10MW高温气冷堆的应急计划与应急准备

核 动 力 工 程Nuclear Power Engineering第24卷　第3 期 2 0 0 3　年6月Vol. 24. No.3 Jun. 2 0 0 3文章编号：0258-0926(2003)03-0277-0410MW 高温气冷堆的应急计划与应急准备吴中旺，曲静原，刘原中，奚树人（清华大学核能技术设计研究院，北京，100084）摘要：为了保护环境、公众和工作人员，按照核设施纵深防御的原则，10MW 高温气冷堆(HTR-10)必须制定应急计划，并在此基础上作好应急准备，以便在事故情况下可以采取快速有效的应急响应行动，减轻事故的后果。

本文依照研究堆的核安全法规和导则，并根据HTR-10的安全特性，完成了HTR-10应急计划的制定、应急准备及装料前的场内综合应急演习等工作，保证了HTR-10在2000年建成并达到临界。

关键词：10MW 高温气冷堆；应急计划；应急准备 中图分类号：TL69 文献标识码：A1　引　言HTR-10是具有固有安全特性的先进堆型。

它采用包覆燃料颗粒和全陶瓷材料构成的球形燃料元件，其耐高温性能好，具有优良的滞留裂变产物的能力；此种燃料元件有很强的负反应温度反馈，反应堆自动停堆性能好。

用氦气作为反应堆的冷却剂，与燃料元件和堆结构材料有很好的化学相容性。

作为堆芯结构材料的石墨，耐高温且热容量大，事故工况下热工瞬态响应特性好。

堆芯平均功率密度低，排除余热不需要任何形式的能动冷却。

正常运行和事故工况下向环境释放的放射性物质的限值都远低于国家标准的有关规定，不会对工作人员、公众和环境造成危害。

但是，根据核设施纵深防御的原则及国家核安全局的有关规定和要求，所有核设施都必须要制定应急计划，作好应急准备。

其目的是为在万一发生事故的情况下，能及时有效地采取正确的应急响应行动，提高应付事故的能力、控制事故的发展，最大限度地减小事故可能造成的危害和影响，使工作人员和公众免受过量的辐射照射[1]。

2　HTR-10的应急计划HTR-10的应急计划主要是依据核安全法规HAF1006《研究堆应急计划和准备》[2]制定的，主要内容包括反应堆的技术特点和安全特性、厂址特征与环境、应急组织及职责、应急状态分级与应急行动水平、应急计划区、应急响应措施、应急设施和应急设备、应急恢复、应急响应能力的保持等。

其主要特点是：(1)HTR-10建在清华大学核能技术设计研究院(简称核研院)所属的围墙内，在该围墙范围内，已有1964年建造的屏蔽实验堆和1989年建成的5MW 低温核供热堆。

针对这样一址多堆的特定状况，制定了统一的《核研院核设施应急计划》[3]。

它同时适用于HTR-10、5MW 低温堆和屏蔽实验堆3座反应堆的应急工作。

统一的应急计划避免了不必要的重复工作，有利于全院的应急管理，可以提高应急响应的有效性，也有利于国家核安全局等主管部门对清华大学核能技术设计研究院应急计划的安全监督检查[4]。

(2)在应急计划中尽可能多地制定了适宜和定量化的应急行动水平，为工作人员迅速识别、确认应急状态等级并采取相应的应急响应行动提供了定义明确的技术基础和技术依据，改进并增强了应急计划的有效性和可执行性[4]。

(3)事故分析表明，核研院核设施只有应急待命、厂房应急和场区应急3个应急状态，场区围墙作为3座反应堆的应急计划区的边界。

因而核研院的核设施不涉及总体应急，不需要场外应急计划，只是在围墙外设置必要的环境辐射监测点，用于及时掌握对场区围墙外可能产生的影响，以收稿日期：2001-10-08；修回日期：2002-01-21核动力工程　V ol. 24. No. 3. 2003 278便采取必要的防护措施。

3　HTR-10的应急准备上述的核研院核设施应急计划经国家核安全局审评后认为：经审评修定的《核研院核设施应急计划》基本满足核安全法规的要求与核研院核设施应急工作的实际需要。

鉴此，国家核安全局同意使用该应急计划。

根据《核研院核设施应急计划》的规定和要求，HTR-10主要完成了以下应急准备工作。

3.1 应急设施与设备新建了院应急指挥中心，并在院内网络系统的基础上，实现了该中心与3座反应堆和各应急组织之间的网络链接，保证了院应急指挥中心与各应急组织, 特别是与3座反应堆的主控制室之间各类信息的及时沟通，为有效地指挥全院的应急响应行动提供了技术保障。

3.2　编制应急计划的执行程序作为应急计划的补充，执行程序是应急计划的具体实施细则；它明确规定了应急组织和人员在各级应急状态下需要采取的应急响应行动、操作细则和协调一致的具体措施，同时还可作为培训的教程。

HTR-10编制的执行程序包括：核研院应急启动与指挥执行程序、技术支持组执行程序、应急运行组执行程序、核事故后果评价执行程序、辐射监测组应急执行程序、后勤保证组应急执行程序、医学应急执行程序、消防保卫组执行程序及应急响应能力保持执行程序共9个执行程序。

3.3　应急培训和练习培训是应急准备中不可缺少的部分，通过定期和有计划的培训，可以使负有应急响应任务的组织和人员熟悉和掌握应急计划的有关内容，掌握执行应急响应任务的基本知识和技能，提高其应急响应的能力和协调行动的水平。

通过宣讲和学习应急计划及其执行程序，并组织单项练习，完成了各类应急人员的培训和演练，大大提高了核研院综合应急响应能力的水平，为全院的综合应急演习作了充分的准备。

3.4　综合应急演习的事故情景设计核安全法规要求，HTR-10首次装料前必须要完成一次场内综合应急演习，同时接受国家核安全局的监督检查与评估，作为发放装料许可证的必要条件之一。

应急演习是应急计划与应急准备的重要组成部分，其目的是：对应急计划的可执行性、有效性和对各种可能出现的应急情况下的适应性进行验证和评价；检查各应急组织在各种可能应急状况下的应急响应能力和水平，同时检查各应急组织之间协调行动的有效性；对应急准备是否恰当进行实际检查与评价；对各种应急响应技术和技巧的实际练习；为应急计划及其执行程序必须进行的修改或改进提供依据。

应急演习应当以真实的情景为依据，为此，预先编制了事故情景设计。

它是以HTR-10蒸汽发生器换热管破裂为始发事件，导致水进入堆芯，发生一回路进水事故。

该事故发生的发展顺序是：(1)初始事件发生前，HTR-10处于正常的额定功率运行状态，院内屏蔽堆和5MW低温核供热堆均处于冷停堆状态。

(2)出现初始事件早期征兆，主控室模拟盘上指示出一回路系统“湿度过高”报警信号(湿度≥50ppm v)。

(3)堆功率上升，堆内温度升高，一回路系统升压。

(4)当“正常停堆”停堆操作尚未实施时，一回路湿度已迅速增至800ppm v以上，反应堆保护系统给出停堆触发信号。

(5)假定“湿度过高”保护信号失效，导致第一停堆保护措施失效，造成控制棒未下落，风机未停，风机挡板未关，堆功率继续上升，并且达到额定功率的110％，且二回路仍未隔离。

(6)当正要按“紧急停堆”按钮时，堆功率已迅速上升到额定功率的120％以上，再次实施保护停堆，控制棒下落到零位，风机停转，风机挡板关闭，二回路隔离，实现反应堆保护停堆，根据应急计划的规定，进入“应急待命”状态。

(7)水进入堆芯，导致堆内石墨构件和燃料元件受到腐蚀。

(8)成功启动蒸汽发生器事故排放系统，排空蒸汽发生器内的水。

(9)启动氦净化系统事故净化列失败，未能及时排除已进入一回路系统的水。

吴中旺等：10MW高温气冷堆的应急计划与应急准备279(10)一回路系统继续升压，当压力上升超过3.5MPa时，安全阀开启，造成堆内放射性物质随一回路冷却剂超压排入氦净化系统舱室，根据应急计划的规定，进入“厂房应急”状态。

(11)净化舱室压力升高，当达到0.01MPa时，净化舱室爆破膜爆破，一回路冷却剂排放至堆舱室，导致堆舱室内压力上升，当堆舱压力达到0.01MPa（表压）时，堆舱爆破膜爆破，事故负压通风系统自动投入，堆舱内气体不经过滤直接排放至大气。

(12)根据剂量监测和后果评价，预计放射性气体的排放在场区内的最大剂量已接近隐蔽干预水平的下限值(全身5mSv，甲状腺50mSv)，根据应急计划的规定，进入“场区应急”状态。

(13)一回路压力降至2.8MPa，安全阀回座，舱室内放射性气体的排放得到控制。

(14)放射性物质的排放得到控制后，场区的剂量水平恢复到正常允许排放水平。

(15)应急状态终止，演习结束。

需要指出的是，按照《核研院核设施应急计划》中关于HTR-10应急行动水平初始事件的规定，发生“蒸汽发生器换热管破裂”的初始事件，导致一回路进水事故只能达到厂房应急的应急状态。

但情景设计中，为了能使应急演习进入场区应急的应急状态，假设了事故继续发展的情景。

这也说明了本次场内综合应急演习的事故情景设计是一个假想的事故序列。

根据设计的安全分析表明，该事故序列几乎是完全不可能出现的或者是不现实的。

3.5 场内综合应急演习及评估在2000年11月9日举行的场内综合应急演习是成功的，达到了预期的目的，得到了国家核安全局的肯定评价。

突出体现了以下特点：(1)为了有效地使各应急组织和人员投入到有限的演习时间中，把情景设计中某些事件的时间尺度进行了适当的压缩，通常认为是可取的。

为此，演习总历时 1.5h，缩短了事故分析计算中某些事件实际可能的延续时间，使得演习时间更加集中和紧凑，效果明显，应急的紧张气氛更浓。

(2)假想事故的发生，先后顺序导致进入3个等级的应急状态，全面调动了全院各应急组织和人员参与到相应的应急响应中，充分检验了其应急响应能力和水平以及各应急组织间协调配合的有效性。

(3)及时发现了应急计划和应急准备存在的不足之处，为采取有效的改进措施提供了实际的依据。

国家核安全局派出检查组对这次场内综合应急演习进行了观察评价，并在演习前对核研院的应急准备工作做了一次检查。

检查组认为：“演习过程总体上按场景设计进行。

各岗位人员启动迅速，到位及时；应急指挥部里比较真实地反映了信息汇综、技术支持组积极参与事故分析、由指挥组科学决策的过程，并能有效指挥防护行动；各专业组态度认真，配合得当；人员撤离有序、场区控制有效。

总体来说，这次综合应急演习取得了增强全体员工应急意识、熟悉应急计划及其执行程序、强化核研院各部协同响应的能力，发现尚存问题以利改进等积极成效。

”4　结　论(1)HTR-10的应急计划与应急准备满足国家核安全法规和核安全监督管理要求。

(2)核安全审评和综合应急演习表明，HTR-10的应急计划及其执行程序适宜于HTR-10的实际情况，具有可操作性。

(3)装料前的场内综合应急演习检验了核研院对核事故及时进行应急响应的实际能力、实施应急计划的有效性和应急准备的充分性。

参考文献：[1] HAF1000-2, 1995. 研究堆运行安全规定[S].[2] HAF1006, 1991. 研究堆应急计划和准备[S].[3] 曲静原，吴中旺，刘原中. 核研院核设施应急计划[S].INET-1959，北京：清华大学核能技术设计研究院，2000.[4] 曲静原，吴中旺，刘原中等. 研究反应堆应急计划制定中的若干问题[J]. 清华大学学报(自然科学版)，2000, 40(2)：59～62.[5] 吴中旺，曲静原，刘原中等. 研究堆应急行动水平的定量化[J]. 核动力工程，2000, 21(3)：213～215.280核动力工程　V ol. 24. No. 3. 2003 Emergency Planning and Preparedness for HTR-10WU Zhong-wang，QU Jing-yuan，LIU Yuan-zhong，XI Shu-ren（Institute of Nuclear Energy Technology，Tsinghua University，Beijing 100084，China）Abstract: In order to protect the environment, public and staffs, and in accordance with the principle of defense in depth, the emergency planning shall be established for HTR-10 to get ready for any emergency and take emergency response actions under accidents. Based on the codes on the safety of research reactors and the safety features of HTR-10, the emergency plan has been developed and exercises on the preparedness and emergency response has been conducted before the first loading of fuel on HTR-10.Key words：HTR-10；Emergency planning；Emergency preparedness作者简介:吴中旺(1942—)，男，研究员。