氫氣再結合器

壹. 圍阻體氫氣再結合器

  1. 概述
    爐心發生失水事故時,由於金屬的腐蝕與水的分解作用會產生氫和氧。氫氧再結合器系統就是將氫和氧再結合成水,以防止圍阻體內大氣中的氫濃度增加,而引起爆炸。氫氣再結合器系統,屬特殊安全設施之一,系統的設計是為了防止圍阻體內,氫氣的濃度超過4%體積比。當事故發生後氫氣的濃度在到達3.5%前,即應現場起動此系統,並將備用系統安置在應有的位置,且於24小時內將其與相關的設備連接。

  2. 系統說明
    氫氣
    再結合器系統,在圍阻體內有一進口集管和出口集管二者各具有一電動閥。在輔助廠房有加裝電熱器的管路,手動隔離閥和裝有蓄壓器的氣動隔離閥、取樣管、可搬運的氫氣再結合器及電力/控制(Power/Control)櫃。電力/控制櫃盤面有一個起動和一個停止按鈕、五個狀態顯示燈、一個熱電偶測試連接插座、以及用來測試和校正的連接管。
    氫氣再結合器的鼓風機(Blower)以最少50 SCFM的流量率,將圍阻體內含氫的空氣抽到氫氣再結合器經處理後,再將空氣和水汽送回圍阻體,此鼓風機的設計可防止放射性氣體洩漏到大氣。
    環繞在反應腔外圍的氣體加熱管,使用電熱器將圍阻體內抽出的空氣加熱到718℃並維持這個溫度直到進入反應腔(Reaction Chamber),氫氧即於反應腔內產生結合。
    氣冷式冷卻器用來冷卻反應腔出口的高溫空氣和水汽,使回流氣體溫度比圍阻體內大氣的溫度大約高25℉,冷卻器所用的空氣由安裝在氫氣再結器基座上的抽風扇,經進氣窗抽取室外的冷空氣,冷卻回流氣體後再由排氣窗排到室外。進氣窗與排氣窗都有防颱風門,這些氣窗、風門、以及相關的管路均為防震一級設備。
    電力控制櫃的儀器和控制器,在起動後自動控制21支U型電熱器全功率輸出,將氣體加熱到結合臨界溫度。當氫氧結合產生化學反應熱後,則自動減少電熱器出力,防止反應腔過熱。反應腔的氣體溫度顯示於控制櫃內TC-520(TIC-4)上,氣體流量則必須使用三用電表於盤面的偵測點量測。
    圍阻體氫氣再結合器系統,包含了兩組重覆的氫氣再結合單元和電力/控制櫃。
    雖然這兩組可搬運的氫氣再結合器,被安置在#1機與#2機的B串位置,但其圍阻體穿越管閥卻是永久性的設施,且都具有重覆性。這種設計使得每一部機組的氫氣再結合器系統,都具有了重覆性。
    機組正常運轉時,每一部機都安置一組氫氣再結合器。假如有一部機發生事故時,則另一部機的氫氣再結合器可搬運到發生事故的機組,並安置於預設的位置上做為備用設施。
    氫氣再結合器的搬運,須藉起重工具及車輛來完成,需要搬運的設備有氫氣再結合單元、電力/控制櫃、電纜線櫃(內裝各種連接電纜線)。
    搬運工作完畢後,氫氣再結合單元和電力/控制櫃應確實的安裝在其個別的基座上,再結合器的進出口管路可藉著可撓性接管與圍阻體穿越管相連,冷卻器抽風扇的進出口法蘭則與預設的通風導管相連,各種電纜則依序裝配完畢。
    當氫氣再結合器系統安裝完畢且經儀器人員校正後,即可打開隔離閥將系統置於運轉中或置於備用模式。
    氫氣再結合器系統於圍阻體內氫氣的濃度到達3.5%體積比之前,即應手動起動,防止圍阻內發生氫爆。
    當壓下再結合器的起動按鈕HS-1(於現場控制盤上),鼓風機和抽風扇即賦能起動,加熱器開始加熱,並將氣體提高到氫氣發生反應的溫度。當反應腔內的氣體溫度上升到679℃時再結合溫度正常(NORMAL)紅色指示燈亮起,溫度低(LOW)綠色指示燈熄滅,此時加熱器仍以全功率(67.2KW)輸出,直到反應腔內的氣體溫度接近718℃運轉溫度。當氫氧結合時會放出化學反應熱使得反應腔溫度上升,溫度控制器TIC-4會自動減少加熱器的功率以維持反應腔在718℃,若所處理的氫氣濃度為4%時加熱器的功率會減至其額定功率的一半以下。
  3. 自動動作和警報
    1. 以下各閥於接到圍阻體隔離閥信號〝A〞時,會自動關閉:
      1. 串A
        GT-HV-209 GT-HV-301A GT-HV-317
        GT-HV-302 GT-HV-304
      2. 串B
        GT-HV-402 GT-HV-404 GT-HV-401A
        GT-HV-417 GT-HV-305 GT-HV-210
    2. 氫氣再結合器
      鼓風機、抽風扇和加熱器於起動按鈕HS-1壓下後會自動起動。加熱器則經由TIC-4的控制,自動維持再結合器的氣體溫度於預設點718℃。
    3. 警報
      1. 串A氫氣再結合器故障。JP004E-18
      2. 串B氫氣再結合器故障。JP004E-19
      3. 空氣供給壓力低。JP004D-21
      4. 再結合器跳脫(現場控制盤綠色指示燈)

  4. 系統起動 
    1. 確證再結合器的電源供給正常,系統已備用(SYSTEM READY)紅色指示燈亮,電源斷路器已送上。
    2. 於再結合器的控制盤內,將反應腔的氣體溫度控制器TIC-4,設定在718℃。
    3. 確認流量的差壓開關傳送器管路隔離閥V1和V2已開啟。
    4. 確認再結合器的流量傳送器差壓平衡閥V-13已關閉。
    5. 手動打開再結合器進出口閥V-001和-002或V-003和V-004。
    6. 於再結合器的控制盤上,將起動(START)按鈕HS-1開關壓下並保持10秒鐘才放手(消除流量及溫度跳脫連鎖信號)起動再結合器。然後依序確證鼓風機和冷卻器風扇已起動,並確證〝運轉〞紅色指示燈、再結合器〝低溫度〞綠色指示燈均亮,〝系統已備用〞紅燈仍亮著。
    7. 使三用電錶VDC檔,來量測氣體流量的電壓值。首先旋開熱電偶測試連接插座蓋子,然後將正棒插在N孔,負棒則插在P孔,並調整V-001開度,使電壓指示在2.5±0.5伏特,此電壓值即相當於70 SCFM的氣體流量。
    8. 當TIC-4控制器溫度指示大於679℃時,再結合器溫度正常紅色指示燈會亮起,低溫度綠色指示燈會熄滅。
    9. 確證當再結合器氣體溫度達到TIC-4的設定點718℃時,加熱器會自動減少其功率,並維持此設定溫度。

  5. 系統正常停機
    1. 將再結合器反應腔氣體溫度控制器TIC-4調到260℃,停止電熱器之加熱,使反應腔溫度下降。
    2. 於TIC-4偵測反應腔氣體溫度,當溫度降到260℃時,將〝STOP〞按鈕壓下,確認鼓風機馬達和冷卻器風扇馬達停掉,〝運轉〞的紅色指示燈熄掉。
    3. 將TIC-4輕推回原位鎖上螺絲,鉛屏蔽門關好鎖上螺絲,再將控制櫃鐵門關閉。
    4. 於JP004按下HS-301A和HS-302按鈕,以關閉串A再結合器的進口管路隔離閥HV-301A和HV-302,並確證其綠色狀態燈亮,紅色狀態燈熄。
    5. 於JP004按下HS-304按鈕,以關閉串A再結合器的出口管路隔離閥HV-304,並確證其綠色狀態燈亮,紅色狀態燈熄。
    6. 於現場關閉串A再結合器的進出口隔離V-001和V-002。
    7. 於JP004按下HS-401A和HS-402按鈕,以關閉串B再結合器的進口管路隔離閥HV-401A和HV-402,並確證其綠色狀態燈亮,紅色狀態燈熄。
    8. 於JP004按下HS-404和HS-417按鈕,以關閉串B再結合器的出口管路隔離閥HV-404和HV-417,並確證其綠色狀態燈亮,紅色狀態燈熄。
    9. 於現場關閉串B再結合器的進出口隔離閥V-003和V-004。

  6. 系統緊急停機及跳脫
    1. 將〝停機〞(STOP)按鈕壓下後,確認鼓風機馬達和冷器風扇馬達停掉,〝運轉〞的紅色指示燈熄掉。
    2. 依正常停機3到9的程序,繼續執行停機。
    3. 若MCC斷路器過載跳脫時,〝SYS READY〞紅燈會熄滅。
    4. 若因低流量或高溫度原因引起跳脫,〝TRIPPED〞綠色燈會亮。