核電廠安全殼泄漏率異常高分析與處理

【摘 要】安全殼作為核電廠的第三道屏障，也作為最后一道屏障，在核電廠安全上有著重要的意義，因此壓水堆技術(shù)規(guī)格書對安全殼的要求也非常嚴(yán)格，特別是對安全殼泄漏率的要求，但安全殼涉及與外的接口又特別多。本文從方家山2號機(jī)組安全殼壓力的異常變化分析安全殼各泄漏的可能性，利用排除法最終確定泄漏點(diǎn)。并利用分析安全殼壓力的細(xì)微變化，快速定位泄漏部位。

【關(guān)鍵詞】安全殼；泄漏率；壓力；異常

1 核電廠安全殼壓力日常變化分析

安全殼是帶有鋼襯里的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其自由容積為50637m3，作為核電廠的第三道屏障，在設(shè)計(jì)上是一個(gè)相對封閉的系統(tǒng)，即既不允許有向外泄漏，也不允許向內(nèi)泄漏。在技術(shù)規(guī)范上要求：除了在安全殼的掃氣系統(tǒng)運(yùn)行期間，在正常運(yùn)行時(shí)對第三道屏障密封的直接泄漏進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)安全殼內(nèi)絕對壓力為+0.106MPa時(shí)，其泄漏率應(yīng)小于5Nm3/h（泄漏率應(yīng)該有正負(fù)值，即向內(nèi)或向外泄漏均不能超過5Nm3/h）。在監(jiān)視上，設(shè)置了一套安全殼泄漏率計(jì)算系統(tǒng)；其次，較為直觀的監(jiān)視，即為安全殼的壓力趨勢。

影響安全殼壓力的主要因素主要有幾方面：

1）反應(yīng)堆內(nèi)布置有大量的氣動(dòng)閥門，氣動(dòng)閥門的動(dòng)作會導(dǎo)致壓空的泄漏，為正效應(yīng)（+）

2）安全殼內(nèi)水蒸氣的凝結(jié)核蒸發(fā)，為正或負(fù)效應(yīng)（可“+”，可“-”）

3）安全殼內(nèi)其他承壓設(shè)備的異常泄漏，如核島氮?dú)夥峙湎到y(tǒng)（RAZ），或安注箱的補(bǔ)氮?dú)夤芫€等等，為正效應(yīng)（+）

4）安全殼的泄漏，主要是貫穿件的泄漏，為負(fù)效應(yīng)（-）

綜合以上幾方面的因素來看，安全殼的壓力應(yīng)該為穩(wěn)定上漲的，當(dāng)上漲速率應(yīng)該也是有限制的，參考技術(shù)規(guī)范的要求，為了降低安全殼的相對壓力而投運(yùn)安全殼掃氣回路的時(shí)間要求為：80小時(shí)/年。一般來說，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)安全殼內(nèi)形成壓力循環(huán)，由緩慢的升壓過程和快速的降壓過程組成，每個(gè)循環(huán)大概至少15天，如圖1-1所示，安全殼內(nèi)外大氣壓差△P（△P=安全殼內(nèi)大氣壓Pcon-安全殼外大氣壓Patm）從-40hPa變化到+60h核電廠安全殼泄漏率異常高分析與處理

彭立新

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

【摘 要】安全殼作為核電廠的第三道屏障，也作為最后一道屏障，在核電廠安全上有著重要的意義，因此壓水堆技術(shù)規(guī)格書對安全殼的要求也非常嚴(yán)格，特別是對安全殼泄漏率的要求，但安全殼涉及與外的接口又特別多。本文從方家山2號機(jī)組安全殼壓力的異常變化分析安全殼各泄漏的可能性，利用排除法最終確定泄漏點(diǎn)。并利用分析安全殼壓力的細(xì)微變化，快速定位泄漏部位。

【關(guān)鍵詞】安全殼；泄漏率；壓力；異常Pa，然后通過安全殼掃氣管線急劇降到-40hPa，如此循環(huán)反復(fù)。

圖1-1 安全殼內(nèi)的壓力循環(huán)

2 方家山2號機(jī)組安全殼壓力異常分析

從2014年12月18日，二號機(jī)組離開維修冷停堆安全殼封閉后，到12月22日前，查看安全殼壓力趨勢，均上漲正常，查看安全殼泄漏率正常（小于5Nm3/h），但在12月22日到27日期間，安全殼的壓力維持不變，12月27日往后，安全殼壓力開始下降（此時(shí)的安全殼壓力高于外界大氣壓力）。如圖2-1所示，從壓力趨勢看，安全殼邊界上或貫穿件管線上應(yīng)該存在著泄漏點(diǎn)。

對于安全殼邊界上或貫穿件管線上的泄漏點(diǎn)查找分析如下：

1）由于安全殼的貫穿件都執(zhí)行過貫穿件密封性試驗(yàn)的驗(yàn)證，因此基本排除貫穿件本身的泄漏（如排除電氣貫穿件、兩次為盲板的貫穿件）；

2）流通空氣但正常運(yùn)行時(shí)為關(guān)閉的安全殼隔離閥可以排除；（如EBA的風(fēng)閥、ETY掃氣或排氣的安全殼隔離閥等）

3）對于貫穿件為充滿水的管道，由于水可以阻止氣的泄漏，因此對于該類貫穿件可以排除；（如低壓安注的管線、設(shè)備冷卻水管線、REN的取樣管線等）。

4）相對安全殼內(nèi)壓力為正壓的排氣管線，由于安全殼內(nèi)的壓力無法漏入到該類管道中來，因此基本可以排除。（如RPE001BA的排氣管線、安注箱的排氣管線、SAR的進(jìn)氣管線、低壓氮?dú)獾倪M(jìn)氣管線等）

5）安全殼結(jié)構(gòu)性的泄漏，但是由于安全殼執(zhí)行過打壓試驗(yàn)，而且之前安全殼的壓力為上漲，因此，該類情況基本可以排除。

因此，將泄漏的嫌疑點(diǎn)基本鎖定在以下幾個(gè)部位：

1）安全殼RPE系統(tǒng)的排水管線上，即RPE027-028VP（RPE003BA和主系統(tǒng)排氣管線、疏水管線）、RPE017-018VP（RPE001BA和主系統(tǒng)排水管線）、RPE055-056VE（RPE011PS）（這些貫穿安全殼管道為間斷的排水，而且安全殼隔離閥為常開狀態(tài)）

2）8m人員閘門密封泄漏。質(zhì)疑點(diǎn)依據(jù)：一、12月22日，8m人員閘門進(jìn)行了密封性試驗(yàn)，而此之后，安全殼壓力開始不上漲；二、12月27日，開啟8m人員閘門進(jìn)入安全殼處理缺陷，而此之后，安全殼壓力開始下降。

3）安全殼保健物理監(jiān)測回路（安全殼的隔離閥ETY042VA/043VA/044VA/045VA均為開啟），即KRT009、028MA回路；該回路為取樣安全殼的空氣，再通過KRT取樣泵將氣體返回到安全殼內(nèi)，正常運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于安全殼邊界的延伸。

4）貫穿安全殼的管道，但安全殼兩側(cè)只是通過盲板來實(shí)現(xiàn)密封的管道，盲板的密封面可能存在不嚴(yán)（如安全殼打壓試驗(yàn)的充壓管線、泄壓管線）

3 安全殼漏氣嫌疑點(diǎn)的分析及最終鎖定

參考秦山二期3號機(jī)組和方家山1號機(jī)組，兩個(gè)機(jī)組發(fā)生安全殼壓力異常的原因都發(fā)生在安全殼廢液排放（RPE）系統(tǒng)的排水管線上，并最終鎖定在RPE027-028VP這條管線上。從流程上來分析（參考圖3-1），該管線確實(shí)存在非常大的泄漏嫌疑。

如果排水管線上U型水封1的水封未建立，則通過聯(lián)通管線安全殼內(nèi)與殼外聯(lián)通。安全殼壓力異常往往是在安全殼封閉之后一段時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)，而此時(shí)反應(yīng)堆已經(jīng)臨界，如果出現(xiàn)異常進(jìn)入安全殼的時(shí)機(jī)已經(jīng)錯(cuò)過，只能通過關(guān)閉RPE027-028VP保證安全殼的壓力。因此建議在殼外增加水封管線（U型水封2），該水封管線布置有注水管線和溢流管線，以便能在水封消失時(shí)注水和監(jiān)視水封的存在。技術(shù)規(guī)范要求正常情況下安全殼壓力在+3kPa到-4kPa之間，并且不能超過+6kPa。新加的U型管高度1m可滿足安全殼內(nèi)外壓差+10kPa 對應(yīng)的水封要求。

2015年1月5日，關(guān)閉RPE的安全殼隔離閥RPE027/028VP、RPE055/056VE、RPE017/018VP經(jīng)過2天的觀察，安全殼各壓力表基本維持不變而且仍略有下降的趨勢，因此基本可以排除通過RPE排水管線的泄漏。

8m人員閘門的密封性問題由于門動(dòng)作時(shí)間與安全殼壓力折點(diǎn)趨勢大致吻合，因此也被列入泄漏嫌疑點(diǎn)內(nèi)。2014年12月30日，2號機(jī)組小修，進(jìn)入熱停堆狀態(tài)，通過8m人員閘門進(jìn)入安全殼內(nèi)檢查人員閘門內(nèi)外門密封性，并未發(fā)現(xiàn)異常。準(zhǔn)備在其他嫌疑泄漏點(diǎn)未果的情況下再執(zhí)行一次8m人員閘門的密封性試驗(yàn)。

由于隔離ETY保健物理監(jiān)測回路，會產(chǎn)生KRT的第二組I0，因此優(yōu)先考慮排除其他情況。2015年1月9日，隔離ETY保健物理監(jiān)測回路（隔離ETY042VA/043VA/044VA/045VA），在隔離后，發(fā)現(xiàn)ETY102MP壓力趨勢（如圖3-2），由原來的鋸齒狀轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。但也無法排除壓力表ETY102MP的精度誤差。12h后發(fā)現(xiàn)ETY102MP壓力上漲一個(gè)臺階，由直線再次變?yōu)殇忼X狀，2h后，其他的壓力表也開始增加。安全殼泄漏點(diǎn)基本已鎖定。通知保健物理人員檢查該回路，發(fā)現(xiàn)連接KRT儀表的皮管處有破口。處理后，再次投運(yùn)ETY回路，觀察安全殼壓力上漲正常。

4 結(jié)論

壓水堆核電廠安全殼在安全上至關(guān)重要，技術(shù)規(guī)格書上對其泄漏要求非常嚴(yán)格，要求小于5Nm3/h，無論是向外或向外泄漏。由于安全殼的容積特別大（50000m3/h），細(xì)微的改變（漏或不漏）引起參數(shù)的變化（壓力或泄漏率（通過計(jì)算而來），需要較長的時(shí)間，即存在嚴(yán)重的滯后性（壓力一般需要24小時(shí)以上，泄漏率的變化需要5天甚至更長）。如此安全殼泄漏的缺陷不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，或安全殼泄漏點(diǎn)隔離需要一段時(shí)間才能表現(xiàn)出來。其二，安全殼接口繁多（貫穿件，閘門等），存在泄漏的地方分布極廣。通過文章分析：

1）安全殼的泄漏通過安全殼壓力的細(xì)微變化（非增長或下降趨勢）可以及時(shí)（一般1-2h）判斷狀態(tài)是否發(fā)生改變；

2）定位泄漏點(diǎn)一般采取隔離法和排除法，一般通過貫穿件試驗(yàn)和閘門密封性試驗(yàn)排除大部分的泄漏點(diǎn)；

3）泄漏的定位點(diǎn)最總一般確定在日常投運(yùn)的貫穿件上，如RPE的排水管線，ETY的KRT安全殼取樣管線上等；

4）安全殼泄漏率參數(shù)為非直接測量參數(shù)，而是建模計(jì)算的數(shù)據(jù)，因此隨探頭或軟件問題可能存在計(jì)算的錯(cuò)誤或偏差，需要準(zhǔn)確判斷泄漏是否合理。

[責(zé)任編輯：張濤]