NB-T20098-2024压水堆核电厂安全壳氢气控制系统设计准则.docx

ICS27.120.99CCSF63NB中华人民共和国能源行业标准NB/T200982024代NBT20098-2012压水堆核电厂安全壳氢气控制系统设计准则Designcriteriaforcontainmenthydrogencontro1.systemOfpressurizedwaterreactornuc1.earpowerp1.at202471-2饺施20245二？4发布国家能源局发布目次I范围12规范性引用文件13术语和定义14氯气控制措施15系统功能26系统趟围和主要设备26.1 系统他国26.2 主要设备21.1.1 氢空合器21.1.2 点火器21.1.3 氮气测量仪表27安全等级和抗襄分类27.1 总体要求27.2 设备分级28设计准则28.1 系统的设计准W1.28.2 事故序列准则38.3 读验和检杳准则38.4 布置准则38.4.1 氮或合器38.4.2 点火器4本文件按照GB"1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则3的规定起草.本文件代普NBrr20098-20124压水堆核电厂安全壳级气控制系统设计准则8,与NB，T20098-2012相比,除结构和编辑性蟋改外,主要技术变化如下：一一更改了本文件的适用范困描述（见第1章,2012版的笫1章）；一一增加了术语“设计基准事故”和“设计扩展工况”（见第3承）；一一更改了术语和定义，删除了补充性描述（见第3章,2012版的第3章）：一一删除了氧气控制措施中的“氧气导致的安全克失效风险与具体的严曳事故序列、安全壳类型、体枳和隔间结构等许多因素相关.对于大型干式安全壳.主要采刖催化复合器和（或）点火器.”内容（见2012版的4.3）;删除i“保证安全光在安全件堆和安全无完整性所需设得遭受瓠燃烧及以后行能力实施其功能”（见2012版的第5章）：一-删除了“当氮气炭解措施失效或能力不足时，可进行道域排风,以降低安全壳内氮气的浓度”（见2012版的笫5章）；一一更改了系统范困的部分描述（见笫6拿，2012版的第6章）；一一删除了乳凝合罂描述中的解择和补充性描述语句（见2012版的第62.1节）;更改了点火涔的部分描述.珊除了点火湍描述中的解择和补充性描述i吾句（见6.2节.2012版的第6.2.2节）;-更改了级更令潺.点火涔、,测豉仪表和其他设备的安全等级和抗趣等级（见7.2节.，2012版的第7.2节）；一一更改了设计基准事故工况下，氧气控制系统设计准则的描述，增加了“没有造成明显堆芯损伤的设计扩展工况”，同时增腐了“设计基准事故工况卜的设备设置应满足冗氽设置准财”（1.8.1节（02）12版的第8.1.3节）：一一更改了“设计暴掂出故工况应采用双笑合器，不考虑采用点火器”的描述，改为“宜采用点火器”（见8.1节（c）.2012版的第8.1.5节）；一一删除了“点火器的数最和位置应是必佳的，以满足系统的功能要求“（2012版的第8.1.9节）；一一调整了点火器布置原则的顺序（见8.1.2节，2012版的笫8.4.2节）；一-删除了“系统中其他设备的布设设计应符合维修、在役监测、辎射防护和实体保护等有关准则和措施”（见2012版的笫8.1.2节），本文件由能源行业核电标准化技术委员会（NEA"C2）提出。本文件由核工业标准化研窕所归11.本文件起草单位：中国核电工程有限公司。本文件参编单位：上海核工程研究设计院和中广核研窕院有限公司，本文件主要起草人：李嫦月、季丽蜡、赵欲、陈彦徐、赵庭明、刘洁、吴辉平.陈美兰、祺旭阳.压水堆核电厂安全壳氧气控制系统设计准则1苑B1.本文件燃定了压水堆核电厂安全壳乳气控制系统的主要功能,系统危困和主要设备.设计准则等.以隔保该系统能够安全可弥地执行其预定的功能，本文件适用于压水堆核电厂安全充氧气控IM系统的设计.2H范性弓I用文件F列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款.其中,注口期的引用文件.仅该日期对陶的版本适用于本文件：不注日期的引用文件.其最新版本包括所有的修改单）适用于本文件.HFI02核动力厂设计安全规定HAD1.02/03用于涕水堆、压水堆和压力管式反应堆的安全功能和部件分级GB,T17569乐水堆核电J,物项分级3术IB和定义下列术语和定义适用于本文件.3.1mdef1.agration一种火焰以亚音速向未卷气体移动的燃烧波动。3.2炸detonation以超音速传播的燃烧区域或燃烧液的反应，33氢复合hydrogenrecombination氢气与辄气化合生成水的一种消氮推施.辄气控制包括如下三种措施，a）ift合通过大气混合的方式稀择氧气，控制安全壳内氧气浓度的措碓,加强氧气与安全壳内大气混合的主要方式有：利用自然机理的混合，如对流、扩散,也包括能够忏效利用自然机理的安全壳设ih能够强化自然机理的工程设符，如冷凝器、喷淋等；能舒促进混合和扩放的能动措施，如采用风机、通风系统等.混合方式应有效且可靠地确保安全光大气的充分混合.避免局邰乳气积聚-b）匆气消除M少安全壳内现公含债的措施，主要是枭用非能动双气亚合器、现气点火器，非能动辄气红合器是利用催化剂使乳气和辄气在浓慢低于可燃浓度限（ft时发生化合反应而被消耗掉，从而降低安全壳内现气浓度；乳气点火器是在氮气的安全浓度范阳内主动点燃软气,使之燃烧,从而降低氢气浓度,避免更为严重的盛气爆炸的发生.O安全无情化安全光情化通过向安全充内注入惰化气体也立和维持安全光内的惭性泉阳.情化气体通常使用觎气。情化是在电厂投入运行之前或在事故发生后.向安全无空气中注入惭性气体,降低就气浓度,使其保持在氮气的可燃浓度水平以下,阻止氢气燃烧和爆炸.5系跳动能氧气控制系蜿应有能力在设计基准事故工况和设计扩展工况下实施下列功能：a）设计基准事故工况和没有造成堆芯明晶损伤的设计扩展工况下,控制安全光内的氢气浓度.以保证不发生氮气燃烧：b）堆芯熔化（浮王瑛故）设计扩展工况下，控制安全壳内的1气浓度，以保证不发生威胁安全壳完整性的爆燃或爆炸：O提供安全光大气的充分混合（如需要）；S监测安全壳内氮气浓度，并提供显示和报警,6系统范和主要设备6.1 系跳走BI氧气控制系统主要包括甄气浓度监测系统、氧气混合系统（如罐要人氧气复合系统和（或匆气点火系统。系统组成包括非旎动匆气复合涔、型气点火器、闺门、测量仪表、管道及其支押件等.6.2 主襄设备6.2.1 非能动气气震合。非能动电气复合器用于设计塔X"故和（或）设计扩展工况下对安全壳内级气和氧气进行复合，可在乳气和辄气浓度低于可燃浓度限值时发生化合反应以降低氧气浓度.6.2.2 2.2虱气点火。氮气点火揖用于当安全光内氮气浓度超过可燃浓度限值时点燃匏气,避免乳气的大量聚集.6.2.3 ftnaatt*级气测Ift仪表对安全无大气中氨气浓度进行监测.7安全警级和执分类7.1 总体要求按照HADIo”）3和GB.T17569的有关规定划分系统的设备分级.7.2 设备分。安全光氮气控制系统的设备分级应满足如下要求：a）用于设计范准产故工况下的非能动氮气发合器应为安全级，抗优I类：b）用于设计犷展工况的非能动氧气复合器、氮气点火蹲可为F-SC3徼，不低于抗震I1.类：c）用于设计基准事故工况卜的氮气浓度雅测仪表（如需要）宜为安全级，抗震I类：S用千设计扩展工况下的非能动级气更合潜、级气点火涔、氮气浓度监测仪表可为HSC3级.不低于抗疾H类；O爱穿安全克的管道和赞穿件（包括隔理可）为安全级，抗废I类.8没计准JH安全光氮气控制系统设计应遵循如卜雎则，a）保护乳气控制系蜕的安全相关部分不受自然灾害的影响,如地盘、水淹和外部飞射物.b）氮气控制系统的安全相关部分在极限安全地艇动（S1.2）后维持其功能,且在线定火灾、内部飞射物或管道陂裂后执行其预定功能。C）设计基准事故工况和没有造成堆芯明显损伤的设计扩展工况3氢气控制系统将安全壳内的级气浓度限制在燃烧限值隔（体枳比）以屋设计域准事故工况下的设需设置应满足冗余设置准则.<1）在堆芯焙化（严重事故）设计扩屣工况下，假定相当于100%0料活性区包壳金属与水反应产生的氮气量和实际的产生速率，并假定氨气在安全壳内均匀分布时，系统应保证安全壳内平均氮气浓度低于10%（体枳比）。应避免安全壳完整性因局部区域双气枳聚后可能产生的燃烧或爆炸导致的破坏.c）用于设计基法事故工况下的缴气消除措施，宜采用非能动氢气史合器.D非能动氢气能合器和氧气点火器具有互补性,当用于堆芯馋化（严曳事故）工况下的消弧措施时.根楙系统的设计,可采用相互配合的方式,也可单独采用非能动氢气或合器或氮气点火器.g）应通过模拟典型设计基准事故和设计扩展工况，计算分析乳气产累及安全克内的匆气浓度分布,综合考虑设备选型，确定非能动乳气复合器和（或）乳气点火器的数J让及布较非能动氧气复合器和（或氮气点火器的数旗和位置应满足系统的功能要求。h）氧气点火器应由控制室手动操作（如需要）,开始时间应不晚于堆芯熔化（产盅小故）发生。i）氧气点火器（如需要）除了由厂外电源供电外，还应由应急柒油发电机或直流盍电池供电，且保证发生全厂断电期间的电源褥求.J）氯气混合系统（如需要）应该防止由于局部隔河的氮气积聚,而发生威胁安全壳完整性的规燃或墀炸.系统可设计为能动、非能动或两者相结合的方式.k）双气混合系统（如需要）若采用能动系统，系统的设名应该是可靠的、冗余的，井应保持其功能,一般采用电动风机，用于安全壳空气从穹顶到底部作循环流动，若采用非能动系统，廿险动系统则利用合理设计安全壳内部结构来达到加强疆气混合物自然循环的目的，1）双气监测系统应是有效的、可检的，并能铭监测小故工况下安全光大气中的利气浓度。m）用于设计扩展工况下的双气监测仪表和消氧设的应在设计扩展工况环境条件下可用.7.3 事故序外准则不同的事故序列时安全光内氮气的择放速率、择放时间、择放位置以及择放总愤有很大的影响.在对各种事故工况下氨气产盘的计算分析中选取具有代表性的事故序列.一般考虑准则如下：a）包括Hi要的小故序列，如大破口失水下故、中破口失水方故、小破口失水小故、全厂断电、蒸汽发生涔传热管破裂等：b）考虑加不利的氮气源特性,如修放的乳气量加多，瓠气择放率朵大及氮气不充分混合的隔间：OI?蔽不利的安全无工况如氮气开始修放时蒸汽浓度低、对流可能性小、吸热结构使蒸汽快速冷凝等.7.4为保证本系统完成核电厂设计中所规定的系统功能，系统设计应包括必要的检查和维修的措脩：a）非能动氢气复合器应能现场维护、再生和更换脩化部件（如需要）,并应允许进行定期试验以睑证完整性、可操作性和功能特性：b）安全壳隔离阀应能定期进行功能性试脸及密封性试股：O安全壳贯穿件应的定期进行密封试脸：d）氧气点火器应能定期通电检查（如需要.7.5 布量准则善能动氧气发合器的布置准则如下：a）考虑氧气产生的可能位置、氧气分布和流动，非能动氧气或合器应靠近可能是乳液或氧气枳聚的地方：b）如设置喷淋系统，应考虑喷淋的影响：c）应安装在可能的淹没水位以上：d）应与地板、天花板及墙面等保持一定的距离，以允许混合气体充分流动，增加气体的对流效应：e）应满足定期试验和毋修的要求：D应尽显避免非能动氯气熨合器道受管道甩击及承受管道液口后液体或气体的冲击力：g）应与附近安全相关设法及高放射性设备保持足够左忠：h）应保证远距离操作及维修人员行走的知道.8.4.2霞气点火系统若采用氯气点火暴，除考虑与非能动公气赁合器的共同原则外,还应该考虑以下爆则：a）氯气点火器的用盅他懵、分布和电源供给应保证安全壳和网间内丧失氢气点火网保护的可能性最小：b1氢气点火器的布置以安全壳内氧气传播和氯气燃烧特性为基础：O布置总应包括安全壳内隔间和乳气容切聚集的区域,每个位置布置两组辄气点火涔,每M至少一个；（I）宜在底部布置氧气点火器,从而在较低的氮气浓度时促进火焰向上传播.乳气点火湍应布置在可能的氮气糅放点附近或上面：e）对于可能乳气枳聚的封闭空间，还应在靠近封闭空间的顶枇布置氢气点火湍以附M分层,但距卷顶部应有足够间除以允许有效地向上燃烧：O氢气点火器矗墙面或楼板应有足够的删离.以防止发生泮火效应而影响氧气的有效燃烧.