国家标准计划《核电厂冷源设计规范》由 TC58(全国核能标准化技术委员会)归口,TC58SC3(全国核能标准化技术委员会反应堆技术分会)执行 ,主管部门为国家标准委。
主要起草单位 深圳中广核工程设计有限公司 、核工业标准化研究所 、中广核工程有限公司 、中国核电工程有限公司 、上海核工程设计研究院股份有限公司 、南华大学 。
| 27 能源和热传导工程 |
| 27.120 核能工程 |
| 27.120.20 核电站、安全 |
滨海核电厂需要大量的海水为常规岛二回路凝汽器及核岛重要厂用水系统提供冷却,为追求最佳的电厂经济效益,采用海水直流冷却的取排水方案是目前国内在运、在建核电厂的首选,以单台百万千瓦级核电机组为例,所需的直流冷却海水流量在50m3/s~70m3/s之间,为节约厂址资源,群堆核电厂是常用的建设模式,则6台百万千瓦级机组总取水量在300m3/s~420m3/s之间,其取水量是同等装机规模火电厂的2倍左右。
核电厂在抽取大量的海水的同时,需要规模及投资巨大的取排水工程,随之而来的是海水中存在的海洋生物、人工污物对电厂海水过滤系统运行的威胁。
近年来,海洋环境趋于变化及恶化,局部海域生态出现失衡现象,赤潮/水母/海地瓜/毛虾爆发、人工脏污等海洋生态灾害频发,海水中大量海洋生物、人工脏污入侵取水口对海水过滤系统造成极大冲击。
根据统计,自2004年起,全球因海洋生物(水母、贝类、鱼类、藻类等)、泥沙、溢油等引发了100多起冷源有关的事件;自2014年开始,国内因海洋生物(水母、球形棕囊藻、海地瓜、毛虾等)、养殖竹竿、麦秆等漂浮物以及泥沙淤积影响电厂取水堵塞的冷源事件共计31起,严重时引发机组降负荷运行、跳机乃至跳堆,经济损失巨大,尤其2020年3月25日,阳江核电厂因毛虾入侵导致6台机组停运事件,2023年7月20日,红沿河核电厂因水母入侵导致4台机组停运事件,同一厂址多台机组停运对电网安全造成了冲击,引起了国家领导人、各部委、政府部门的高度关注。
《核动力厂厂址评价安全规定》(HAF 101-2023)、《核动力厂设计安全规定》(HAF 102-2016)、《核动力厂反应堆冷却剂系统及其有关系统的设计》(HAD 102/08-2020)和《核电厂最终热阱及其直接有关的输热系统》(HAD 102/09-1987)等明确提出,水生物或异物(如水母、鱼虾、浒苔和秸秆)等作为核电厂设计中的外部自然事件,应作为设计基准事件考虑。
对比台风、地震、高低水位等同属于核电厂设计的外部自然事件,已经有明确的设计基准以及基准的计算方法,但HAF/HAD导则中对水生物或异物的设防,仅提出了原则性要求,没有明确具体的设计基准及基准的计算方法,也没有其它配套标准规范予以规定。
《核电厂水工设计规范》(NB/T 25046-2015)作为核电厂取水及冷源安全防护工程设计的行业规范,仅提出了对海洋生物的调研、风险识别的要求,在重要厂用水系统和常规岛循环冷却水过滤系统配置上,提出了宜采用粗格栅-细格栅-鼓网滤网或旋转滤网的基本要求。
从国内核电厂运行实践来看,已经发生取水堵塞的31起运行事件,基于是按上述要求配置的过滤系统,这些配置在海洋生物、杂物等暴发性入侵时,堵塞风险高,说明现有规范要求的设防体系已远远不能满足当前复杂多变的海洋环境。
目前国内核电厂绝大部分为百万千瓦机组,停运1天带来的直接发电损失约1000万元,部分运行事件,停运导致的直接发电损失数亿元,且核电厂短期突然无法输出电力,造成电网大面积停电的风险高,经济及社会影响大。
通过提高及量化设计标准,采取合理有效的技术及管理措施,类似事件完全可以避免,可大幅提高电厂的发电效益,降低对电网的冲击,避免对公众造成不良影响。
目前也急需形成适应新形势、满足新要求的国家标准。
为全面承接国家领导人指示批示精神、HAD/HAF导则,以及国家部委的要求,本着“按照全球最高安全要求建设新机组”的目标,从核电厂取水安全领域,有必要明确什么是“全球最高安全要求”的核电厂,应提出量化、可操作、易于执行的国家标准,现在启动国家标准的研究编制工作很有必要,特申请编制国家标准《核电厂冷源设计规范》,通过全面总结国内外取水冷源安全领域实践,提高设计基准,优化运行准则,确保核安全和电网安全,提高我国核电厂的安全性、经济性和环境相容性,促进我国核能行业健康发展,为核能行业的高质量发展添砖加瓦。
本标准规定了采用海水直流冷却的滨海核电厂基于海洋生物及漂浮物等致灾防护的设计相关要求。适用于采用海水直流冷却的新建滨海核电厂,在运核电厂的改进和其它形式的取水工程可参考使用。 本标准的主要技术内容包括:核电厂冷源设计需要的设计基础资料、核电厂致灾物源项调查及评价方法、基于主动避导的取水工程设计、监测预警设计目标及配置要求、预过滤系统及终端用户的设计及配置要求、水电路等配套设施设计,以及电厂运行响应及应急预案等。 标准草案的架构及主要内容拟定如下,具体见标准草案。 1)范围 2)规范性引用文件 3)术语和定义 4)基本规定 明确取水工程及过滤系统的设计目标、设计原则、灾害类型等。 5)致灾物调查和筛选 明确致灾物的调查方法和评价方法。 6)取水构筑物 明确取水工程的工艺设计、结构设计、专题研究等要求。 7)监测和预警 明确监测预警的设计目标、设备配置、监控平台、预警等要求。 8)驱离和处置 9)拦截和清理 明确预过滤系统、循环水过滤系统、重要厂用水系统等有关的工艺、结构等要求。 10)配套设施 明确配套的建造、电气、仪控和技术经济等要求。 11)系统运行规定 明确设施运维、运行响应、应急预案等要求。