)。IPSS的五大功能均是以IPST(一體化非能動水箱)及其附件為基礎(chǔ)。因此在嚴(yán)重事故工況下，安全殼內(nèi)的能動及非能動系統(tǒng)均不可使用，操縱員可以通過IPSS應(yīng)對事故。另外IPST可以作為熱阱、水源以及沖刷放射性物質(zhì)的媒介。IPSS的設(shè)計(jì)理念是運(yùn)行簡化并可以容易的將外部IPST中的水注入需要的地方。在福島事故中，即使安全殼內(nèi)設(shè)置有非能動安全系統(tǒng)，仍不可長期運(yùn)行。并且由于系統(tǒng)的復(fù)雜性，操縱員并不能輕易應(yīng)對事故。而IPSS是核電站應(yīng)對BDBA工況的最終安全系統(tǒng)，可以在現(xiàn)有能動非能動系統(tǒng)全部失效后起到作用。由于簡化設(shè)計(jì)，IPSS的各個功能可以很容易被理解和操作。

(3) 長期的余熱導(dǎo)出功能由安全殼外的IPST實(shí)現(xiàn)。在事故中，IPST通過冷卻劑的再注入可以延長安全持續(xù)時間。由于在一些事故中，人員不能進(jìn)入安全殼，這將使情況惡化。因此，如果IPSS相關(guān)的系統(tǒng)在事故中被限制，向IPST中補(bǔ)充冷卻劑是非常有效的緩解事故的措施。

(4) IPSS具有很好的可接近和可維持的特性。這與安全殼外的IPST相關(guān)。如果IPST失效，可接近和可維持特性可以有效緩解事故。與IPST相關(guān)的問題可以在外部解決，體現(xiàn)了IPSS的一體化及簡化設(shè)計(jì)。

(5) 安全殼壓力可以通過FVS系統(tǒng)(安全殼過濾排放系統(tǒng))控制。之前存在的問題是不能在放射性物質(zhì)釋放的同時控制安全殼壓力。FVS可以解決這個問題。

IPSS具有以上特性，因此其安全性極高。另一方面，在建造和運(yùn)行方面仍然存在一些現(xiàn)實(shí)問題：(1) 在輔助廠房頂部安裝IPSS需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)評估。這與安全殼、IPST與輔助廠房的抗震設(shè)計(jì)相關(guān)。通過AP1000余APR+機(jī)組的大水池可以看出IPSS方案是可行的。AP1000頂部水箱PCCWST承載3000噸水。IPST底部所需的標(biāo)高大約是30m，而PCCWST比IPST要高很多。IPST的標(biāo)高與APR+的PCCT標(biāo)高基本一致。即使儲水量從1700噸提高到2000噸，隨著加強(qiáng)結(jié)構(gòu)支撐與抗震設(shè)計(jì)，IPST的安裝是可能的。最終，基于之前安全系統(tǒng)大水池的設(shè)計(jì)，IPSS的設(shè)計(jì)過程中必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。

(2) IPSS的設(shè)計(jì)增加了安全殼的可滲透程度。但是，在現(xiàn)運(yùn)機(jī)組中應(yīng)用IPSS，安全殼不能新增孔洞。因此，IPSS必須應(yīng)用現(xiàn)有孔洞。同時，IPSS需要在IPST與相關(guān)部件之間需要新的連接。IPSS可以使用消防管道建立連接。從IPST至壓力容器和SG之間的連接需要調(diào)整。不過，IPSS最好是應(yīng)用在新建機(jī)組。即使一些新的安全系統(tǒng)是創(chuàng)新、有價值的，但是由于設(shè)計(jì)修改的現(xiàn)實(shí)原因，它們不能應(yīng)用在現(xiàn)有或新建機(jī)組。IPSS可以通過安裝一個或多個IPST簡單應(yīng)用在現(xiàn)運(yùn)壓水堆。這并不需要對現(xiàn)有的主要設(shè)備進(jìn)行調(diào)整。最終，由于IPSS的安裝，安全殼需要進(jìn)行評估。IPSS的應(yīng)用必須在最小設(shè)計(jì)變動的情況下增強(qiáng)安全性。

(3) IPSS是現(xiàn)有安全系統(tǒng)的補(bǔ)充并不能替代。因此，每臺機(jī)組的IPSS的運(yùn)行策略必須清晰定義。如果能動安全系統(tǒng)可以在交流電很好的運(yùn)行，IPSS就不需要運(yùn)行。在SBO工況下，如果汽動輔助給水泵沒有成功運(yùn)行或交流電沒有存儲，IPSS也是不能運(yùn)行的。最終，IPSS的每個功能都需要根據(jù)不同的機(jī)組制定運(yùn)行策略。

(4) IPST的具體尺寸由熱功率、多樣的運(yùn)行模式、交流電存儲臨界時間以及冷卻劑的注入量決定。IPSS通過開啟閥門實(shí)現(xiàn)各種功能。在SBO疊加小LOCA下PSIS和PCCS將緩解事故。此工況的臨界時間比SBO工況要短。考慮余熱導(dǎo)出能力與結(jié)構(gòu)，本文評估IPST儲量大概為2000噸。IPST如果應(yīng)用在小型反應(yīng)堆，其尺寸可以縮小。因此，IPSS可以同時執(zhí)行不同的功能。但是其運(yùn)行必須遵循臨界時間。另外，當(dāng)IPSS在現(xiàn)運(yùn)機(jī)組應(yīng)用時，由于現(xiàn)實(shí)的問題將有一些功能不能應(yīng)用。

(5) IPSS的功能(除FVS除外)通過直流電動閥門的操作實(shí)現(xiàn)。FVS由爆破盤驅(qū)動。為了確保非能動程度，IAEA對廣泛的非能動系統(tǒng)進(jìn)行了定性評估和分類(IAEA, 1991)。非能動安全系統(tǒng)可以被分為四類。FVS功能屬于C類(不需能源和移動機(jī)械的分類)。FVS通過爆破盤啟動，并不需要能源。但是其它安全功能屬于D類(需要直流電)。因此，IPSS的可靠性完全依靠閥門的控制。另外，安全殼隔離閥必須安裝在管道上。例如，在IPST與堆芯連接管道的非能動ECCS功能，一臺RCS隔離閥與一臺安全殼隔離閥均采用止回閥防止回流。另外，在嚴(yán)重事故工況下(考慮到電力系統(tǒng)失效)應(yīng)用的手動閥必須進(jìn)行評估。

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