壓水堆核電廠反應性管理探討與淺析

范秀麗 石洋

【摘 ?要】反應性控制是核電廠控制的一項核心工作，本文結合模擬機的培訓經驗以及參與的本電廠的幾次同行評估在反應性管理方面做了一些探討，文章對反應性控制目標、影響因素等做了說明，并針對常見的反應性管理的不足提供了一些建議。

【關鍵詞】核電廠;反應性控制;反應性管理

前言

在核電廠的設計、建造和運行方面，余熱導出、反應性控制、放射性包容一直都是必須解決的三個最重大的基本問題?？梢哉f，核電站對操縱員所從事的工作就是：在安全的前提下，使核電站最大限度的發出電力來。從反應堆物理的角度來看就是：操縱員應按運行規程的要求控制反應性，控制反應堆的功率和功率分布，是相關參數值在限值以下，從而確保三道屏障的完整性。駭人聽聞的切爾諾貝利事故就是典型的反應性失控事故，發生事故的機組，反應堆全部被炸毀，大量放射性物質泄漏，切爾諾貝利城因此被廢棄，方圓30公里地區的民眾被迫疏散，由此可見反應性控制的重要性。

反應性是反應核反應狀態的物理量，表征反應堆偏離臨界狀態的程度，即有效增殖因數K對臨界值1的相對偏移量ρ=K-1/K。K代表反應堆的有效中子增值因數：K=堆內一代裂變中子數/堆內上一代裂變中子總數。因此基本上可以說K越大，堆內中子增殖越快。一個穩定的反應堆的K應該在1附近。

對于壓水堆而言，影響反應性的因素主要有但不限于如下幾點：控制棒，燃料溫度、慢化劑溫度、空泡、硼濃度、氙毒、釤毒、燃耗。對于我們短期的反應性控制。通常不考慮燃耗的變化，只考慮控制棒，燃料溫度、慢化劑溫度、空泡、硼濃度、氙毒、釤毒的變化。反應性控制設計的主要任務是：采取各種切實有效的控制方式，在確保安全的前提下，控制反應堆的剩余反應性，以滿足堆長期運行的需要;通過控制毒物適當的空間布置和最佳的提棒程序，使反應堆在整個堆芯壽期內保持平坦的功率分布，使功率峰因子盡可能地下降;在外界負荷變化時，能調節反應堆，使它能適應外界負荷的變化;在反應堆出現事故時，能迅速安全地停堆，并保持適當的停堆裕度。

1、問題與探討

根據SOER2007-1中的描述，WANO組織對2004至2007發生的反應性管理事件的分析表明，未能實施有效的反應性管理，導致意外的和失控的反應性瞬態不斷發生，同時事件的分析和同行評審表明，反應性管理主要在下述方面存在不足：管理標準和期望，反應性變化的監督管理，防人因工具的使用，反應堆工程技術支持人員的職責和接口，操縱員的知識、技能和經驗，反應性控制設備的性能和工作計劃。

1.1、管理標準和期望

很多分析過的事件的成因是管理標準、期望以及交流的不足。管理層沒有制定嚴格的堆芯反應性監督和控制標準，也沒有強調必須遵守反應性控制規程。

核電廠運行提倡精確控制，反應性控制也不例外，如何實現反應性的精確控制，首先就要求電廠要提供反應性控制，包括使用防失誤工具的清晰的技術指導、標準和管理期望。反應性的改變及相應操作必須在程序上進行控制，以確保達到預期的結果。所有的堆芯反應性變化要按一種周全和謹慎的受控方式進行。改變反應性時，電廠規程應詳細說明操縱員要監測哪些參數已保證反應性改變時恰當的受控的。

1.2、反應性變化的監督管理：

在很多分析過的事件中，值長不是領導不力就是被其它不重要的事情分散了注意力。某些事件中，在沒有足夠監督的情況下，操縱員執行反應堆啟動或提升功率的操作，結果引起緊急停堆或其它電廠瞬態。

某核電廠在今年年初就發生了一起反應性操作失誤導致停堆的事件，當時機組處于大修后重新啟動，操縱員配合物理人員進行零功率物理實驗，需要進行控制棒的操作，該操作是需要監護的，但反應堆操縱員環顧主控室，發現其他人員都在忙于其他的工作，就在沒有監護的情況下進行了操作。但是因技能不足，本應插棒的操作誤操作成提棒，中子通量增高觸發停堆。這件事情再一次提醒我們反應性操作期間，不能沒有監督。在反應性操作或重大的電廠狀態演變期間，不給當班值安排過多任務，以確保他們能專心進行重要的反應性操作監督工作，避免分散他們的注意力。

1.3、防人因工具的使用

同行評估中在進行模擬機培訓觀察時發現了在大多數情況下電廠的管理人員和值長沒有明確強化防人因工具的使用。一些事件原因分析也表明操縱員和其他電廠人員如果恰當的使用防人因失誤工具是可以避免事件的發生，例如：有效的交流、質疑的態度和驗證方法（自查和同行核查）。因此在反應性改變過程中，應使用防人因工具，如執行監護制度（如果上個案例中的操縱員很好的使用了監護制度，或許誤操作就可以避免）。適當使用如工前會和即時培訓這樣的工具，確保操縱員和技術人員在執行任務前具備所需要的技能。在進行影響反應性的工作時，所有工作人員需要使用有效的防人因失誤的工具和策略。

1.4、反應堆技術支持的功能和接口

電廠反應堆技術支持人員有時不能有效地為操縱員操控電廠提供相關的堆芯狀態信息。結果，因操縱員不知道某些反應性系數的大小等原因發生了多起事件。某些情況下，反應堆技術支持人員沒有與操縱員進行有效的溝通，沒有向他們提供反應性計劃，或是提供了存在缺陷的反應性計劃，也是事件發生的原因。

因此對于那些被認為是復雜的或頻度較低的反應性改變活動，在執行反應性改變操作之前，值長應組織相關人員召開工前會，必要時可要求反應堆物理工程師編制反應性管理計劃。在執行計劃的反應性改變操作之前，運行工程師應與反應堆物理工程師進行詳細的溝通。值長或其授權人員在認為有必要時，

1.5、操縱員知識、技能和經驗

多起事件表明，初始培訓或再培訓存在不足，操縱員不具備操作反應堆的一些重要知識、技能和經驗。最共同的不足是缺乏完整的系統知識和不清楚氙對堆芯反應性的影響。

操縱員從培訓中獲取的知識和技能對其行為和其對反應堆堆芯的重視程度有重要的影響，知之者無懼，不知者無懼，就怕后者。隨著電廠運行周期的延長以及電廠可靠性的重大改進，控制室操縱員平時很少有機會使用培訓中學到的許多技能。因此我們需要向操縱員提供初始培訓和再培訓，內容包括反應堆物理基礎、堆芯壽期內的特點以及在正常、異常和應急運行工況下反應性控制系統如何操縱才能有效地控制堆芯反應性。

1.6、反應性控制設備的性能和工作計劃

多起事件表明，由于未及時關注一些反應性控制設備的材料降級狀況，使得操縱員在瞬態期間的應對措施更加復雜。效率低下的維護計劃使這一狀況進一步惡化。WANO同行評審中已經發現，電廠人員有時候未能預料到反應性控制設備的降級對控制反應性的影響。因此反應性管理要求要證實反應性控制設備的缺陷，尤其是那些降低操縱員監控堆芯反應性能力的缺陷，已被識別并得到及時解決。應該包括以下要點：1、在制定工作計劃和執行活動的過程中，突出強調那些可能影響反應性監測和控制的設備缺陷。2、工作管理過程對有關影響反應性控制和監督的系統確定了適當的優先級和工作的協調要求。3、維修反應性控制設備時，維持配置控制，以確保該系統或設備能夠恢復到正常狀態。4、盡量杜絕操縱員采取與反應性設備有關的變通方法。當任何反應性控制和監督設備停下來進行維修時，對可能引起探測不到反應性變化的那些電廠變功率操作，要進行適當的控制。

2、結語

反應性控制是核電廠控制重中之重，其意義非常重大，本文結合模擬機培訓以及本電廠的幾次CPO評估經歷對其進行了探討，希望能對讀者有所幫助。

參考文獻：

[1] 錢紀生等.WWER-1000壓水堆核電廠運行物理.第1版.北京：原子能出版社，2011.

（作者單位：海南核電有限公司）