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1、核动力装置热力分析大作业（一）WANO 对核电站运行性能的评价指标院（系）名称：动力与能源工程学院专业名称：动力工程学生姓名：干依燃学生学号： S314037015 哈尔滨工程大学2014 年 9 月WANO 对核电站运行性能的评价指标1 WANO （World Association of Nuclear Operators）世界核电运营者协会，意在通过 WANO 成员利用其制定国际上通用的性能指标，进行统一管理和协调，有利于加强核电技术、经验和事故情报的交流，从而不断提高世界核电站的安全可靠性。WANO 组织至今已成功运作十多年，为核电站的安全可靠运行作出了很大的贡献。根据 WANO 指标
2、的实际应用情况和积累的经验反馈，WANO 组织决定更新最初制定的指标体系，从而进一步地提高核电站的安全可靠性。WANO 对核电站运行性能的评价指标详细介绍如下：一、机组能力因子机组能力因子是：某段时间内可发电量占参考发电量之比率，以百分比表示，用于监视电站获得高发电可靠性的进展。此指标可以反映出电站追求最大发电能力的各种程序以及实践的有效性，并可显示出电站中运行和维修的整体成效。为了计算机组能力因子需要采集参考发电量、计划性电能损失、非计划性发电损失的数据，对某一时期内的机组能力因子（UCF）按下式来计算：UCF（机组值） = REG100%UEL)PEL(REGREG该段时期内的参考发电量P
3、EL该段时期内的计划性电能损失总和UEL 该段时期内的非计划性电能损失总和计划性发电损失总和PEL = (PPLHRP) PPL是由于计划性事件而减少的发电功率，称为计划性功率损失，以MWe表示。 HRP是由于计划性事件而降负荷运行（或停机）的时数。计划性发电损失的总和是由该期间内所有计划性事件造成的电能损失的总和。非计划性发电损失总和UEL = （UPLHRU）UPL 为非计划性事件而减少的发电功率，称为非计划性功率损失。HRU 是由于非计划性事件而降负荷运行（或停机）的时数。计算过程中有一些注意事项。下面举例说明：参考发电量是由机组的参考发电功率乘以该时期内的时数而得到的。机组的参考发电功
4、率是该机组在基准环境条件下的最大发电量，机组的参考发电功率可以通过试验获得，也可以把设计值修正到基准环境条件来获得。如果没有影响到发电功率的设计变更，则某一机组的参考发电功率应该是固定不变的。基准环境条件是该机组环境条件WANO 对核电站运行性能的评价指标2 的年平均条件（或典型条件）。通常以热井温度的历史资料来决定基准环境条件。基准环境条件适用于机组的一生，不需要定期审查基准环境条件。在停机过程中或者在电站启动过程中发生的涉及电能损失事件，必须用参考功率作为功率损失的计算基准。二、非计划能力损失因子非计划能力损失因子是指在某段期间内的非计划性发电损失占参考发电量的比率，以百分比来表示。非计划
5、性发电损失产生的原因，包括电厂可控制的非计划性停机、停机延长、或降负荷。非计划性的含义是指没有在四星期以前预先安排好。非计划能力损失因子用于监视电站在减少因非计划性的设备故障或其它原因所造成的停机以及降功率的时间上的进展。本指标可以反映出电站在维护系统可用以保证安全发电方面的程序和工作的有效性。需要的数据有，非计划性电能损失，以MWe-hr 为单位；参考发电量，以MWe-hr 为单位。非计划能力损失因子UCL= REG100%UELREG该段时期内的参考发电量UEL该段时期内的非计划性电能损失总和非计划性发电损失总和UEL = （UPLHRU）UPL 为非计划性事件而减少的发电功率，称为非计划
6、性功率损失，以MWe 表示。HRU 是由于非计划性事件而降负荷运行（或停机）的时数。参考发电量是由机组的参考发电功率乘以该时期内的时数而得到的。机组的参考发电功率是该机组在基准环境条件下的最大发电量，机组的参考发电功率可以通过试验获得，也可以把设计值修正到基准环境条件来获得。如果没有影响到发电功率的设计变更，则某一机组的参考发电功率应该是固定不变的。基准环境条件是该机组环境条件的年平均条件（或典型条件）。通常以热井温度的历史资料来决定基准环境条件。基准环境条件适用于机组的一生，不需要定期审查基准环境条件。三、强迫损失率强迫损失率是指在某段期间内的非计划强制性发电损失跟参考发电量减去计划性发电损
7、失以及计划停机后非计划停机延期造成的电能损失后的数值的比率，以百分比表示。WANO 对核电站运行性能的评价指标3 强迫损失率指标用来监督业界减少在反应堆运行期间（不包括计划停机或者计划停机后的非计划延期）因非计划性设备故障、人因或者其它情况所造成的停堆或降功率运行的时间方面的进展。本指标可以反映出电站在维护系统可用以保证安全发电方面的程序和工作的有效性。非计划电能损失包括非计划强迫电能损失（不是由停机延期造成的非计划电能损失）以及计划性停机后非计划停机延期造成的电能损失两部分。非计划强迫电能损失：在电厂所能控制的情况下发生的非计划性停机或降负荷运行造成的发电量损失。非计划性指不是在四周前预先计
8、划或安排好的。计划性停机后非计划停机延期电能损失：计划停机后，由于不能完成原先安排的任务或者为了完成在原先制订的启动时间前四周内制订的新任务，致使机组不能在原先制订的启动时间按时启动，由此造成的发电量损失就是计划性停机后非计划停机延期电能损失。强迫损失率 OEL)PEL(REG100%FEL FEL非计划强迫电能损失REG参考发电量PEL计划性电能损失OEL计划停机后非计划停堆延期电能损失行业值机组值的中值四、7000小时反应堆临界时非计划自动紧急停堆数本指标可以监视电站在减少反应堆非计划自动停堆次数方面的表现，也可以用来衡量电站通过减少需要自动停堆的非计划性热流或反应性瞬态来提高电站安全的成
9、效，同时也能反映出电站运行状况或者维修是否良好。考虑机组的临界时数是为了有效显示机组在运行情况下降低自动停堆的努力。将单个机组的自动停堆次数归一化到7000临界小时是为了机组之间有一个比较的标准。操纵员为了保护设备或减轻瞬态后果而手动停堆或者某些手动停机引起的连锁自动停堆不列入指标的计算，因为操纵员为了保护设备而采取的措施不应该被指责。在某一段期间内机组值 =总的临界时数自动停堆总次数在临界状况下非计划性7000行业值所有机组值的中值WANO 对核电站运行性能的评价指标4 因为这些计算都是在7000小时临界时间内发生的自动停堆数，所以结果不需要取整。大部分机组在较短时间内发生自动停堆的次数很少
10、，所以采用3年值来进行机组之间的比较显得更有意义。只有一年的临界时数在1000小时以上的机组才会列入行业指标的计算范围。五、安全系统性能安全可靠性指标用来监视重要的安全系统在发生异常事件或者事故时能否实施其功能。本指标也用来监视处理安全系统设备不可用情况的运行和维修的有效性。安全系统性能指标提供了一种简单的计算方法，其结果跟利用更精确的系统模式化的技术（如故障树分析法）得出的结论相当。较低的指标值表示在安全上有较大的裕度以防止反应堆堆芯损坏，并且在发生事件时因安全系统故障而延长停堆的机会也较小。但是，我们不是要得到一个长期都接近于零的指标值，而是要一个较低的值，以符合安全分析所要求的系统可靠性
11、以及可用率。PWR机组的安全系统性能指标包含三个系统：高压安注系统、辅助给水系统、应急交流电系统。选用这些系统的原因是它们对于防止反应堆堆芯损坏以及缩短停堆的时间是至关重要的。我们不去监视所有的安全系统。核电界公认的很重要的系统都已经包含在本指标中了。这些系统包括在失水事件后能维持堆芯冷却的系统、停堆或失去主给水事件中能带出余热的系统、失去厂外电时提供应急电源的应急交流电系统。本指标的目的不是要电站增加额外的系统来消除或防止发生事件。打个比方，本指标不是想要电站增加一个电源来提高可靠性，而只是考察在丧失厂外电时电站响应的有效性。该指标按照上述系统分别计算，它的定义是某一时期内系统的所有设备（或
12、应急交流电系列）因各种原因所导致的不可用率的总和除以系统的系列数，其用意在计算由于设备不可用所导致的系列的平均不可用率。对应急交流电系统来说其不可用率的计算是以整个系列来算的而不是以个别设备来算的，也就是说，只有当应急交流电源无法产生应急电力时，才记录其不可用率。在某个报告期间，一台机组的安全系统的指标值（不包括应急交流电系统）的计算如下：各安全系统性能指标值 = 系列数系统需可用时数障发现前不可用时数计划性不可用时数故计划性不可用时数非WANO 对核电站运行性能的评价指标5 在多机组电站中，应急发电机通常给多台机组供电，所以对于应急交流电系统，计算其电站值：每台 EG 值 值）系统需可用时数
13、（默认障发现前不可用时数计划性不可用时数故计划性不可用时数非电站值 值）系统需可用时数（默认的平均数该段时间内的不可用时数之和所有EGEG某个 WANO 成员的每个系统的指标值是该成员填报的各种电厂的对应系统的机组值或电站值的中值。各电站的指标值将在WANO 报告中发布，其值包括整体指标值以及计划性活动所产生的指标值。一般地，为了消除每年各种变化的影响，使机组之间比较更有意义，单个机组的安全系统性能指标使用三年的时间间隔。六、燃料可靠性燃料可靠性指标的目的是用来监测核能界为达到和维持高度的燃料完整性而进行的工作，破损的燃料代表了防止堆芯裂变产物向厂外释放的第一道屏障的损坏。同时，破损的燃料对运
14、行成本和电厂指标也带来不利的影响，并会增加现场人员的辐射伤害。燃料可靠性指标提供了因燃料破损导致的反应堆冷却剂放射性活度增加的通用测量方法。一些燃料组件包壳的破损只有在大幅度的功率变化后出现了短期的活度峰值时才有较明显的现象。这种形式的微小破损不会造成指标值明显的增加，对运行也只会带来较小的影响，也不会显著地增加现场人员的剂量照射。燃料可靠性指标无法精确地表示其与破损燃料元件的数量的相关性，因为有许多可变因素会影响指标值，包括局部燃料棒功率、燃料涉及、燃料破损时的燃耗、破损形态和大小、堆芯迷离物质的数量与组成以及反应堆冷却剂活度测量的不确定性等。因为这些可变因素的存在，更需要电厂分析人员富有经
15、验的分析才能确定破损燃料组件的数量和大小。燃料可靠性指标由出现在反应堆冷却剂中的裂变产物的活度来进行推算。由于设计差别，不同的反应堆有不同的计算方法。WANO 对核电站运行性能的评价指标6 对于压水堆、重水堆和VVER 堆型，该指标被定义为：在稳定运行工况下，由测得的反应堆冷却剂中的I-131 活度在经过堆芯迷离物质的贡献及功率大小的校正，并归一化到净化常数和100%线性功率系数后得到的I-131 活度值。对于压水堆，稳定运行工况是指取样前，电厂在功率变化不超过 5%的功率台阶上，至少持续运行三天。为获得月度指标值，稳定运行工况时的功率水平必须大于 85%运行功率水平。为保证指标的准确性，如果
16、该月没有85%以上稳态运行的要求时间段，电厂所达到的最高稳定运行功率值也应报告。假如是这样，该月的其它的燃料可靠性指标数据可以不报，因为它们将不用来计算燃料可靠性指标值。压水堆、重水堆和VVER 堆型的计算：FRI = (A131)N - k(A134)N x (Ln/LHGR) x (100 / Po)1.5其中 FRI 是指稳定运行工况下，由测得的反应堆冷却剂中的I-131 活度在经过堆芯迷离物质的贡献及功率大小的校正，并归一化到净化常数和100%线性功率系数后得到的I-131 活度值。测得的主系统冷却剂中I-131 活度在经过净化常数归一化后的值，单位为Bq/g 或 Ci /g。K 是迷离物质的校正系数，是个常数，为0.0318。(A134)N测得的主系统冷却剂中I-134 活度在经过净化常数归一化后的值，单位为Bq/g 或 Ci/g。Ln 是归一化的线性功率系数，该值取18.0 千瓦/米。LHGR 是指在 100%满功率工况下的平均线性功率密度，秦山厂该值参考设计参数为13.5 千瓦/米。Po 是指在测量
