核电厂电源安全性问题的解决

迷幻的小妖

　　控制棒驱动机构电源系统该系统的任务是通过两套带飞轮的电动发电机组来确保对控制棒驱动机构的线圈连续供电。上述线圈一旦失去电源，则驱动杆和控制棒将依靠自身的重力落入堆芯，使反应堆停堆。由于电动机带有惰走飞轮，因此该系统与核电厂电源的任何暂态扰动无关，具有一定的独立性。当然，当厂外主电源失去时，由于驱动发电机的电动机的上级电源也将失电，因此电动机停转，发电机停机，驱动杆和控制棒落入堆芯，反应堆自动停堆。
　　从上文可以看出，核电厂电源系统的设置极为讲究：不仅有厂外主电源、厂外辅助电源和厂内应急电源以及蓄电池组等通用电源，还设有水压试验泵专用汽轮发电机供电系统、厂区附加电源、控制棒驱动机构电源系统等专用电源。各电源各司其职的同时又互有配合，不仅形式多样，而且层层设置，多重冗余，最大限度地为电厂提供可靠的供电。
　　“当用一条以上的输电线路使一座核电厂与电网连接时，这些输电线路应被适当地间隔开，或被连接到电网相对独立的不同部分，以免两条或两条以上的输电线路发生共因故障。”该电厂设立了两条输电联络线，即厂外主电源和厂外辅助电源。这两个电源系统之间实体独立，且连接到不同电压等级的电网，因而尽可能地避免了同时发生故障的可能性。由于原子能的裂变反应必须以可控的方式稳定进行(失去控制的原子能裂变不啻于一颗原子弹)，因此核电厂的功率变化缓慢。为了提高电厂的可用性，减少外电网故障导致的停堆，设有主发电机带厂用电运行的模式。当主发电机因外电网故障而与电网解列时，将转入发电机带厂用电运行的模式。
　　这时反应堆不停堆，发电机不停机。发电机被设计成能够承受突然减负荷引起的转速瞬时升高，并且能长时间低负荷(带厂用电负荷)运行。反应堆也以某一稳定的低功率运行，堆芯与发电机之间的功率不平衡通过蒸汽旁路系统排放多余蒸汽的方法解决。这种方式有利于外电网故障排除后，反应堆迅速提升功率，达到满功率运行，对电站运行的经济性有很大的好处。
　　厂外主电源在核电厂起动、正常停堆和发电期间供电给中压厂用电母线，保证常规岛、核岛和辅助厂房的正常用电。厂外辅助电源在厂外主电源失去的时候供电给中压厂用电母线，保证电厂能够安全停堆。由于厂外辅助电源为两堆共用，因此它的容量也应满足两个堆在最不利情况下的需求。根据国外经验，这种工况为一个堆冷停堆(例如大修)时，另一个堆由功率运行转入热停堆。
　　由厂外主电源切换到厂外辅助电源时采用慢切换方式，这样，电动机上的剩磁可以得到充分衰减。同时在设计时就应考虑切换到每一个电源都能使厂用设备再加速或起动。厂内应急电源尽管发生同时故障的可能性很小，但由于输电线路很长，无法对极端气候条件(如龙卷风、地震、台风)、飞机坠落或破坏活动等外部灾害事件提供特殊保护，因此HAD102/13中也明确规定“不管用几条输电线路与核电厂相连，仍有同时丧失全部输电线路的可能”，所以必须设置厂内电源。而且“当厂外电源的可靠性比较低时，必须提高厂内动力源的可靠性”。该电厂的厂内应急电源为应急柴油发电机。
　　应急柴油发电机被布置在特定的厂房内，这些厂房可以抵御洪水、地震、台风等自然灾害，可以经受飞机坠落，并受到安全保卫。同时电源设备本身也要求是抗震的1E级设备。厂内交流应急电源的作用主要是供电给与核安全相关的电气设备。
　　而且随着科学技术的进步，新工艺、新设备的不断涌现，实现目的的技术手段也在不断更新。以第三代核电厂AP1000为例，它抛弃了传统的能动式安全模式，采用非能动式停堆方式，因此对动力源(包括电源)的依赖性大为降低。同时它采用大容量的蓄电池电源保证在堆芯事故后72h的不间断供电，对蓄电池又提出了很高的要求。但千变万变，其宗旨都离不开可靠性和安全性。需要设计人员在充分了解设备和电厂运行的需求后，基于核安全准则，依据多重性、独立性等基本原理，作出合理的设计。
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