吳德煌（台電龍門核能發電廠）
一、前言
沸水式反應器備用硼液控制系統（SLC）是一種可在爐心循環中的任何時刻均能將反應爐由全功率停機下來的後備設施。即當爐心反應度在最高的情況下，SLC仍能將反應爐停機。
二、啟動注硼時機
依據沸水式反應器業主組織（BWROG）所訂的緊急程序書指引和嚴重事故指引（EPG/SAG Rev.1）和龍門電廠特定技術指引（PSTG）要求：
（一）反應爐控制指引步驟RC/Q-5當下列任一：
‧當中子通量尖峰至尖峰振盪週期開始且持續超過25% （大振盪範圍Large Oscillation Threshold），或
‧抑壓池水溫達到注硼起始溫度（Boron Injection Initiation Temperature，BIIT，如圖1）前，
需執行注硼；由SLC注硼入反應爐內且防止ADS自動動作。
（二）一次圍阻體控制指引步驟SP/T-2在抑壓池池水溫度達注硼起始溫度（BIIT）之前，進入反應爐控制所建立之程序書中步驟RC-1且同時執行本程序書。
上述第（一）項反應爐控制指引步驟RC/Q-5，主要是考量在ATWS時，控制棒未全入急停失敗，APRM顯示反應爐功率仍大於5%的情況下，即需注硼。而第（二）項一次圍阻體控制指引步驟SP/T-2，主要考量是在抑壓池池水溫度達BIIT之前即起動注硼，則在反應爐低功率時可避免RPV緊急洩壓。然而，在反應爐高功率時，抑
壓池水的加熱率會變得很快，既使在事故剛開始時即起動注硼，但熱停機硼酸重量的硼，無法在抑壓池池水溫度達熱容量溫度限制（Heat Capacity Temperature Limit）之前予與注入。本文的主旨在探討注硼以後何時方可停止注硼，由於急停失敗情況可能嚴重影響電廠安全，起動注硼的要求係獨立於任何預期成功的控制棒插入，一旦起動注硼後，如果觀察到APRM已降至5%以下，是否可以立即停止注硼呢？
圖1 Boron Injection Initiation Temperature Limit
三、傳統BWR核能電廠情形
傳統BWR核能廠的SBLC系統係將高濃度硼液由反應爐底部的一條專用注硼管路注入爐心底板下方區間。值得注意的是，當進入注硼時機的同時，為因應ATWS事故，必須採取降低反應爐水位來有效降低反應爐功率的措施，其原理是降低反應爐水位可以減少自然循環的驅動水頭和爐心水流，因此減少反應爐功率和排至抑壓池的熱通率，一般而言，採取此措施時，反應爐水位必須降至有效燃料頂部（Top of Active Fuel）為止。在此同時，依EOP指引規定，除了硼液注入和CRD系統外，必須終止並且防止所有注水進入反應爐，以降低反應爐水位。當然，在沒有主要的冷卻水補入情況下，反應爐水位將因爐水沸騰蒸發而逐漸下降，而這兩個系統是低流量，除可做為必要的補水功能外，尚可用來建立和維持反應爐在停機狀態。故此時硼液隨爐水流入爐心的量甚小，大部分注入的高濃度硼液仍聚集在爐心底板下方區間，直到執行提升爐水水位措施，大量補水入反應爐時，硼液才會隨冷卻水大量的流入爐心，這時才能迅速吸收中子而有效的降低反應爐功率。
問題也在此，不要因為在執行降低爐水水位時，看到APRM已降至5%以下，就立即停止注硼，此時APRM的下降可能是因為降低反應爐水位所致，如果一旦停止注硼，在沒有足夠濃度的硼液之下，復又將反應爐水位提升，則大量冷水補入反應爐內，使反應爐功率迅速上升，而造成事故惡化。鑒於此，保守的策略是持續嘗試插入控制棒，當把所有控制棒均插至02 Notch（最大次臨界棒列抽出位置）（註：傳統BWR核能電廠02 Notch的棒位相當於龍門電廠的008 Step）以內，或在沒有注硼的情況下，反應爐可保持在停機狀況，則進入由反應爐控制指引所建立程序書的步驟RC/L，繼續執行停機的相關措施，此時方可停止注硼。
四、龍門電廠情形
相較於傳統BWR核能廠而言，龍門電廠的SLC系統已有所改善，其高濃度的硼液係透過高壓爐心灌水系統（HPCF）的B迴路，將硼液直接從爐心上方噴灑下去，靠著熱升冷降的自然對流，使高濃度的硼液從爐心燃料頂端，逐漸往下流入燃料護套內外，迅速吸收中子而有效的降低反應爐功率，革除了高濃度硼液滯留在爐心底板下方區間，需待執行提升爐水水位措施，大量補水入反應爐時，硼液才會大量流入爐心的困擾。
另，依緊急程序書指引和嚴重事故指引（EPG/SAG Rev.1）和龍門電廠特定技術指引（PSTG）步驟RC/P-3、RC/Q-5.2和C2-2訂定，當396.5公斤（冷停機硼重量Cold Shutdown Boron Weight，CSBW）的硼液完全注入反應爐時，亦能對反應爐維持在停機狀態提供適當的保證。冷停機硼酸重量之訂定為最少硼酸溶液重量，如果注入反應爐並經均勻混合，則可在任何情形下保持反應爐在停機狀態。此重量不管控制棒位置或反應爐溫度均能確保反應器維持在停機狀態。
五、結語
依龍門電廠特定技術指引（PSTG）的保守策略，一旦注硼信號起動，須經確認下列事項完成後，方可停止注硼，並繼續執行其他的停機相關措施：
‧當所有控制棒已插入或超過位置 008 Step（最大次臨界棒位抽出位置），或
‧已確定反應爐在未注硼的所有情況下仍能保持停機，或
‧396.5公斤（冷停機硼重量）的硼已注入反應爐，或
‧反應爐停機且未曾注硼入反應爐。
