PSA技术在核电厂定期试验周期优化中的应用

陈振平，徐海龙

(福建宁德核电有限公司，福建 福州 355200)

1 背景

棒束完好可用性核对试验(以下简称TRGL002试验)通过下插10步控制棒，用于检查反应堆正常运行期间不使用的棒束在全提出的位置上不会意外卡住。中国与法国同类型核电机组TRGL002试验周期均为每月一次。试验虽然能够验证控制棒不会意外卡住，但试验频率过高，引入一定的核安全风险，控制棒的插入会导致堆芯中子通量的变化，对堆芯产生不利的扰动。适当延长TRGL002定期试验的频率，可以降低执行试验本身对反应堆所引入的核安全风险，也有助于提高机组运行的灵活性。

2 可行性分析与论证

周期优化的可行性首先审查了电厂执行该试验的历史情况，在记录良好的情况下，考虑试验周期的延长，同时也调研了国内外同类型机组该试验的周期作为参考。可行性论证主要采用了综合PSA和确定论安全分析的风险指引型方法，在满足法规要求的前提下，分析了确定论中对纵深防御原则的保持和足够安全裕量的维持，通过PSA定量分析了周期延长导致的风险增量并与可接受准则进行比较。经过PSA分析计算，试验周期优化的风险增量从安全上是可以接受的。

2.1 定期试验情况与维修情况

自2013年1月1日至2019年9月30日，某核电厂四台机组TRGL002定期试验共计执行230次，未发生过控制棒卡涩的情况。根据该核电厂四台机组近三年以来棒控系统(RGL)的预防性维修和纠正性维修记录，不存在影响TRGL002试验周期延长的相关维修记录。根据该核电厂所属集团的商运电厂近10年设备可靠性数据，未发生过控制棒卡棒事件，试验验证的设备具备试验周期延长的设备性能基础。

2.2 法规和规范分析

TRGL002试验周期延长，不影响监督要求的执行，仍满足《核动力厂设计安全规定》[2]法规的要求。TRGL002试验周期延长综合考虑概率安全分析见解和试验执行的历史经验反馈，不会改变设备的运行和维修条件及环境，满足《核动力厂运行安全规定》[3]法规的要求。

2.3 不利影响

2008年7月14日，国内某核电厂一台机组自动停堆，温度调节棒组(R棒组)中位于堆芯两个位置的两束棒未能完全落入堆底，卡在了距堆底约24步的位置。对于R棒组，由于长期处于反应堆上部插入12步左右的位置，控制棒材料长期受到中子辐照的影响，可能发生控制棒插入部分的肿胀，进而影响其快速插入的灵活性，需要加强对R棒组的检查与关注。

2.4 确定论安全分析

确定论安全分析中要保证定期试验周期延长后，仍然维持纵深防御原则和保持了足够的安全裕量。TRGL002试验周期延长不影响现有始发事件的发生频率，不影响原试验程序的执行，不改变电厂现有安全分析中的假设，不会引入新的共因故障模式，不会增加三道放射性屏障完整性事件的发生频率，不影响原有防人因失误的措施，也不涉及对电厂原设计准则的变更。在该核电厂最终安全分析报告(FSAR)第15章电厂特性及事故分析中，初始工况假设规定了控制棒组件插入特性，但试验周期的延长不影响该假设。TRGL002试验周期延长后不会对最终安全分析报告中有关的假设和输入信息产生不利影响。因此，TRGL002试验周期延长不会影响核电厂对纵深防御原则的遵守，原安全分析所确定的安全裕量不会受到影响。

2.5 概率安全分析

核电厂内部事件一级PSA模型包括功率和停堆工况。定期试验周期变更引起的风险变化接受准则主要根据国家核安全局发布的NNSA-0147规定的风险接受准则确定，即当机组所有事件的总堆芯损坏频率(CDF)和早期大量释放频率(LERF)分别小于1.0×10-4/堆·年和1.0×10-5/堆·年时，实施试验周期变更后所有事件的CDF和LERF增量应该满足ΔCDF<1.0×10-5/堆·年和ΔLERF<1.0×10-6/堆·年。在PSA评价中仅考虑了周期延长后的不利影响，试验周期延长可能降低控制棒驱动机构销爪发生卡涩的检出概率，在PSA模型中对相关参数进行修改。试验周期延长后的内部事件功率工况CDF、停堆工况CDF、外部事件CDF和二级PSA风险评价结果，见表1、表2和表3。从评价结果可知，试验周期延长后风险变化满足风险可接受准则。

表1 内部事件功率工况下试验周期延长所带来的CDF增量

表2 内部事件停堆工况下试验周期延长所带来的CDF增量

表3 试验周期延长的火灾、水淹、二级风险评价

3 结论

TRGL002试验周期延长后，PSA计算的风险增量小于国家核安全局规定的风险限值，风险变化可接受。结合该核电厂所在集团各商运机组历史运行情况和运行实践分析，试验频率调整可以减少不利情景出现的频度，对核电厂安全是有利的。核电厂实施周期优化后，根据近一年的TRGL002试验数据分析，未发生因周期优化带来的不利影响。应用PSA技术对TRGL002试验周期延长对国内同类型核电厂具有一定的借鉴意义。