田湾5 & 6号机组设置了安全壳喷淋系统用于设计基准事故下安全壳温度压力控制，但在如全厂断电导致的严重事故情况下，安喷系统无法正常运行，此时为降低安全壳内压力和温度，需要设置临时喷淋手段。

安全壳临时喷淋系统从换料水箱取水，并考虑利用厂内外水源，使用可移动式泵与水源相连，铺设临时补水带为换料水箱补水。安全壳临时喷淋管线采用2条固定铺设的不锈钢管，一条作为换料水箱取水管，另外一条作为喷淋注水管，事故后通过软管分别与移动泵入口和出口相联。喷淋时将1台车载式移动泵通过软管与接口连接，实现安全壳临时喷淋功能。整个流程如图1所示。

图  1  安全壳临时喷淋流程简图

Figure 1.  Flow Diagram of Containment Temporary Spray System

安全壳过滤排气系统(EUF)的原理是通过主动卸压使安全壳内的压力不超过其承载限值，从而确保安全壳的完整性。田湾5 & 6号机组安全壳过滤排气系统采用的主要设备为文丘里水洗器及金属过滤器，按照设备设计，可在严重事故后期环境条件下工作。其结构如图2所示。开启条件为严重事故后24 h内安全壳压力超过0.65 MPa，或者24 h后安全壳压力超过0.52 MPa。当安全壳压力下降至0.26 MPa以下时EUF系统关闭。

图  2  安全壳过滤排气系统结构图

Figure 2.  Structure Diagram of EUF

本文采用一体化严重事故分析程序对田湾5 & 6号机组进行建模。

程序将一回路模拟为两个环路。一个为破损环路，另外两个环路集总为一个完好环路，整个一回路共划分了14个控制体，如图3所示。安全壳共划分为4个控制体，如图4所示。

图  3  一回路控制体划分图

Figure 3.  Node Diagram of RCS

图  4  安全壳控制体划分图

Figure 4.  Node Diagram of Containment

田湾5 & 6号机组在M310技术基础上进行了多项改进，提高了预防和缓解严重事故的能力，典型改进包括设置堆腔注水系统，在堆芯出口温度超过650℃后向压力容器与保温层之间注水以淹没下封头导出堆芯熔融物衰变热，以及设置SBO(station blackout，全厂断电)电源以在全厂断电事故后向重要设备供电。在本文的分析中，需要考虑这些改进措施对安全壳压力的影响。堆腔注水系统启动后，注入的水被下封头外表面加热为高温水或蒸汽，对安全壳来讲相当于附加的质能释放；SBO电源有效的情况下，堆腔注水系统以能动方式注入，流量较大；SBO电源失效时堆腔注水系统以非能动方式注入，流量较小。不同的注入流量对安全壳压力变化也会产生影响。

基于以上分析，本文选取了几种典型工况进行计算，分别包括：

工况1：发生全厂断电事故，SBO电源可用。

工况2：发生全厂断电事故，SBO电源不可用。

工况3：发生全厂断电叠加冷段双端断裂失水事故，SBO电源可用。

计算假设如下：

1)安注系统仅有安注箱可用。

2)堆芯出口温度超过650℃时手动打开稳压器安全阀。

3)SBO电源可用情况下，CIS能动系列在事故后0.5 h投运，注入流量为360 m³/h，持续5.5 h；之后考虑通过移动泵或消防水泵以40 m³/h流量注入，持续66 h。

4)SBO电源不可用情况下，CIS非能动系列在事故后2 h投运，注入流量为40 m³/h，持续6 h；之后考虑通过移动泵或消防水泵以40 m³/h流量注入，持续64 h。

5)安全壳临时喷淋流量为240 m³/h，在事故后6 h且安全壳压力达到0.52 MPa时投入，持续2 h；之后考虑3 h的换料水箱补水时间，安全壳压力再次达到0.52 MPa时临时喷淋可以投入，持续时间仍为2 h，喷淋水温为40℃。

6)事故后72 h安全壳喷淋系统恢复，喷淋流量为1 010 m³/h。

7)EUF系统在事故后24 h内安全壳压力达到0.65 MPa时开启，在事故后24 h后安全壳压力达到0.52 MPa时开启；安全壳压力下降至0.26 MPa时关闭。

图5、图6及图7给出了各个工况下安全壳内压力变化情况。由图可知，在安全壳临时喷淋系统和EUF的作用下，事故后安全壳的压力得到了控制，维持在0.52 MPa以下。

图  5  工况1安全壳压力变化

Figure 5.  Containment Pressure Variation Under Condition 1

图  6  工况2安全壳压力变化

Figure 6.  Containment Pressure Variation Under Condition 2

图  7  工况3安全壳压力变化

Figure 7.  Containment Pressure Variation Under Condition 3

图5与图6对比可以看出，工况1安全壳压力首次达到0.52 MPa的时刻要晚于工况2。这是因为，工况1下CIS系统能动系列投入，其注入水流量相比于工况2下的非能动系列较大，汽化较少，因而减缓了安全壳内压力上升速度。

图6与图5、图7相比，在后期安全壳压力基本维持平稳。这是因为，工况2下安全壳压力第二次上升至0.52 MPa时，EUF满足开启条件投入，在临时喷淋暂停时安全壳压力依然高于0.26 MPa，EUF继续运行，将安全壳压力维持在较低值，之后临时喷淋一直不满足投入条件不再开启；而工况1和工况3下，安全壳压力第二次上升至0.52 MPa时，EUF满足开启条件投入，在临时喷淋暂停时安全壳压力低于0.26 MPa，EUF关闭，所以安全壳压力继续上升至达到临时喷淋和EUF再次启动条件，启动后安全壳压力下降，如此反复。

为了研究不同临时喷淋流量情况下的安全壳压力变化情况，分析了以下几种工况：

1)工况4：发生全厂断电事故，SBO电源可用，EUF可用，临时喷淋流量为240 m³/h。

2)工况5：发生全厂断电事故，SBO电源可用，EUF可用，临时喷淋流量为120 m³/h。

3)工况6：发生全厂断电事故，SBO电源可用，EUF可用，临时喷淋流量为60 m³/h。

4)工况7：发生全厂断电事故，SBO电源可用，EUF可用，无临时喷淋。

图8给出了这几种工况下安全壳压力的变化情况。

图  8  不同临时喷淋流量下的安全壳压力变化

Figure 8.  Containment Pressure Vaires with the Mass Flow Rate of Temporary Spray

从图8可以看出，分析的几种工况下，除工况7以外，安全壳压力都得到了控制，维持在0.52 MPa以下。

对于工况5，安全壳压力第二次上升至0.52 MPa时，EUF满足开启条件投入，在临时喷淋暂停时安全壳压力依然高于0.26 MPa，EUF继续运行，将安全壳压力维持在较低值，之后临时喷淋一直不满足投入条件不再开启。

对于工况6，安全壳压力第二次上升至0.52 MPa时，距临时喷淋因水用尽停运不足3个h，换料水箱补水操作尚未完成，故而临时喷淋无法投入，此时EUF满足启动条件投入运行，将安全壳压力维持在较低值，之后临时喷淋一直不满足投入条件不再开启。

对于工况7，安全壳压力在事故后24 h内达到0.52 MPa但低于0.65 MPa，EUF在事故后24 h时才能投入运行，因而安全壳最高压力超过了0.52 MPa。

本文以二代改进型核电厂田湾5 & 6机组为研究对象，采用一体化严重事故分析程序建立了电厂模型，对典型严重事故序列进行了分析，得到了安全壳临时喷淋系统和安全壳过滤排气系统投入情况下安全壳内的压力变化，并对不同临时喷淋流量的影响进行了分析，得到以下结论：

1)设置安全壳临时喷淋系统和安全壳过滤排气系统，可以有效地控制严重事故后安全壳内的压力，将其维持在限值0.52 MPa以下。

2)不同的临时喷淋流量对安全壳压力变化存在影响，当临时喷淋流量在60～120 m³/h之间时，都能将安全壳压力控制在限值以下。

3)单独依靠安全壳过滤排气系统也可将安全壳压力维持在限值以下，但是过程中安全壳压力峰值高于0.52 MPa。为安全考虑，仍有必要设置安全壳临时喷淋系统。