摘 要 本文对AP1000压缩空气系统做了较为详细的阐述，同时通过对AP1000机组仪用压空丧失之后对安全壳内重要用户非能动堆芯冷却系统影响的分析，提出了对于安全壳内重要仪用压缩空气用户设置备用气源的方案。
关键词 压缩空气；冗余；PXS
中图分类号 TP39 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）165-0221-01
压缩空气和仪表空气系统（CAS）包括3个子系统：仪用压空子系统、厂用压空子系统和高能压空子系统。仪用压空子系统包括2列100%容量的并联压空生产系统，在分配母管上，有一个仪用压空和厂用压空子系统的连接接口，使得厂用压空子系统可以作为仪用压空子系统的备用气源。仪用压空子系统配有一个临时气源接口，在紧急状况下可以由临时空压机单元供气。仪用压空子系统有2个安全壳隔离阀，外部是气动隔离阀，内部是逆止阀。进入安全壳的仪用压空管线处于常开状态，但是要对进入安全壳的空气流量进行监测。如果出现高流量报警，表明安全壳内的仪用压空管线可能破裂。
在电站瞬态期间，只要正常交流电源或柴油发电机备用电源可用，仪用压空和厂用压空子系统均置于自动运行模式。在丧失厂外电源时，一台仪用空压机可以被柴油发电机自动带载。
1 丧失安全壳内仪用压空对机组运行的影响
当发生空压机故障或泄漏，或仪用压空管线或设备破口时，将会出现可能征兆如下：1）仪用压空压力低；2）仪用压空压力报警低1；3）仪用压空压力报警低2；4）仪用压空至安全壳流量高报警；5）CASV014（安全壳外仪用压空供气安全壳隔离阀）关闭；6）仪用压空系统破口或泄漏；7）仪用压空干燥器堵塞。
一个空压机在线为运行状态以调节仪用压空压力在0.862MPa～0.931MPa之间。另一个空压机处于备用状态并在仪用压空压力在0.827MPa时启动。仪用压空系统有2个压空罐，在2台仪用压空压缩机停运的期间，压空罐的容量可以维持仪用压空阀门运行10min。在空压机故障的情况下，有10min的时间恢复空压机或连接厂用压空来供应仪用压空。
功率运行期间，厂用压空可以用于供应仪用压空，这样的连接在仪用压空压缩机停运时使用。停堆期间，由于压空的用量大，仪用压空可以用于供应厂用压空。可以通过打开CASV017（CAS？仪用压空/厂用压空备用管线隔离阀）实现连接。
如果仪用压空压力因某种原因降低到维持阀门打开的最小压力（551.6kPa），电站气动阀开始失效，PXS非能动堆芯冷却系统将会出现以下征兆：PRHR（非能动余热排出热交换器）出口管线阀门失效打开，PRHR误触发导致冷水注入一回路冷却剂系统RCS，由于负的慢化剂温度系数产生反应性引入。冷水引入也会降低RCS压力。PRHR意外触发12s后将会发生最小DNBR，PRHR误触发或意外触发事故情况下，下列信号导致反应堆停堆：超功率/超温反应堆停堆（中子通量和ΔT）；稳压器压力低；任一环路Tcold低；稳压器液位低，堆芯补水箱CMT管线注水阀失效打开。PXS安全相关气动阀如表1所示。
模拟机上模拟了100%仪用压空母管破口场景，从模拟的结果看来，如果发生100%仪用压空母管破口（管道断裂），那么在1min之内就会发生停堆、CMT动作、PRHR动作进而触发安全注射S信号。
2 安全壳内仪用压缩空气丧失建议补偿方案
通过上文分析可以看出，非能动堆芯冷却系统PXS的PRHR和CMT安全相关气动阀会在失去仪用压空时动作，仪用压空压力下降的可能原因包括如下几点：
1）仪用压空安全壳隔离阀（CAS-V014）故障（意外关闭）；2）仪用压空空气压缩机故障；3）仪用压空管线泄漏；4）意外的较大的仪用压空空气用量。
PRHR和CMT的动作会立即触发停堆信号，这样的意外动作会给电站造成额外的停堆时间及损失，更重要的是在反应堆重启过程中可能的辐射剂量。
在安全壳内仪用压空丧失的可能原因中，如果发生仪用压空安全壳隔离阀（CAS-V014）故障关闭，无论任何原因，都将会导致上述设备动作且没有相应补救手段。
如果对CAS-V014设置旁路阀则会增加安全壳泄漏率试验的风险，同时两路阀门在共因故障下同时失效并不能够有效减小丧失安全壳内仪用压空的几率。而对PRHR和CMT出口气动阀增加空气储罐以防止阀门失气的做法有可能在事故情况下增加安全壳内压力，对安全壳完整性形成挑战。
因此，对于安全壳内重要仪用压空用户建议设置备用气源。通过设置备用气源管线，气源来自于安全壳内的高压氮气（安全壳内的高压氮气用于给安全箱ACC加压保证事故工况下的中压安全注射），可以防止在CAS-V014故障关闭时PRHR和CMT安全气动阀动作，同时也为操纵员提供了可控停堆的时间窗口。如果有隔离CAS-V014信号，该信号也会将备用气源管线的阀门一并隔离。建议方案的图例如图1所示，需要在安全壳内安装新的管道、压力调节阀以及逆止阀以隔离相关气源（仪用压空和氮气）。
3 结论
鉴于仪用压空对于安全壳内用户的重要性，仪用压空相关管线、阀门的设备质量和安装质量以及在建安调试期间的试验过程都需要严格加以控制。同时，对于重要用户设置冗余的气源以避免PRHR和CMT非预期动作和操纵员在仪用压空丧失后的恢复措施值得进一步？讨论。
参考文献
[1]CPP-GW-GJP-329（Loss of instrument air R2），Westinghouse：2-17.
[2]AP1000核电站系统培训教材（外围篇CAS系统），三门核电有限公司.
[3]三门核电一期工程1&2号机组最终安全分析报告第九章（0版）.三门核电有限公司：9.3-1。
