韩国非能动核电站设想

核电站安全系统主要分为能动和非能动。大部分改进型压水堆都采用能动安全系统。能动安全系统需要厂外交流电或者应急柴油发电机（EDG）。能动安全的优势是容易获取的动能以及采用成熟的技术。因此，如有具备交流电，在DBA工况下的安全性可以很容易实现。而非能动安全系统通过重力、自然循环及压差等自然现象实现。

但在福岛事故中，由于海啸导致的SBO（全厂断电事故）工况，所有的能动安全系统均不能运行。并且由于缺少事故状态监测导致操纵员错误及系统失效，即使有一些非能动安全系统，这些系统也不能可靠运行。

韩国的先进反应堆研究中心（CARR）提出并评估了一个新的安全系统用于余热排出及放射性包容。这是一个整体化的非能动安全系统（IPSS），可以通过重力、自然循环及压差自动运行。IPSS的五个主要功能是：（1）非能动余热导出；（2）非能动安注；（3）非能动安全壳冷却；（4）非能动IVR及堆腔注水；（5）过滤排放及压力控制。

压水堆一体化非能动安全系统（IPSS）

IPSS（一体化非能动安全系统）特点

（1） 所有IPSS采用的安全系统均在非能动下运行，并不需要交流电。多种非能动安全系统可以在严重事故下实现，IPSS的每个功能均能起到作用。多种非能动安全系统根据纵深防御应对事故。IPSS可以在严重事故之前缓解BDBA工况。即使在BDBA工况下失效，导致了严重事故。IPSS可以缓解基于SBO工况的严重事故用于防止大量放射性物质释放。

（2） IPSS采用一体化及简化设计。IPSS的五大功能均是以IPST（一体化非能动水箱）及其附件为基础。因此在严重事故工况下，安全壳内的能动及非能动系统均不可使用，操纵员可以通过IPSS应对事故。另外IPST可以作为热阱、水源以及冲刷放射性物质的媒介。IPSS的设计理念是运行简化并可以容易的将外部IPST中的水注入需要的地方。在福岛事故中，即使安全壳内设置有非能动安全系统，仍不可长期运行。并且由于系统的复杂性，操纵员并不能轻易应对事故。而IPSS是核电站应对BDBA工况的最终安全系统，可以在现有能动非能动系统全部失效后起到作用。由于简化设计，IPSS的各个功能可以很容易被理解和操作。

（3） 长期的余热导出功能由安全壳外的IPST实现。在事故中，IPST通过冷却剂的再注入可以延长安全持续时间。由于在一些事故中，人员不能进入安全壳，这将使情况恶化。因此，如果IPSS相关的系统在事故中被限制，向IPST中补充冷却剂是非常有效的缓解事故的措施。

（4） IPSS具有很好的可接近和可维持的特性。这与安全壳外的IPST相关。如果IPST失效，可接近和可维持特性可以有效缓解事故。与IPST相关的问题可以在外部解决，体现了IPSS的一体化及简化设计。

（5） 安全壳压力可以通过FVS系统（安全壳过滤排放系统）控制。之前存在的问题是不能在放射性物质释放的同时控制安全壳压力。FVS可以解决这个问题。

IPSS具有以上特性，因此其安全性极高。另一方面，在建造和运行方面仍然存在一些现实问题：

（1） 在辅助厂房顶部安装IPSS需要进行结构评估。这与安全壳、IPST与辅助厂房的抗震设计相关。通过AP1000余APR+机组的大水池可以看出IPSS方案是可行的。AP1000顶部水箱PCCWST承载3000吨水。IPST底部所需的标高大约是30m，而PCCWST比IPST要高很多。IPST的标高与APR+的PCCT标高基本一致。即使储水量从1700吨提高到2000吨，随着加强结构支撑与抗震设计，IPST的安装是可能的。最终，基于之前安全系统大水池的设计，IPSS的设计过程中必须进行结构加强。

（2） IPSS的设计增加了安全壳的可渗透程度。但是，在现运机组中应用IPSS，安全壳不能新增孔洞。因此，IPSS必须应用现有孔洞。同时，IPSS需要在IPST与相关部件之间需要新的连接。IPSS可以使用消防管道建立连接。从IPST至压力容器和SG之间的连接需要调整。不过，IPSS最好是应用在新建机组。即使一些新的安全系统是创新、有价值的，但是由于设计修改的现实原因，它们不能应用在现有或新建机组。IPSS可以通过安装一个或多个IPST简单应用在现运压水堆。这并不需要对现有的主要设备进行调整。最终，由于IPSS的安装，安全壳需要进行评估。IPSS的应用必须在最小设计变动的情况下增强安全性。

（3） IPSS是现有安全系统的补充并不能替代。因此，每台机组的IPSS的运行策略必须清晰定义。如果能动安全系统可以在交流电很好的运行，IPSS就不需要运行。在SBO工况下，如果汽动辅助给水泵没有成功运行或交流电没有存储，IPSS也是不能运行的。最终，IPSS的每个功能都需要根据不同的机组制定运行策略。

（4） IPST的具体尺寸由热功率、多样的运行模式、交流电存储临界时间以及冷却剂的注入量决定。IPSS通过开启阀门实现各种功能。在SBO叠加小LOCA下PSIS和PCCS将缓解事故。此工况的临界时间比SBO工况要短。考虑余热导出能力与结构，本文评估IPST储量大概为2000吨。IPST如果应用在小型反应堆，其尺寸可以缩小。因此，IPSS可以同时执行不同的功能。但是其运行必须遵循临界时间。另外，当IPSS在现运机组应用时，由于现实的问题将有一些功能不能应用。

（5） IPSS的功能（除FVS除外）通过直流电动阀门的操作实现。FVS由爆破盘驱动。为了确保非能动程度，IAEA对广泛的非能动系统进行了定性评估和分类(IAEA, 1991)。非能动安全系统可以被分为四类。FVS功能属于C类（不需能源和移动机械的分类）。FVS通过爆破盘启动，并不需要能源。但是其它安全功能属于D类（需要直流电）。因此，IPSS的可靠性完全依靠阀门的控制。另外，安全壳隔离阀必须安装在管道上。例如，在IPST与堆芯连接管道的非能动ECCS功能，一台RCS隔离阀与一台安全壳隔离阀均采用止回阀防止回流。另外，在严重事故工况下（考虑到电力系统失效）应用的手动阀必须进行评估。