VVER-1000堆型一回路水壓試驗準(zhǔn)備與實(shí)施

黃 兵

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222042）

VVER-1000堆型一回路水壓試驗準(zhǔn)備與實(shí)施

黃 兵

（江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222042）

描述了VVER-1000機(jī)組水壓試驗過程與步驟，結(jié)合上游設(shè)計文件、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，通過與田灣一期、國內(nèi)典型機(jī)組的比較，提出了試驗驗收準(zhǔn)則、試驗壓力和溫度要求、控制方法，總結(jié)了田灣3號機(jī)組初始一回路水壓試驗的準(zhǔn)備與注意事項，對于水壓試驗程序的編制及試驗的執(zhí)行具有指導(dǎo)作用，可供后續(xù)同類型機(jī)組的水壓試驗和調(diào)試工作參考。

水壓試驗；一回路；調(diào)試

按照國家核安全局1991年7月27日發(fā)布的《核電廠運(yùn)行安全規(guī)定》的要求，核電站在投產(chǎn)商運(yùn)前應(yīng)執(zhí)行一回路水壓試驗、安全殼壓力試驗等一系列重要試驗。根據(jù)ПНАЭГ-7-008-89《核動力裝置的設(shè)置和設(shè)備及管道的安全運(yùn)行規(guī)程》俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，水壓試驗的壓力必須不低于按專門公式計算的計算值，來驗證其承壓能力。

1 規(guī)范要求

1.1 試驗?zāi)康呐c驗收準(zhǔn)則

水壓試驗的主要目的是：在調(diào)試期間水實(shí)體的工況下，以高于主系統(tǒng)設(shè)計壓力的試驗壓力對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和有關(guān)輔助系統(tǒng)的高壓部分進(jìn)行強(qiáng)度水壓試驗[3]，以檢查主系統(tǒng)的設(shè)備、管道的密封和焊接質(zhì)量，驗證其承壓運(yùn)行時的安全性，進(jìn)而確保從本次試驗結(jié)束到下次試驗實(shí)施之前的這段時間里，反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)在正常運(yùn)行和設(shè)計基準(zhǔn)事故工況下是安全的，是滿足核安全法規(guī)的。

水壓試驗的驗收準(zhǔn)則是：水壓試驗回路的管道和設(shè)備認(rèn)為可以承受水壓試驗，如果：在超過10 min的時間內(nèi)，壓力未低于水壓試驗壓力低限；試驗過程中未發(fā)現(xiàn)泄漏及爆管現(xiàn)象；試驗后無塑性形變。水壓試驗過程中，管道和設(shè)備的溫度未低于允許值。水壓試驗后一回路壓力在19.3～19.9 MPa范圍內(nèi)進(jìn)行查看過程中，發(fā)現(xiàn)通過密封面、法蘭連接部位有少量的滴漏現(xiàn)象，認(rèn)為試驗是合格的。消缺完成后，該設(shè)備的密封性應(yīng)同一回路密封性一同驗證。

1.2 試驗周期

根據(jù)ПНАЭГ-7-008-89《核動力裝置的設(shè)置和設(shè)備及管道的安全運(yùn)行規(guī)程》俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)的要求，周期定義如下: 一回路系統(tǒng)的初始水壓試驗，按照制造規(guī)則應(yīng)在制造、安裝完成后和裝料之前進(jìn)行。在役檢查的水壓試驗，應(yīng)由營運(yùn)單位負(fù)責(zé)進(jìn)行，以后相鄰兩次強(qiáng)度水壓試驗之間的時間間隔不應(yīng)超過4年。

1.3 壓力和溫度要求

根據(jù)ПНАЭГ-7-008-89《核動力裝置的設(shè)置和設(shè)備及管道的安全運(yùn)行規(guī)程》的規(guī)定，液壓試驗的壓力必須不低于按下式確定的值：Ph=KhP[σ]Th/[σ]T，公式中對于設(shè)備和管道Kh=1.25，P為在制造企業(yè)中試驗時的計算壓力或安裝后和在役檢查試驗時的工作壓力；[σ]Th為在該結(jié)構(gòu)元件的液壓試驗溫度Th時的名義允許應(yīng)力；[σ]T為在該結(jié)構(gòu)元件的計算溫度T時的名義允許應(yīng)力。但不得大于下述壓力，在這種壓力下，被試制件中產(chǎn)生的總的膜應(yīng)力之和及彎曲應(yīng)力為1.35[σ]Th，而總的及局部膜應(yīng)力之和及彎曲應(yīng)力達(dá)到1.7[σ]Th（上限）。對于VVER-1000核電機(jī)組來說，壓力容器的設(shè)計壓力為17.6 MPa，實(shí)際規(guī)定最大試驗壓力不低于24.5 MPa[1]。

根據(jù)ПНАЭГ-7-008-89《核動力裝置的設(shè)置和設(shè)備及管道的安全運(yùn)行規(guī)程》以及VVER-1000核電機(jī)組工程建設(shè)期間冷態(tài)功能試驗對于試驗溫度控制的要求，避免系統(tǒng)內(nèi)溫度低于壓力邊界內(nèi)設(shè)備材料的最高的脆性斷裂轉(zhuǎn)變溫度，考慮一定的裕度，而且停運(yùn)主泵后一回路系統(tǒng)存在散熱降溫問題，確定初始試驗冷卻劑溫度的下限值為100 ℃，試驗過程中為了防止一回路上充水溫度與一回路冷卻劑溫差超過限值，還需適當(dāng)控制溫度上限，VVER-1000一回路水壓試驗溫度范圍如下：100 ℃＜試驗溫度＜130 ℃。田灣核電站1期機(jī)組SG殼體溫度限值為70 ℃，3號機(jī)組SG殼體溫度限值為93 ℃，與一期機(jī)組相比有大幅度提高，為了在水壓試驗過程中維持此溫度，參考俄方新電站的做法，利用金屬比熱容比冷卻劑的比熱容大，金屬比冷卻劑的降溫速率慢的特點(diǎn)，將一回路加熱至135～145 ℃，由余熱導(dǎo)出系統(tǒng)將一回路冷卻劑溫度降至130 ℃進(jìn)行試驗，使SG殼體在試驗過程中處于較高的溫度。

2 試驗過程與步驟

2.1 試驗前的準(zhǔn)備

初始水壓試驗安排在調(diào)試的冷態(tài)性能試驗階段。主要有以下幾方面的準(zhǔn)備工作: 試驗程序有效性檢查、試驗邊界重新確定、臨時設(shè)施準(zhǔn)備情況、根據(jù)壓力容器、穩(wěn)壓器、主泵、蒸汽發(fā)生器等主設(shè)備的脆性轉(zhuǎn)變溫度確定水壓試驗溫度、安排試驗涉及的重要設(shè)備/儀表檢修、現(xiàn)場檢查前文件準(zhǔn)備與試驗前提前熟悉現(xiàn)場、落實(shí)通信設(shè)備、保溫層拆裝準(zhǔn)備工作等。

2.2 試驗的主要步驟

（1）一回路充水

按照一回路充水的邊界清單做好在線后，用KBB11（12）AP001進(jìn)行一回路充水、排氣。

（2）0.5 MPa水壓試驗

用泵KBB11（12）AP001向一回路注水，升高一回路壓力到0.5 MPa。

（3）（3.2±0.2）MPa水壓試驗

啟動泵KBA51（52/53）AP001，升高一回路壓力到3.0 MPa后穩(wěn)定壓力。

（4）加熱一回路到水壓試驗溫度105～130℃

1）降低一回路壓力到0.4 MPa；

2）在穩(wěn)壓器中建立氮?dú)鈮|，并用氮?dú)饩S持一回路壓力約為1.8 MPa；

3）啟動主泵加熱一回路到水壓試驗溫度。

（5）再次進(jìn)行（3.2±0.2）MPa壓力臺階的水壓試驗

1）停運(yùn)加熱過程啟動的兩臺主泵，排空穩(wěn)壓器上部的氮?dú)猓?/p>

2）啟動泵KBA51/52AP001繼續(xù)升高一回路壓力；

3）在一回路壓力升高到1.96 MPa前，閉鎖穩(wěn)壓器安全閥；

4）繼續(xù)升高一回路壓力到3.1 MPa，并穩(wěn)壓。

（6）進(jìn)行（9.8±0.3）MPa壓力臺階的水壓試驗

利用泵KBA51/52AP001繼續(xù)升高一回路壓力到9.6 MPa，并穩(wěn)壓。

（7）進(jìn)行（15.7±0.3）MPa壓力臺階的水壓試驗

1）利用泵KBA51/52AP001繼續(xù)升高一回路壓力到15.6 MPa，并穩(wěn)壓；

2）進(jìn)行不能承受高壓的儀表的隔離操作，并報告主控室試驗負(fù)責(zé)人。

（8）進(jìn)行（17.6±0.4）MPa壓力臺階的水壓試驗

1）利用泵KBA51/52AP001繼續(xù)升高一回路壓力到17.5 MPa，并穩(wěn)壓；

2）平穩(wěn)轉(zhuǎn)換到由水壓試驗泵KBA90AP001向一回路供水。

（9）進(jìn)行（24.5±0.5）MPa壓力臺階的水壓試驗

1）利用水壓試驗泵KBA90AP001升高一回路壓力到24.5 MPa，穩(wěn)壓10 min；

2）降低一回路壓力到19.6 MPa。

2.3 壓力/溫度曲線

圖1為水壓試驗壓力/溫度曲線。

圖1 水壓試驗壓力/溫度曲線Fig.1 Hydraulic test pressure/temperature curves

3 與國內(nèi)典型機(jī)組的差別

VVER-1000機(jī)組初始水壓試驗與國內(nèi)典型二代加M310的機(jī)組相比，有以下一些主要不同點(diǎn)。

3.1 試驗標(biāo)準(zhǔn)

VVER-1000機(jī)組是試驗設(shè)計局OKB“GIDROPRESS”設(shè)計的反應(yīng)堆裝置，采用俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)；M310源自法國阿海琺公司的EPR技術(shù)，采用法國RCC—M俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)。典型的區(qū)別為，最高試驗壓力定義：俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)為由專門公式計算得到的計算值，RCC—M標(biāo)準(zhǔn)為1.33倍[2]。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)中，在Ph壓力下的保壓時間不得少于10 min。在水壓試驗的保壓時間過去后，把壓力降低到0.8 Ph，在設(shè)備和管道的可達(dá)的部位，在檢查的時間內(nèi)，進(jìn)行觀察檢查，不用在最高壓力下進(jìn)行[1]。

3.2 升壓方式

VVER-1000機(jī)組的升壓方式同M310機(jī)組一樣，VVER-1000機(jī)組在17.6 MPa壓力以下的平臺采用上充泵升壓，在17.6 MPa壓力以上的平臺采用水壓試驗泵升壓。田灣一期的水壓試驗泵KBA90AP001靠調(diào)節(jié)再循環(huán)閥的開度來調(diào)節(jié)流量。3號機(jī)組水壓試驗泵KBA90AP001的電機(jī)安裝了變頻器，電動閥替換了田灣一期水壓試驗泵KBA90AP001再循環(huán)管線上的手動閥，使水壓試驗泵的調(diào)節(jié)操作更方便。VVER-1000機(jī)組利用調(diào)節(jié)上充泵（或水壓試驗泵）的頻率來控制升壓速率，M310利用上充下泄功能來控制升壓速率。

3.3 穩(wěn)壓器安全閥

在水壓試驗期間，存在一回路意外卸壓的風(fēng)險，M310機(jī)組穩(wěn)壓器安全閥前的隔離閥風(fēng)險最大，試驗期間將隔離閥電磁線圈斷電, 安裝卡子閉鎖隔離閥開啟；解除安全閥的保護(hù)閥的強(qiáng)制開啟信號, 以便當(dāng)隔離閥意外開啟卸壓后，保護(hù)閥能夠關(guān)閉，阻止壓力進(jìn)一步下降。VVER-1000機(jī)組同M310機(jī)組一樣，穩(wěn)壓器安全閥風(fēng)險最大，試驗前拆除彈簧式先導(dǎo)閥的電磁加載裝置，安裝鎖緊螺栓將彈簧先導(dǎo)閥閉鎖。先導(dǎo)閥閉鎖裝置生產(chǎn)廠家與田灣一期不一樣，若在水壓試驗時拆除閉鎖裝置以操作手動閥門，就不需要閉鎖裝置總鑰匙。在水壓試驗過程中，需關(guān)注閉鎖穩(wěn)壓器安全閥的可靠性，從管理上采取措施嚴(yán)格控制穩(wěn)壓器安全閥的閉鎖。

4 結(jié)束語

通過編制專門的試驗文件包、水壓試驗專項計劃，建立水壓試驗專項組，提前做好水壓試驗的準(zhǔn)備工作，以確保水壓試驗成功實(shí)施。水壓試驗對于VVER-1000機(jī)組調(diào)試的成功起著關(guān)鍵性的作用，通過對于田灣VVER-1000機(jī)組的水壓試驗的特點(diǎn)分析，對于后續(xù)同類型機(jī)組的水壓試驗和調(diào)試奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] ПНАЭГ-7-008-89核動力裝置的設(shè)置和設(shè)備及管道的安全運(yùn)行規(guī)程[S]，1996.

Settings of ПНАЭГ-7-008-89 Nuclear Power Plant, and Safety Operating Procedures for its Equipment and Pipeline [S], 1996.

[2] RCC-M.壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)則[S]，第I卷B篇，1993.

RCC-M. Rules for the Design and Construction of Nuclear Island Machinery and Equipment for Pressurized Water Reactors [S], Volume I, Part B, 1993.

[3] RS-00452-C 俄一回路水壓試驗及清洗[S]. RS-00452-C Russian Primary Loop Hydraulic Test and Cleaning [S].

Preparation and Implementation of the Primary Loop Hydraulic Test for VVER-1000 NPP

HUANG Bing
(Jiangsu Nuclear Power Co., Ltd., Lianyungang, Jiangsu Prov. 222042，China)

The paper describes the process and steps of hydraulic test for VVER-1000 nuclear power plant. Combined with design documents, standards and specifications and compared with first-stage project of Tianwan and typical plants in China, it puts forward the test acceptance criteria, test pressure, temperature requirements and control methods, and summarizes the preparation and precautions for the primary loop hydraulic test for Tianwan Unit 3, which leads a guiding role for the hydraulic test procedure and test execution, and offers reference for the follow-up hydraulic test and commissioning for plants of the same kind.

hydraulic test; primary loop; commissioning

TL353 Article character: A Article ID: 1674-1617(2016)04-0340-04

TL353

A

1674-1617(2016)04-0340-04

2016-09-15

黃 兵（1981—），男，四川資中人，工程師，現(xiàn)從事VVER-1000機(jī)組調(diào)試工作。