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核能機組斷然處置措施 程序及有效性

核能機組斷然處置措施 程序及有效性. 報告人：劉興漢 台灣電力公司 核能發電處 中華民國 102 年 1 月 23 日. 0. 簡報內容. 壹、福島一廠核災的原因 貳、核能機組斷然處置措施. 一 . 斷然處置措施功能定位 二 . 機組斷然處置措施基本理念與措施規劃 三 . 斷然處置 成功準則 四 . 斷然處置之關鍵階段 - 第 1 階段 五 . 機組斷然處置 執行 程序 與通報流程 六 . 各廠斷然處置 3 階段程序與演練驗證. 參、結論. 壹、福島一廠核災的原因. 福島核能一廠 1 號機反應器廠房. 福島一廠事故發生原因. 超過設計標準

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核能機組斷然處置措施 程序及有效性

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  1. 核能機組斷然處置措施程序及有效性 報告人：劉興漢 台灣電力公司 核能發電處 中華民國102年1月23日 0

  2. 簡報內容 壹、福島一廠核災的原因 貳、核能機組斷然處置措施 一.斷然處置措施功能定位 二.機組斷然處置措施基本理念與措施規劃 三.斷然處置成功準則 四.斷然處置之關鍵階段-第1階段 五.機組斷然處置執行程序與通報流程 六.各廠斷然處置3階段程序與演練驗證 參、結論

  3. 壹、福島一廠核災的原因

  4. 福島核能一廠1號機反應器廠房

  5. 福島一廠事故發生原因 超過設計標準 地震雖然超過設計基準，但是並未造成設備異常。 海嘯超過電廠原設計標準。 同時失去冷卻水與電力 地震造成外部電源喪失，且後備電源不足。 海嘯造成廠用海水泵及緊急柴油機淹水，電力設備及馬達故障無法及時修復。 緊急應變能力不足 反應爐降壓過慢，使得冷卻水無法有效注入。 應變程序無法因應複合式災害且決策過慢。

  6. 貳、核能機組斷然處置措施

  7. 檢視核能電廠複合式災害的應變能力 ( 反應爐 、 圍阻體 、 用過燃料池 ) 1 . 提升設計基準防災能力 2 . 因應超出設計基準事故 因應超出設計基準事故 提升設計基準防災能力 程序書規範 建構斷然處置 強化防災能力 提升救援能力 後備與救援電源 啟動條件 ( 時機 ) 裕 餘 耐震 防海嘯 設計 設計 後備與救援水源 前置行動 ( 準備 ) FSAR 基準 修改 用過燃料池救援 決策行動 ( 機制 ) 救援資源整備 注水行動 外在環境改變 ( 極端氣候 、 新事證 ) 避免放射性物質外釋 安全總體檢 及大規模的民眾疏散 建構機組斷然處置 因應極端氣候 提升救援能力 ： 防災 、 減災 電源 、 水源 、 救災能量 用過燃料池 、 資源整備 耐震能力檢視 裕度 防海嘯能力檢視 機組斷然處置功能定位 6

  8. § 核能機組斷然處置措施 一、機組斷然處置措施功能定位 • 電廠檢視、強化耐震能力/防海嘯能力，以提升設計基準防災能力。然仍可能面臨超出設計基準情況，致機組喪失廠內外交流電源或反應爐補水時。 • 因應類似日本福島核子事故，必須發展有效程序，採取決斷行動，最短時間內，將所有可運用的水源(生水或海水)準備完成，確保可將任何可用水源注入反應爐/蒸汽產生器，確保核燃料有水覆蓋(餘熱可移除)，防止放射性物質外釋，避免大規模民眾疏散。 • 「機組斷然處置程序指引」 (URG, Ultimate Response Guideline )是一項完整程序流程，非侷限於生水/海水注入反應爐/蒸汽產生器之操作點

  9. § 核能機組斷然處置措施 現行異常操作程序書與EOP及SAMP: 以機組徵候(Symptom-basis)為行動依據。 仰賴機組狀況參數，行動依據建立在機組參數的徵候基礎上 複合式災害的影響是「面」的衝擊: 處理時間急迫，迴圈式的參數判斷與處理流程，不及應付 台電公司擬訂「機組斷然處置程序指引」 以電廠狀況(Site-specific Basis)作為啟動時機與行動依據 提供電廠第一線人員迅速反應的準則。 機動性的水源、電源與氣源，強調機動性與縮短處理時限 於執行EOP時，若發生進入啟動「斷然處置」設備列置準備程序之條件，如類似海嘯侵襲造成大規模損害時，由於現行 EOP 已無法因應，將以「斷然處置」程序為主。

  10. ＊功能定位-程序書架構 Was Is

  11. NEI 12-06 Diverse and Flexible Coping Strategies (FLEX) Implementation Guide

  12. 二、機組斷然處置--基本理念與措施規劃 • 當發生複合式災害電廠面臨長時間、「全面」的衝擊，機組安全有立即的威脅，必須採取決斷行動。以電廠狀況(Site-specific Basis)作為啟動時機。 • 電廠僅剩低壓力、移動式非正規爐心注水設備 • 最短時間內，將所有可運用的水源(含廠用水、生水或海水)、移動式注水設備、注水路徑準備完成，當注水決策(喪失最後之蒸汽驅動補水系統)下達時，立即同時執行排氣、緊急洩壓、注水入反應爐(蒸汽產生器)。 •  3階段行動策略，確保關鍵行動可在 1小時內完成。而注水決策有及時性，不因行政程序阻礙斷然處置之成功執行。 • 斷然處置係正規設計爐心注水系統功能恢復前之應變措施，是將反應爐安全的由高壓力轉換至低壓力狀態的過程，並持續維持釋壓閥開啟以利持續低壓注水。之後再配合第2、3階段策略及EOP執行，使反應爐逐漸遠離危險。

  13. 3階段行動策略  3 階段行動，代表的是執行之優先順序，並非是各階段先後絕對之串連性。

  14. 三、斷然處置成功準則（PCT 低於1500℉）-核一廠 • 清華大學REALP-3D分析主要假設： • 事故發生(T=0)Scram&LOOP。 • RCIC依啟動訊號注水。 • 水位升至L8 時開始控制性降壓至15kg/cm2（維持水位於L8）。 • 持續注水1、4、8 小時後RCIC 失效，同時開啟ADS緊急洩壓，利用生水系統補水。 • 圍阻體背壓設為二大氣壓。 • 生水於爐壓降至60 psia時開始注水。(而後穩定在所設之背壓兩大氣壓左右) • 生水由低壓注水系統（LPCI）之管路注水。 圖3.1-4 生水流量400gpm—爐心水位 圖3.1-2 生水流量400gpm—護套溫度

  15. 流量需求： • 在RCIC 可持續注水1、4、8 小時的假設情況下，維持PCT 值低於1500℉所需之最小生水流量，分別約為：370gpm（1hr）、310gpm(4hr)與255gpm(8hr) 。

  16. 四、斷然處置之關鍵階段---第1階段 當機組斷然處置程序啟動時，立即進入第1階段-注水前之設備列置準備程序。 此時需在1小時內，對反應爐注水流徑、反應爐降壓、圍阻體連通大氣環境等，完成以低壓、移動式注水設備列置之準備程序。 以備在任何時候，原運轉中之蒸汽推動補水設備(如RCIC、輔助飼水泵)跳脫時，可即時以低壓補水設備注水入反應爐(蒸汽產生器)。 規劃上，只要第1階段行動成功執行，則反應爐即可長時間持續維持冷卻。

  17. ＊斷然處置之關鍵階段---第1階段 第1 階段注水設備列置完畢，並不代表就需引動斷然處置注水。只要原運轉中之蒸汽推動補水設備持續運轉短時間內就無須切換至斷然處置低壓注水。 不論是以上何種注水方式均已可長時間維持反應爐安全。而此時第2、3階段行動將持續進行中，直到穩定、可靠之救援設備恢復，反應爐將逐漸遠離危險。

  18. ＊斷然處置第1階段--注水設備列置(核一廠) 6000噸生水池 10萬噸生水池 二次圍阻體 消防車灌水 用過 燃料池 FF034 FF030 FF033 爐心 消防栓取水 FF031 F017A F015A FF027 FF028 BCSS水泵 F016A F021A 一次圍阻體 F028A F024A F004A 消防水庫車792gpm@9㎏/㎝2 RHR A LOOP

  19. ＊斷然處置第1階段—生水池消防水注水入反應爐(核二廠)＊斷然處置第1階段—生水池消防水注水入反應爐(核二廠) -18-

  20. ＊斷然處置第1階段--消防車或移動式消防泵注水入反應爐(核二廠)＊斷然處置第1階段--消防車或移動式消防泵注水入反應爐(核二廠) -19-

  21. ＊斷然處置第1階段--使用冷凝水儲存槽系統(核二廠)＊斷然處置第1階段--使用冷凝水儲存槽系統(核二廠) -20-

  22. ＊斷然處置第1階段--未經盲板，經RHR B管路注水入反應爐(核二廠) -21-

  23. ＊斷然處置第1階段—補水設備列置(核三廠) 柴油引擎帶動輔助飼水泵

  24. ＊斷然處置之關鍵階段---第1階段步驟程序 1.進入斷然處置啟動程序--當機組斷然處置程序啟動時，立即進入第1階段-注水前設備列置之先備準備程序。 (此時需通報管制機關及核能副總) 2.進行反應爐控制性降壓--開始進行反應爐控制性降壓至 15 Kg/cm2 (以便URG 注水時緊急洩壓) ，保持RCIC運轉，同時盡可能維持反應爐高水位。(★控制性降壓為URG策略成功之關鍵步驟之一) 3.完成斷然處置設備列置--此時需在1小時內，對反應爐注水流徑、反應爐降壓、圍阻體連通大氣環境等，完成以低壓、移動式注水設備列置之準備程序(包括廠用水或生水或海水水源之列置)。所有流程均列置至維持最後一個手動閥於關閉位置。並測試所有動力設備性能。(完成列置後需通報核能副總) 注意：若屬於強震急停加海嘯預警，執行到此步驟即暫停。且步驟3中屬廠房外操作，需等海嘯過後再操作。

  25. 注意：海嘯確實侵襲廠區造成全面性毀損(此時需通報管制機關及核能副總)，則開始執行以下步驟 4.斷然處置設備起動-- 4-1 再次測試 URG 動力設備，消防車/泵。 4-2 開啟URG 注水流程最後一個閥，此時靠Check valve頂住流程。 4-3 進行圍阻體排氣。(在此之前，如有任何需要，例如移除圍阻體熱量、壓力等，均可進行圍阻體排氣。但只要進行圍阻體排氣後，均需通報管制機關及核能副總)

  26. 5.繼續保持 RCIC 運轉，持續進行斷然處置注水決策考量—任何時候 RCIC 跳脫(不要再嘗試現場手動運轉RCIC )，或其他顯有必要需進行URG注水時，則立刻引動「洩壓、排氣、注水」斷然處置注水程序(DIVing)，如下： a. 若斷然處置列置之水源為非海水水源，則斷然處置注水決策，不需陳報核能副總決行。 b. 若斷然處置列置之水源為海水水源，則斷然處置注水決策，需陳報核能副總決行。然而不論是否聯繫上副總經理，只要15分鐘內未接到核能副總經理否定的指令，值班經理均需立即下令執行斷然處置注水程序。 5-1 確認或啟動注水設備消防車/泵，確認可提供注水來源，確認流程暢通。(★此為關鍵步驟之一，沒有任何注水能力絕不可進行反應爐緊急洩壓)

  27. 5-2 值班經理/主任立刻下令進行反應爐緊急洩壓，全面洩放反應爐壓力，壓力降低愈快愈好，此時低壓水源自然注入。(★此為 URG 注水決策後最核心之關鍵步驟，運轉員須待值班經理/主任下令後才可執行此動作。一旦緊急洩壓則無論如何均需注水，無可回頭) 5-3 確認或開啟圍阻體排氣。 5-4 成功完成注水後，通報通報管制機關及核能副總 6.維持釋壓閥開啟以利持續低壓注水—已將反應爐安全的由高壓力轉換至低壓力狀態，維持釋壓閥開啟以利持續低壓注水。而此時繼續執行第2、3階段行動及配合及EOP執行，直到穩定、可靠之救援設備恢復，反應爐將逐漸遠離危險。 注意：SRV維持開啟之功能非常重要，因此需特別確保SRV之儀控電源及空氣來源。

  28. 五、機組斷然處置執行程序與通報流程 啟動時機 以電廠狀況(Site-specific Basis)作為啟動時機，當 (1 ) {反應爐或蒸汽產生器喪失以蒸汽驅動補水以外之電力驅動補水能力} 、 (2) {機組喪失廠內外交流電源(包括喪失廠外電源、廠內緊急柴油發電機(EDG)、第五台EDG、氣渦輪發電機等原固定式電源)}、 (3) {機組強震急停，且同時中央氣象局發布海嘯警報} 時， 三項條件其中之ㄧ成立時，立即執行「機組斷然處置程序指引」程序書，進入注水前之設備列置先備準備程序。

  29. ＊機組斷然處置程序啟動時機 機組斷然處置行動依據爐心熱流分析(RELAP)程式模擬分析，模擬福島事故，就各廠設計特性進行運轉組態分析。以鋯水反應溫度1500℉作為上限，進行補水流量與1小時內列置完成行動時限的模擬分析，作為第一線人員進行斷然處置各階段策略行動與注水最佳時機點擬定之依據。

  30. 注水前之設備列置先備程序 當機組斷然處置程序啟動三條件其中之一成立時，立即執行「機組斷然處置程序指引」程序書，進入注水前之先備準備程序。此時需在1小時內，對反應爐注水流徑、反應爐降壓、圍阻體連通大氣環境等，完成以低壓、移動式注水設備列置之準備程序(包括廠用水或生水或海水水源之列置)。所有流程均列置至維持最後一個手動閥於關閉位置。並測試所有動力設備性能。 第1 階段注水設備列置完畢，並不代表就需引動斷然處置注水。只要原運轉中之蒸汽推動補水設備持續運轉就無須切換至斷然處置低壓注水

  31. 斷然處置注水程序決策點與通報程序 (1)通報要求 機組斷然處置通報時機符合時，即依通報時機狀況進行通報/陳報緊執會主任委員 (主管核能發電副總經理)及/或管制機關(原能會核安監管中心) (2)通報時機： 狀況一：斷然處置程序開始啟動。通報管制機關及緊執會主任委員 。 狀況二：斷然處置第 1 階段設備列置完成。通報緊執會主任委員。 狀況三：當從條件三「強震急停且海嘯預警」進入斷然處置程序，之後海嘯來襲而造成發生條件一或條件二之情況。通報管制機關及緊執會主任委員。

  32. 狀況四：決定將海水注入反應爐/蒸汽產生器/用過燃料池，並取得允許後決行。陳報緊執會主任委員決行。狀況四：決定將海水注入反應爐/蒸汽產生器/用過燃料池，並取得允許後決行。陳報緊執會主任委員決行。 狀況五：已進行斷然處置注入反應爐/蒸汽產生器/用過燃料池。通報管制機關及緊執會主任委員 。 狀況六：已進行圍阻體排氣(在尚未決定斷然處置注水，而係為了移除圍阻體熱量、降壓、或排氫)。通報管制機關及緊執會主任委員。 (3)機組斷然處置注水決策點： 1.決定以URG注水策略(「洩壓、排氣、注水」，DIVing)將廠用水、生水或海水注入反應爐或蒸汽產生器 2.決定將海水注入用過燃料池

  33. (4)需執行機組斷然處置注水決策時機： 運轉中RCIC /蒸汽輔助飼水泵跳脫(即反應爐/蒸汽產生器喪失所有補水)，或其他顯有必要需進行URG注水時。 (5)陳報決行與自動授權機制： 1.非以海水為注水水源則廠長/當值值班經理決行，不需由緊執會主任委員(主管核能發電副總經理)決行。 2.若以海水為注水水源，則由電廠廠長/值班經理向緊執會主任委員報告取得決行後，電廠據以執行。然而當值班經理判斷已達斷然處置注水時機後，不論是否聯繫上副總經理，只要15分鐘內未接到核能副總經理否定的指令，值班經理均需立即下令執行斷然處置注水程序。

  34. 台電公司沸水式核能電廠機組斷然處置執行及通報流程台電公司沸水式核能電廠機組斷然處置執行及通報流程 啟動斷然處置設備列置程序之條件 通報狀況一 條件三 強震急停，且 海嘯警報發佈 條件一 喪失蒸汽驅動補水系統以外之電力驅動反應爐補水能力 條件二 喪失所有交流電源(包括廠外、廠內EDG、第五台EDG、氣渦輪發電機等原固定式電源) 或 或 啟動斷然處置設備列置程序 目的：不能讓核燃料熔損，輻射外洩。避免大規模民眾疏散 同時 斷然處置注水前設備列置完成 通報狀況二 列置、準備注水 反應爐流徑 列置、準備反應爐降壓 列置、準備圍阻體連通大氣環境 避免反應爐內 高壓力造成 水無法注入 避免圍阻體背壓過高，造成水無法注入反應爐/移除圍阻體熱量/避免氫爆 注水流徑-1 生水池重力注水 注水流徑-2 消防車/消防泵注水 條件一或條件二 通報 狀況三 遭受海嘯侵襲而造成條件一或條件二之狀況 或 通報狀況四(注海水需陳報) 若非以海水為注水水源則廠長/當值值班經理決行，不需由緊急計畫執行委員會主任委員(主管核能發電副總經理)決行 斷然處置注水決策 否 注水決策 EOP 若以海水為注水水源，則需向緊急計畫執行委員會主任委員報告。然而只要15分鐘內未接到核能副總經理否定的指令，不論是否聯繫上副總經理，值班經理需立即下令注海水 是 注水行動執行後 通報 狀況五 執行圍阻體排氣、反應爐緊急洩壓、注水行動 維持反應爐核燃料覆蓋水位 使命必達

  35. 台電公司壓水式核能電廠機組斷然處置執行及通報流程台電公司壓水式核能電廠機組斷然處置執行及通報流程 啟動斷然處置設備列置程序之條件 通報狀況一 條件三 強震急停，且 海嘯警報發佈 條件一 喪失蒸汽驅動補水系統以外之電力驅動反應爐或S/G補水能力 條件二 喪失所有交流電源(包括廠外、廠內EDG、第五台EDG、氣渦輪發電機等原固定式電源) 或 或 啟動斷然處置設備列置程序 目的：不能讓核燃料熔損，輻射外洩。避免大規模民眾疏散 同時 斷然處置注水前設備列置完成 通報狀況二 列置、準備注水 S/G 流徑 列置、準備S/G 降壓 列置、準備 後備RCP軸封注水 RCS降溫及避免 S/G內高壓力 造成水無法注入 避免RCP軸封劣化，列置移動式柴油發電機及水壓測試泵提供RCP軸封注水。 注水流徑-1 後備柴油引擎輔助飼水泵 注水流徑-2 消防車/消防泵注水 條件一或條件二 通報 狀況三 遭受海嘯侵襲而造成條件一或條件二之狀況 或 通報狀況四(注海水需陳報) 若非以海水為注水水源則廠長/當值值班經理決行，不需由緊急計畫執行委員會主任委員(主管核能發電副總經理)決行 斷然處置注水決策 否 注水決策 EOP 若以海水為注水水源，則需向緊急計畫執行委員會主任委員報告。然而只要15分鐘內未接到核能副總經理否定的指令，不論是否聯繫上副總經理，值班經理需立即下令注海水 是 注水行動執行後 通報 狀況五 執行蒸汽產生器緊急洩壓、注水行動 維持S/G對反應爐爐心移熱能力 使命必達

  36. 六、各廠斷然處置3階段程序與演練驗證流程 各廠均已建立斷然處置程序書1451 明訂3階段執行策略。建立各策略執行表單、簡要流程圖，平時即與工具備妥於工具袋，隨時取用。 依3 階段策略所需，清查及整備各項所需之水源、機動電源、設備。

  37.  機組斷然處置 3 階段行動策略—核一廠

  38.  機組斷然處置 3 階段行動策略—核二廠

  39.  機組斷然處置 3 階段行動策略—核三廠

  40.  各階段策略均有作業簡表、流程簡圖 簡要說明

  41. 生水池消防水注水入反應爐(核二廠) -41-

  42. URG斷然處置措施一次圍阻體排氣系統(核一廠) MO-109-401 MO-108-315 二次圍阻體 14 13 用過 燃料池 16 E-39A/B SBGT-A/B 爐心 15 SB-108-207 SB-108-208 17 204 E-41 一次圍阻體 SB-108-206 SB-108-209 SB-108-214 SB-108-205 高壓氮氣瓶

  43. 策略 KS.1-04-02 4160V 1100kW氣渦輪機組柴油發電機引接(核二廠)

  44. 策略 MS.1-02 第5部柴油發電機供電二部機(核三廠) #2機 #1機 D/G A D/G B 5th D/G運轉操作及監視，由優先Alignment串之機組主控 受電 08 B-PB-S01 12 A-PB-S01 B-PB-S01 A-PB-S01 25 25 25 25 電氣連鎖 S0EPBS01 6 3 5 4 7 01 2.解除Alignment 及D/G控制功能 電氣連鎖 1/2 CLOSE 1.解除斷路器 電氣連鎖 02 5th D/G 已建立操作程序，並完成驗證。 第三電源 11.4KV／4.16KV S0EPG-S01 操作步驟：將#2機B串Interface BOX直流電源OFF，解除Alignment及D/G控制功能。

  45. 策略 MS.1-05 水壓測試泵注水反應爐(核三廠) HydrogenTest PumpBH-P020 BH-V061 BH-V063 BH-V712 BG-V799 BH-V001 LC LC LC 3/4"固定管路 LC BG-V608 BG-V607 1”管 RCP 軸封注水調節閥BG-HV186 • Hydro Test Pump須接臨時 AC電源(480VAC) FO

  46. 各階段策略所需資源、設備均清查整備、備妥 後備及救援水源 46

  47. 多重電源與水源準備 柴油機油槽 高程生水池 溪流水源 氣冷式柴油發電機 氣冷式氣渦輪發電機 緊急循環水泵室

  48. 多重後備電源準備 一台3910瓩氣冷式柴油機,可同時支援兩部機組. 二台50000瓩氣冷式氣渦輪發電機. 兩部機的柴油機,規劃為可相互支援. 1台1500瓩電源車(101年6月交貨) 移動式200瓩柴油機(每部機二台，共四台) 氣渦輪機組附屬1100瓩柴油機(共二台) 緊急支援中心專屬200瓩柴油機(共二台)

  49. 2座5萬噸生水池（核三廠）

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