羅宏 王鑫

(大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518124)

1 狀態(tài)導(dǎo)向法(SOA)簡(jiǎn)介

狀態(tài)導(dǎo)向法(SOA)是在美國(guó)三里島事故以后逐漸發(fā)展起來(lái)的，其最主要的特點(diǎn)是LOOP結(jié)構(gòu)及對(duì)機(jī)組狀態(tài)的定期診斷。通過(guò)LOOP結(jié)構(gòu)及定期狀態(tài)診斷，操縱員可以檢查他們是否正在使用正確的程序，當(dāng)出現(xiàn)非預(yù)期的故障時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)，并能改正自身造成的錯(cuò)誤或糾正可能的疏忽。

對(duì)于無(wú)限的事件組合(設(shè)備故障或與人因失效的疊加)所導(dǎo)致可能的反應(yīng)堆物理狀態(tài)是有限的 ，而反應(yīng)堆的物理狀態(tài)可以過(guò)對(duì)幾個(gè)具有代表性的參數(shù)監(jiān)測(cè)來(lái)鑒別；為了達(dá)到總體安全目標(biāo)而進(jìn)行物理狀態(tài)的周期性診斷，優(yōu)先級(jí)別的定義以及狀態(tài)功能的糾正控制行動(dòng)采取等，構(gòu)成了狀態(tài)導(dǎo)向法事故處理原則。

2 壓水堆核電廠物理狀態(tài)識(shí)別

反應(yīng)堆堆物理狀態(tài)是從主要的安全觀點(diǎn)出發(fā)，在某一特定時(shí)刻表征反應(yīng)堆安全特性的物理參數(shù)的組合，只有在了解機(jī)組物理狀態(tài)的基礎(chǔ)上，才有可能對(duì)事故進(jìn)行有效控制。

2.1 壓水堆核電廠機(jī)組模型建立

用于描繪核電廠安全運(yùn)行的綜合模型叫做“熱工水力圖”，也叫做“總體運(yùn)行圖”，它集中了：熱工水力現(xiàn)象，可以通過(guò)熱工水力圖來(lái)建模；其他物理現(xiàn)象(中子、裂變產(chǎn)物、機(jī)械/熱沖擊)。在核電廠遇到的絕大部分情況中，熱工水力現(xiàn)場(chǎng)占有舉足輕重的地位，因此核電廠的研究集中到對(duì)熱工水力現(xiàn)象的研究上。核電廠模型是一個(gè)整體或系統(tǒng)，由“功能”和“部件”組成，它們之間會(huì)產(chǎn)生相互作用。系統(tǒng)中的每一個(gè)“功能”或“部件”代表著一種機(jī)組特定的物理現(xiàn)象。

例如：核電廠能夠主導(dǎo)物理現(xiàn)象的敏感部件有：燃料原件；一回路及其延伸；二回路及其延伸(蒸汽發(fā)生器，蒸汽管道)；安全殼內(nèi)部容積。這些部件都被屏障包容著：燃料包殼；一回路壓力邊界及其延伸；二回路邊界及其延伸；安全殼本身。

核電廠部件之間通過(guò)傳統(tǒng)的物理法則相互影響，例如質(zhì)量守恒、能量守恒、動(dòng)量守恒等。這些法則適用于遇到的各種不同類(lèi)型的物質(zhì)(水、裂變產(chǎn)物、硼)，也適用于能量，并通過(guò)生產(chǎn)、轉(zhuǎn)移/輸送、儲(chǔ)存/消耗功能具體表現(xiàn)出來(lái)。這些物理現(xiàn)象能相互影響，可以在模型中由于功能之間定向關(guān)系的存在而被表現(xiàn)出來(lái)。也就是說(shuō)，一項(xiàng)給定功能所發(fā)生的變化可以影響其它功能，其它功能又能影響它所代表的物理現(xiàn)象。

核電廠能過(guò)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝的儀表以及用于操作監(jiān)控的儀表測(cè)得物理參數(shù)來(lái)描繪這些物理現(xiàn)象，比如：溫度、壓力、水位、流量、裂變產(chǎn)物活度、劑量率……。物理分析顯示在故障和事故工況下，這些可用的信息足夠來(lái)描述核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2 熱工水力圖

圖1 熱工水力圖

在核電廠模型建立好后，根據(jù)“功能”和“部件”之間的相互關(guān)系，可以構(gòu)建出熱工水力圖來(lái)。熱工水力圖是根據(jù)質(zhì)量和能量在機(jī)組各個(gè)部分(從燃料直到系統(tǒng)外部)中的運(yùn)行路徑逐步構(gòu)建起來(lái)的。通過(guò)系統(tǒng)和全面的方法可以將所有已知的物理組態(tài)，以及它們之間的相互關(guān)系和對(duì)安全的顯著影響突出顯示在圖1(熱工水力圖)中。這個(gè)圖形描述了從堆芯直到外部的材料(作為載熱的水、硼、裂變產(chǎn)物)和能量的傳遞途徑。

根據(jù)對(duì)物理知識(shí)(研究結(jié)果、模型上的實(shí)驗(yàn))認(rèn)識(shí)，鑒于遇到的或未遇到的安全風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)與圖形相適應(yīng)的功能可以分解為一個(gè)限定數(shù)量的可能的物理配置。在某一確定時(shí)刻，機(jī)組總體狀態(tài)是根據(jù)整個(gè)基礎(chǔ)功能的物理配置的一種特殊組合。分析結(jié)果表明每個(gè)功能的配置數(shù)量是限定的，由此構(gòu)成的總體運(yùn)行圖的功能數(shù)量是限定的，總體狀態(tài)數(shù)量因此也是限定的。

現(xiàn)象或功能不是相互獨(dú)立的，部分現(xiàn)象或功能甚至可以全部是由其它現(xiàn)象或功能推斷來(lái)的，可以集中屬于相同的操作行動(dòng)范圍的狀態(tài)。

3 狀態(tài)功能的選擇

根據(jù)第2節(jié)的描述可以看出，不管機(jī)組發(fā)生什么事故，在某一確定時(shí)刻，機(jī)組的總體安全狀況就可以由幾個(gè)“功能”表征，而為了限制事故后果所采取的控制手段，其實(shí)質(zhì)也就是預(yù)防某個(gè)或某些“功能”惡化，或者將“功能”導(dǎo)向安全的過(guò)程。

以一回路微小破口事故為例，在事故發(fā)生后某一時(shí)刻，影響到機(jī)組安全的“功能”有可能是一回路水裝量。而為了控制風(fēng)險(xiǎn)所采取的安注等手段，其實(shí)質(zhì)就是采取措施將一回路水裝量這個(gè)“功能”導(dǎo)向安全的過(guò)程。

以主蒸汽系統(tǒng)(VVP)安全殼外、主蒸汽閥上游蒸汽管線破口事故為例，在事故發(fā)生后某一時(shí)刻，影響到機(jī)組安全的“功能”有可能是二回路水裝量、二回路完整性、一回路溫度以及一回路反應(yīng)性等之一或組合。而為了控制風(fēng)險(xiǎn)所采取的安注、隔離故障蒸汽發(fā)生器等手段，其實(shí)質(zhì)還是采取措施將上述“功能”導(dǎo)向安全的過(guò)程。

由此可見(jiàn)，如果能夠找出機(jī)組在各種事故工況下受到威脅的“功能”并且加以控制，機(jī)組的安全就能夠得到保證。

根據(jù)核電廠實(shí)際機(jī)組建立模型，進(jìn)行綜合分析和考慮相互關(guān)系，對(duì)總體運(yùn)行圖進(jìn)行綜合和概括，最終確定6個(gè)必需的和充分的功能被規(guī)定為代表機(jī)組的總體性能，這些功能被稱(chēng)為狀態(tài)功能，如表1(六大狀態(tài)功能)所示。

表1 六大狀態(tài)功能

這6大狀態(tài)共的特點(diǎn)是：可以直接測(cè)量；通過(guò)組合能夠找到其他的功能；在某一給定時(shí)刻，能夠描繪機(jī)組在安全方面所有可能狀態(tài)的特征。相對(duì)于故障/事故的數(shù)量，狀態(tài)功能的數(shù)量是可數(shù)的。

若某個(gè)“狀態(tài)功能”不在要求的正常范圍內(nèi)，就要對(duì)它采取措施處理。根據(jù)“狀態(tài)功能”惡化的程度不同，運(yùn)行團(tuán)隊(duì)采取的控制措施也有所差別，目的是為了更合理有效地控制，防止過(guò)度干預(yù)反而給機(jī)組帶來(lái)不良影響。

[1]M310機(jī)組 SOP 原理[S].

[2]大亞灣核電站運(yùn)行教程[M].原子能出版社,1999.