ICS 27.120.20 F 69 备案号：29131-2010 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T20031—2010 代替EJ/T670-1992 压水堆核电厂事故后安全壳内 氢气浓度的控制 Control of hydrogen concentration in the containment after accidents in nuclear power plants of pressurized water reactor 2010-05-01发布 2010-10-01实施 发布 国家能源局 NB/T20031-—2010 目 次 前言 II 1范围. 2规范性引用文件 3 总则. 氢气浓度控制系统的设计原则， 4 5氢气浓度控制系统主要设备的布置原则 3 附录A（资料性附录） 压水堆核电厂事故下安全壳内氢气的产生机理 4 附录B（资料性附录） 若干超设计基准事故序列氢气行为评价实例 6 附录C（资料性附录） 判断氢气燃烧状态的准则. 18 NB/T 20031—2010 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替EJ/T670一1992《失水事故后安全壳内氢气浓度的控制》，与EJ/T670一1992相比主要 变化如下： a) 标准名称改为《压水堆核电厂事故后安全壳内氢气浓度的控制》 ： 保留了其对设计基准事故下的相关内容； c) 补充增加了超设计基准事故后安全壳内氢气浓度控制的安全要求。 本标准由中国核工业集团公司提出。 本标准由核工业标准化研究所归口。 本标准起草单位：中国核电工程有限公司。 本标准主要起草人：赵博、刘建平、刘萍萍。 EJ/T670于1992年7月首次发布。 II NB/T20031-2010 压水堆核电厂事故后安全壳内氢气浓度的控制 1范围 本标准规定了压水堆核电厂事故（包括设计基准事故和超设计基准事故）后安全壳内氢气浓度控制 的要求以及氢气浓度控制系统的设计原则和布置原则。 本标准适用于压水堆核电厂事故后安全壳内氢气浓度的控制。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是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。 GB/T157612x600MW压水堆核电厂核岛系统设计建造规范 GB/T17569压水堆核电厂物项分级 GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准 HAF102核动力厂设计安全规定 3总则 3.1压水堆核电厂应设置氢气浓度控制系统，以对事故后安全壳内的氢气浓度进行控制，防止积聚在 安全壳内的氢气与氧气发生反应而导致慢燃（慢速扩散燃烧）、快燃（快速瑞流燃烧或火焰加速）或爆 燃（燃烧以超音速在氢气、水蒸汽和空气的混合气体中扩散）可能造成的安全壳超温超压失效。判断氢 气燃烧状态的准则参见附录C。 3.2设计基准事故下，氢气浓度的控制可由安全壳气体监测系统中的混合、取样和复合子系统来完成， 也可由超设计基准事故下的氢气浓度控制系统来完成。 3.3超设计基准事故工况下，氢气浓度控制系统应包括氢气浓度监测系统、消氢系统及可能设置的氢 气混合系统。消氢系统应包括非能动氢气复合系统或氢气点火系统或非能动氢气复合器与氢气点火器相 结合的系统 3.4应对事故过程中安全壳内氢气的产生和分布进行分析计算，为氢气浓度控制系统的设计提供依据。 若干超设计基准事故序列氢气行为评价实例参见附录B。 3.5应对事故下安全壳内的氢气浓度进行监测。 3.6应采取有效措施，防止安全壳内氢气浓度超过设计限值。如果不能避免局部范围内的氢气爆燃 则应在结构或系统设计中予以考虑。 3.7在安全壳内应尽可能限制使用易受应急冷却剂或喷淋溶液腐蚀而可能产生氢气的材料。 4氢气浓度控制系统的设计原则 4.1氢气浓度控制系统的设计应满足HAF102中的相关安全要求。压水堆核电厂事故下安全壳内氢气 的产生机理参见附录A。 1 NB/T 20031—-2010 4.2氢气浓度控制系统的设计应以核电厂事故下安全壳内的产氢量及氢气在安全壳内的分布为依据。 4.2.1在设计基准事故下安全壳气体监测系统中的混合、取样和复合子系统的设计中，应考虑安全壳 内通过下列几种途径产生氢气： a）燃料的锆包壳与反应堆冷却剂的反应； b）冷却剂溶液的辐照分解： c）应急堆芯冷却或安全壳喷淋所用的溶液对金属的腐蚀； d）有机材料的辐照分解。 4.2.2在超设计基准事故下氢气浓度控制系统的设计中，需要尽可能详细的分析模拟氢气的产生、迁 移、分布、混合、燃烧以及复合等主要物理化学过程。安全壳内可能的氢气来源主要考虑下列两种： a）压力容器内金属材料氧化产生的氢气； b）压力容器外金属材料氧化产生的氢气。 4.3氢气浓度控制系统的设计应能满足下述设计准则： a）在设计基准事故下，安全壳气体监测系统中的混合、取样和复合子系统应保持安全壳内水蒸 汽和空气混合物里的氢气体积浓度低于燃烧的浓度限值（4%）； b）在超设计基准事故下，氢气浓度控制系统应保持氢气浓度不准许在大空间里发生快速燃烧， 即在发生超设计基准事故后能够防止相当于100%燃料包壳-冷却剂反应产生的氢气在安全壳 内平均体积浓度超过10%。！ : 4.4在超设计基准事故下，可根据安全壳内每个区域或隔间的氢气-水蒸汽-空气混合气体浓度状态点 在Shapiro图中的位置变化来判断氢气慢燃、快燃和爆燃的风险。也可应用o准则来判断局部氢气快燃 的风险，应用入准则来判断局部氢气爆燃的风险。 a）事故进程分析； b）安全壳内氢气行为的评价； c）同类型核电厂的经验及工程判断。 4.6在超设计基准事故分析中，其重要事故序列的选取应依据以下原则： a）采用概率论、确定论和正确的工程判断相结合的方法来确定选取对于氢气燃烧风险有代表性 的并可以包络其他可能导致超设计基准事故的重要事故序列，如主管道破裂、蒸汽发生器传 热管断裂、丧失电源、二次侧冷却系统失效等初因事件引发的事故序列； b) 考虑最不利的氢气-蒸汽源项特性及最不利的安全壳工况：如压力容器内释放的氢气总量最 多、氢气释放率最大、最不利释放点、氢气开始释放时的低蒸汽浓度和低结构温度使蒸汽快 速冷凝等。 4.7应根据预计的氢气在空间和时间上的分布设置能测量氢气浓度的监测系统。推荐两种氢气监测方 法供设计者选择，-种方法是在安全壳内或安全壳外安装氢气测量装置；另一种方法是对安全壳内的气 体取样。 4.8设计基准事故下，安全壳气体监测系统中的混合、取样和复合子系统的主要功能是在发生失水事 故时对安全壳厂房内的空气进行混合、取样和复合，以防止氢气浓度达到燃烧限值。该系统由两个通风 回路组成，每个回路包括风机、安全壳隔离阀、氢气复合器装置、连接管道及相应的仪表和控制装置。 该系统及系统相关设备的设计应满足GB/T15761中的有关规定。 4.9设计基准事故下，系统中气体取样点和氢气复合器的周围应设置辐射防护区，以保证工作人员安 全进入操作。安全辐射防护要求应满足GB18871中的相关规定。 4.10设计基准事故下，安全壳气体监测系统中的混合、取样和复合子系统应符合专设安全设施的设计、 质量保证、电源和仪表的要求，物项分级应符合GB/T17569的规定。能动型氢气复合装置属于安全2 2 NB/T 20031--2010 级，质保2级；贯穿安全壳的管道和贯穿件（包括第二个隔离阀）属于安全2级，安全壳外侧（第二个 隔离阀以外）系统和设备为安全3级。以上所有安全级的系统和设备都为抗震I类。 4.11超设计基准事故下，氢气浓度控制系统应能适应超设计基准事故所形成的安全壳压力、温度和放 射性水平等环境条件；非能动氢气催化复合器应属于非安全级，抗震I类，质保3级；无规范等级要求。 4.12对于新建核电厂，可考虑由完全独立的非能动氢气催化复合器或氢气点火器或复合器与点火器相 结合组成的安全壳消氢系统来满足事故后安全壳内氢气浓度控制的要求。 4.13为了加快氢气在安全壳空间内的均勾混合，应设置氢气混合系统，该系统可设计为能动、非能动 或能动与非能动相结合的系统。能动系统可由风机、空冷器或喷淋等组成；非能动系统则利用合理设计 的安全壳内部结构来加强氢气混合物的自然循环。 4.14为保证系统有效性，应对氢气复合器（或点火器）及其他系统设备进行定期试验和检查。 5氢气浓度控制系统主要设备的布置原则 5.1氢气浓度控制系统及其设备（氢气复合器或点火器）的布置应保证该系统在正常或事故工况下均 满足运行功能的要求和安全要求。 5.2用于设计基准事故下的安全壳气体监测系统中的混合、取样和复合子系统为专设安全设施，应布 置在加固的保护区内，并保证在事故后该系统中对控制氢气浓度功能特别重要的能动部件允许人员接 近。 5.3用于超设计基准事故下的氢气浓度控制系统不属于专设安全设施，但其布置应具有可检查性、可 试验性及可接近性。 5.4非能动氢气复合器的布置离地板及墙面应有一定的距离，以允许混合气体充分流动，增加气体的 对流效应。 5.5非能动氢气复合器（或点火器）的布置应靠近可能是氢源或氢气积聚的地方以促进氢气的有效复 合或有效燃烧。氢气复合器尽量安装在安全壳穹顶、环廊及主泵、稳压器、卸压箱、蒸汽发生器等隔间； 点火器尽量安装在主泵、蒸汽发生器等局部氢气浓度较高的隔间。 5.6点火器离墙面或楼板应有足够的距离，以防止发生淬火效应而影响氢气的有效燃烧。 5.7氢气复合器（或点火器）应安装在可能淹没水位以上。 5.9氢气复合器（或点火器）的布置应与安全相关设备及高放射性设备保持足够的距离。 5.10应尽可能防止事故中可