壓水堆核電站余熱排出系統(tǒng)進口死管道改進分析

劉金巖

摘 要：壓水堆核電站余熱排出系統(tǒng)進口“死管段”是采用M310改進型CPR1000技術(shù)的核電站安全分析和環(huán)境評價共性問題之一，寧德核電余熱排出系統(tǒng)死管段改造工作在借鑒國內(nèi)外同類型機組和參考電站的基礎(chǔ)上，積極探索各種潛在可行方案，在方案經(jīng)過國家核安全局認可后進行實施，該項改造有效地控制和避免了“死管段”的腐蝕現(xiàn)象，提高了機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：死管段；核電站；分析

1 改造背景

“死管段”是指那些與一回路相連但在機組正常運行情況下其內(nèi)流體不流動的管段。當(dāng)核電站一回路升溫升壓或者功率運行過程中，這些管段內(nèi)的靜止流體被一回路加熱產(chǎn)生熱分層或汽化，并最終導(dǎo)致管道內(nèi)壁和閥門部件腐蝕。

余熱排出系統(tǒng)進口就屬于典型的“死管段”，在嶺澳一期核電站，因未對此處進行改造，導(dǎo)致死管段處的閥門RCP215VP在機組才剛剛運行了一個循環(huán)后就發(fā)現(xiàn)閥座嚴重腐蝕，經(jīng)過多次研磨后仍無法完全消除腐蝕坑，嚴重威脅到了機組的安全穩(wěn)定運行。

經(jīng)過不斷地探索和試驗，確認余熱排出系統(tǒng)進口死管段腐蝕問題是由持續(xù)不斷的熱工水力現(xiàn)象引起的，這些熱工水力現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：

？藎死管段內(nèi)頂部和底部之間存在熱分層，當(dāng)這種熱分層不穩(wěn)定時更為有害；

？藎一回路通過RCP閥門不斷給“死管段”內(nèi)靜止液體加熱，如果溫度達到管道內(nèi)部的壓力對應(yīng)的飽和溫度，就會導(dǎo)致管道內(nèi)形成水/汽兩相，當(dāng)管道內(nèi)排氣不充分而存在空氣時更會加速腐蝕的產(chǎn)生。

2 改進設(shè)計基準

余熱排出系統(tǒng)進口“死管段”改進設(shè)計方案采用對“死管段”增壓的設(shè)計原理，吸取同類型電站的成功經(jīng)驗，同時結(jié)合在建項目的不同實際特點，在滿足標準規(guī)范和主系統(tǒng)安全功能要求的前提下，制定切實有效的改進方案，有效控制和避免“死管段”腐蝕現(xiàn)象，提高機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

3 改進方案

該方案中閥門RRA001/021VP和RCP212/215VP上有平衡孔用來抵消閥門本體的鍋爐效應(yīng)，逆止閥RCO354VP用于和上游管道連接，連接處有9.5mm的限流孔，其與RIS系統(tǒng)的接口用來在機組啟動階段對RRA001/021VP和RCP212/215VP進行密封性試驗。

相對于改造前，本方案將逆止閥修改為手動隔離閥RCP354VP，保持常開狀態(tài)，使死管段壓力與一回路一致，避免汽化。其次取消啟動隔離閥RCP130VP，并以管帽封堵，手動隔離閥RCP354VP前增設(shè)3mm的限流孔板，同時，對余熱排出系統(tǒng)進口隔離閥RRA001VP的平衡孔進行封堵，增設(shè)其密封性試驗管線（RRA224VP所在管線），正常運行期間，RRA224VP保持開啟，以避免RRA001VP的鍋爐效應(yīng)。

該方案取消了3mm的限流孔板，將原管座處的9.5mm限流孔修改為3mm限流孔，再增加一個帶3mm限流孔的管座與管道連接。

手動隔離閥RCP354VP保持常開，通過與一回路連接對死管段進行增壓，用以消除死管段腐蝕現(xiàn)象，同時閥門本體制造過程中已增加旁通閥，防止閥門本體出現(xiàn)鍋爐效應(yīng)，故此處取消了平衡孔。在冷態(tài)工況下，通過專用裝置可對RCP212/215和RRA001/021VP進行密封性試驗，故取消試驗管線。

4 可行性分析

4.1 雙重隔離分析

按照RRC-P規(guī)范要求，一回路系統(tǒng)需設(shè)置雙重隔離，但內(nèi)徑小于25mm的管段不在一回路范圍內(nèi)。RCP354/355VP閥門所在管線內(nèi)徑為15.6mm，因此其管線可不設(shè)置雙重隔離，而對于其旁通閥流道上RCP212/215VP和RRA001/021VP閥門仍承擔(dān)著大管的隔離功能，滿足了規(guī)范要求的雙重隔離。

4.2 主系統(tǒng)水裝量分析

對于可能發(fā)生的反應(yīng)堆冷卻劑泄漏量問題，系統(tǒng)設(shè)計僅要求不可識別泄漏率應(yīng)小于230L/h，總泄漏率應(yīng)小于2300L/h，而不對具體發(fā)生泄漏處的泄漏率進行規(guī)定，故改進后，不影響反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)水裝量的識別。

4.3 限流孔的分析

在主管道和小管連接處設(shè)計3mm的限流孔目的是將孔徑限制小于9.5mm，保證旁路管線在發(fā)生破裂的情況下，能通過化學(xué)和容積控制系統(tǒng)對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)水裝量進行補償，而不啟動安注系統(tǒng)；另一個目的是增加管道阻力，在機組正常運行中余熱排出系統(tǒng)入口隔離閥意外開啟情況下，盡可能降低從RCP系統(tǒng)通過旁路管線流出的泄漏量。

5 結(jié)束語

在余熱排出系統(tǒng)進口死管段改造過程中，結(jié)合成功電站經(jīng)驗和寧德電站實際情況，對死管段改造方案進行不斷篩選和優(yōu)化，最終保證了方案的順利實施，并接受了核電站商業(yè)運行的檢驗，證明了方案的成功。此項改進，不單單加強了電站運行的安全性和經(jīng)濟性，更提升了核電機組的自主設(shè)計優(yōu)化能力，為我國后續(xù)建設(shè)的核電項目提供了良好的參考和借鑒。

參考文獻

[1]中國百萬千瓦級核電自主化依托工程.中國原子能出版社.2013.

[2]RRA進口死管段改進論證報告.深圳中廣核工程設(shè)計有限公司.2010.endprint

摘 要：壓水堆核電站余熱排出系統(tǒng)進口“死管段”是采用M310改進型CPR1000技術(shù)的核電站安全分析和環(huán)境評價共性問題之一，寧德核電余熱排出系統(tǒng)死管段改造工作在借鑒國內(nèi)外同類型機組和參考電站的基礎(chǔ)上，積極探索各種潛在可行方案，在方案經(jīng)過國家核安全局認可后進行實施，該項改造有效地控制和避免了“死管段”的腐蝕現(xiàn)象，提高了機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：死管段；核電站；分析

1 改造背景

“死管段”是指那些與一回路相連但在機組正常運行情況下其內(nèi)流體不流動的管段。當(dāng)核電站一回路升溫升壓或者功率運行過程中，這些管段內(nèi)的靜止流體被一回路加熱產(chǎn)生熱分層或汽化，并最終導(dǎo)致管道內(nèi)壁和閥門部件腐蝕。

余熱排出系統(tǒng)進口就屬于典型的“死管段”，在嶺澳一期核電站，因未對此處進行改造，導(dǎo)致死管段處的閥門RCP215VP在機組才剛剛運行了一個循環(huán)后就發(fā)現(xiàn)閥座嚴重腐蝕，經(jīng)過多次研磨后仍無法完全消除腐蝕坑，嚴重威脅到了機組的安全穩(wěn)定運行。

經(jīng)過不斷地探索和試驗，確認余熱排出系統(tǒng)進口死管段腐蝕問題是由持續(xù)不斷的熱工水力現(xiàn)象引起的，這些熱工水力現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：

？藎死管段內(nèi)頂部和底部之間存在熱分層，當(dāng)這種熱分層不穩(wěn)定時更為有害；

？藎一回路通過RCP閥門不斷給“死管段”內(nèi)靜止液體加熱，如果溫度達到管道內(nèi)部的壓力對應(yīng)的飽和溫度，就會導(dǎo)致管道內(nèi)形成水/汽兩相，當(dāng)管道內(nèi)排氣不充分而存在空氣時更會加速腐蝕的產(chǎn)生。

2 改進設(shè)計基準

余熱排出系統(tǒng)進口“死管段”改進設(shè)計方案采用對“死管段”增壓的設(shè)計原理，吸取同類型電站的成功經(jīng)驗，同時結(jié)合在建項目的不同實際特點，在滿足標準規(guī)范和主系統(tǒng)安全功能要求的前提下，制定切實有效的改進方案，有效控制和避免“死管段”腐蝕現(xiàn)象，提高機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

3 改進方案

該方案中閥門RRA001/021VP和RCP212/215VP上有平衡孔用來抵消閥門本體的鍋爐效應(yīng)，逆止閥RCO354VP用于和上游管道連接，連接處有9.5mm的限流孔，其與RIS系統(tǒng)的接口用來在機組啟動階段對RRA001/021VP和RCP212/215VP進行密封性試驗。

相對于改造前，本方案將逆止閥修改為手動隔離閥RCP354VP，保持常開狀態(tài)，使死管段壓力與一回路一致，避免汽化。其次取消啟動隔離閥RCP130VP，并以管帽封堵，手動隔離閥RCP354VP前增設(shè)3mm的限流孔板，同時，對余熱排出系統(tǒng)進口隔離閥RRA001VP的平衡孔進行封堵，增設(shè)其密封性試驗管線（RRA224VP所在管線），正常運行期間，RRA224VP保持開啟，以避免RRA001VP的鍋爐效應(yīng)。

該方案取消了3mm的限流孔板，將原管座處的9.5mm限流孔修改為3mm限流孔，再增加一個帶3mm限流孔的管座與管道連接。

手動隔離閥RCP354VP保持常開，通過與一回路連接對死管段進行增壓，用以消除死管段腐蝕現(xiàn)象，同時閥門本體制造過程中已增加旁通閥，防止閥門本體出現(xiàn)鍋爐效應(yīng)，故此處取消了平衡孔。在冷態(tài)工況下，通過專用裝置可對RCP212/215和RRA001/021VP進行密封性試驗，故取消試驗管線。

4 可行性分析

4.1 雙重隔離分析

按照RRC-P規(guī)范要求，一回路系統(tǒng)需設(shè)置雙重隔離，但內(nèi)徑小于25mm的管段不在一回路范圍內(nèi)。RCP354/355VP閥門所在管線內(nèi)徑為15.6mm，因此其管線可不設(shè)置雙重隔離，而對于其旁通閥流道上RCP212/215VP和RRA001/021VP閥門仍承擔(dān)著大管的隔離功能，滿足了規(guī)范要求的雙重隔離。

4.2 主系統(tǒng)水裝量分析

對于可能發(fā)生的反應(yīng)堆冷卻劑泄漏量問題，系統(tǒng)設(shè)計僅要求不可識別泄漏率應(yīng)小于230L/h，總泄漏率應(yīng)小于2300L/h，而不對具體發(fā)生泄漏處的泄漏率進行規(guī)定，故改進后，不影響反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)水裝量的識別。

4.3 限流孔的分析

在主管道和小管連接處設(shè)計3mm的限流孔目的是將孔徑限制小于9.5mm，保證旁路管線在發(fā)生破裂的情況下，能通過化學(xué)和容積控制系統(tǒng)對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)水裝量進行補償，而不啟動安注系統(tǒng)；另一個目的是增加管道阻力，在機組正常運行中余熱排出系統(tǒng)入口隔離閥意外開啟情況下，盡可能降低從RCP系統(tǒng)通過旁路管線流出的泄漏量。

5 結(jié)束語

在余熱排出系統(tǒng)進口死管段改造過程中，結(jié)合成功電站經(jīng)驗和寧德電站實際情況，對死管段改造方案進行不斷篩選和優(yōu)化，最終保證了方案的順利實施，并接受了核電站商業(yè)運行的檢驗，證明了方案的成功。此項改進，不單單加強了電站運行的安全性和經(jīng)濟性，更提升了核電機組的自主設(shè)計優(yōu)化能力，為我國后續(xù)建設(shè)的核電項目提供了良好的參考和借鑒。

參考文獻

[1]中國百萬千瓦級核電自主化依托工程.中國原子能出版社.2013.

[2]RRA進口死管段改進論證報告.深圳中廣核工程設(shè)計有限公司.2010.endprint

摘 要：壓水堆核電站余熱排出系統(tǒng)進口“死管段”是采用M310改進型CPR1000技術(shù)的核電站安全分析和環(huán)境評價共性問題之一，寧德核電余熱排出系統(tǒng)死管段改造工作在借鑒國內(nèi)外同類型機組和參考電站的基礎(chǔ)上，積極探索各種潛在可行方案，在方案經(jīng)過國家核安全局認可后進行實施，該項改造有效地控制和避免了“死管段”的腐蝕現(xiàn)象，提高了機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：死管段；核電站；分析

1 改造背景

“死管段”是指那些與一回路相連但在機組正常運行情況下其內(nèi)流體不流動的管段。當(dāng)核電站一回路升溫升壓或者功率運行過程中，這些管段內(nèi)的靜止流體被一回路加熱產(chǎn)生熱分層或汽化，并最終導(dǎo)致管道內(nèi)壁和閥門部件腐蝕。

余熱排出系統(tǒng)進口就屬于典型的“死管段”，在嶺澳一期核電站，因未對此處進行改造，導(dǎo)致死管段處的閥門RCP215VP在機組才剛剛運行了一個循環(huán)后就發(fā)現(xiàn)閥座嚴重腐蝕，經(jīng)過多次研磨后仍無法完全消除腐蝕坑，嚴重威脅到了機組的安全穩(wěn)定運行。

經(jīng)過不斷地探索和試驗，確認余熱排出系統(tǒng)進口死管段腐蝕問題是由持續(xù)不斷的熱工水力現(xiàn)象引起的，這些熱工水力現(xiàn)象主要表現(xiàn)為：

？藎死管段內(nèi)頂部和底部之間存在熱分層，當(dāng)這種熱分層不穩(wěn)定時更為有害；

？藎一回路通過RCP閥門不斷給“死管段”內(nèi)靜止液體加熱，如果溫度達到管道內(nèi)部的壓力對應(yīng)的飽和溫度，就會導(dǎo)致管道內(nèi)形成水/汽兩相，當(dāng)管道內(nèi)排氣不充分而存在空氣時更會加速腐蝕的產(chǎn)生。

2 改進設(shè)計基準

余熱排出系統(tǒng)進口“死管段”改進設(shè)計方案采用對“死管段”增壓的設(shè)計原理，吸取同類型電站的成功經(jīng)驗，同時結(jié)合在建項目的不同實際特點，在滿足標準規(guī)范和主系統(tǒng)安全功能要求的前提下，制定切實有效的改進方案，有效控制和避免“死管段”腐蝕現(xiàn)象，提高機組運行的安全性和經(jīng)濟性。

3 改進方案

該方案中閥門RRA001/021VP和RCP212/215VP上有平衡孔用來抵消閥門本體的鍋爐效應(yīng)，逆止閥RCO354VP用于和上游管道連接，連接處有9.5mm的限流孔，其與RIS系統(tǒng)的接口用來在機組啟動階段對RRA001/021VP和RCP212/215VP進行密封性試驗。

相對于改造前，本方案將逆止閥修改為手動隔離閥RCP354VP，保持常開狀態(tài)，使死管段壓力與一回路一致，避免汽化。其次取消啟動隔離閥RCP130VP，并以管帽封堵，手動隔離閥RCP354VP前增設(shè)3mm的限流孔板，同時，對余熱排出系統(tǒng)進口隔離閥RRA001VP的平衡孔進行封堵，增設(shè)其密封性試驗管線（RRA224VP所在管線），正常運行期間，RRA224VP保持開啟，以避免RRA001VP的鍋爐效應(yīng)。

該方案取消了3mm的限流孔板，將原管座處的9.5mm限流孔修改為3mm限流孔，再增加一個帶3mm限流孔的管座與管道連接。

手動隔離閥RCP354VP保持常開，通過與一回路連接對死管段進行增壓，用以消除死管段腐蝕現(xiàn)象，同時閥門本體制造過程中已增加旁通閥，防止閥門本體出現(xiàn)鍋爐效應(yīng)，故此處取消了平衡孔。在冷態(tài)工況下，通過專用裝置可對RCP212/215和RRA001/021VP進行密封性試驗，故取消試驗管線。

4 可行性分析

4.1 雙重隔離分析

按照RRC-P規(guī)范要求，一回路系統(tǒng)需設(shè)置雙重隔離，但內(nèi)徑小于25mm的管段不在一回路范圍內(nèi)。RCP354/355VP閥門所在管線內(nèi)徑為15.6mm，因此其管線可不設(shè)置雙重隔離，而對于其旁通閥流道上RCP212/215VP和RRA001/021VP閥門仍承擔(dān)著大管的隔離功能，滿足了規(guī)范要求的雙重隔離。

4.2 主系統(tǒng)水裝量分析

對于可能發(fā)生的反應(yīng)堆冷卻劑泄漏量問題，系統(tǒng)設(shè)計僅要求不可識別泄漏率應(yīng)小于230L/h，總泄漏率應(yīng)小于2300L/h，而不對具體發(fā)生泄漏處的泄漏率進行規(guī)定，故改進后，不影響反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)水裝量的識別。

4.3 限流孔的分析

在主管道和小管連接處設(shè)計3mm的限流孔目的是將孔徑限制小于9.5mm，保證旁路管線在發(fā)生破裂的情況下，能通過化學(xué)和容積控制系統(tǒng)對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)水裝量進行補償，而不啟動安注系統(tǒng)；另一個目的是增加管道阻力，在機組正常運行中余熱排出系統(tǒng)入口隔離閥意外開啟情況下，盡可能降低從RCP系統(tǒng)通過旁路管線流出的泄漏量。

5 結(jié)束語

在余熱排出系統(tǒng)進口死管段改造過程中，結(jié)合成功電站經(jīng)驗和寧德電站實際情況，對死管段改造方案進行不斷篩選和優(yōu)化，最終保證了方案的順利實施，并接受了核電站商業(yè)運行的檢驗，證明了方案的成功。此項改進，不單單加強了電站運行的安全性和經(jīng)濟性，更提升了核電機組的自主設(shè)計優(yōu)化能力，為我國后續(xù)建設(shè)的核電項目提供了良好的參考和借鑒。

參考文獻

[1]中國百萬千瓦級核電自主化依托工程.中國原子能出版社.2013.

[2]RRA進口死管段改進論證報告.深圳中廣核工程設(shè)計有限公司.2010.endprint