方家山核電核島疏水排氣系統(tǒng)調試經驗及問題反饋

潘長浩

【摘 要】本文主要介紹方家山核島疏水排氣系統(tǒng)的主要功能。著重闡述其放射性廢水再注入工況的系統(tǒng)流程、控制要點和注意事項。描述調試過程中發(fā)現(xiàn)的問題：一.主泵低壓泄漏流無法正常排出，隨后提出的三種處理方案。再具體論述三種方案的特點，詳細敘述最終方案的優(yōu)點。最后重點闡述低壓泄漏流改造后可能會產生廢液過多、泵啟動次數(shù)停過于頻繁等值得重點關注點的問題。二.潛水泵初次啟動無法正常運行。通過現(xiàn)場情況來判斷問題根源并給出處理辦法和處理結果。

【關鍵詞】核島疏水排氣系統(tǒng);廢水再注入;主泵低壓泄漏

中圖分類號： TM623文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）36-0325-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.156

【Abstract】This paper mainly introduced the Nuclear Island Vent and Drain System of Fangjiashan，focused on the system flow，operating condition and precautions of the radioactive waste water reinjection.There are several key issues occurred in the process of debugging：Firstly，brought about three solutions to the Low Pressure Seal Leakage of Reactor Coolant Pump cannot drain normally，and gave specific description to the features of the three solutions and described with details about the advantage of the final decision.Emphasized on issues like the increasing waste liquid after the transform of Low Pressure Seal Leakage;the excessive restarting of Reactor Coolant Pump.Second，the failure to start the Submersible Pump for the first time.By on-site problem identification，solutions and outcomes were given.

【Key words】The Nuclear island vent and drain system;Waste water reinjection;Low pressure seal leakage of reactor coolant pump

1 核島疏水排氣系統(tǒng)（RPE）介紹

在310MW機組正常運行時疏排水系統(tǒng)僅收集安全殼內有關設備和閥門的密封引漏水，并將其輸送至硼回混床或暫存箱。當停堆檢修期間疏排水系統(tǒng)又將設備檢修的排水和主管道的地位疏水輸送至硼回系統(tǒng)，同時還將安全殼內的污水和沖洗水輸送至廢液系統(tǒng)。

方家山核島疏水排氣系統(tǒng)（RPE）系統(tǒng)不僅包括了310MW機組安全殼內疏排水系統(tǒng)的全部功能，同時還承擔了其他所有核島廠房的疏水排氣任務。其根據廢物液體是否可回收和氣體含氫含氧量的情況分別輸送至硼回收系統(tǒng)、廢液處理系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)。

RPE系統(tǒng)能將廢液在送往廢液處理系統(tǒng)前先儲存在本身的疏水坑中從而緩解廢液處理系統(tǒng)的壓力。更重要的是在反應堆發(fā)生失水事故后，RPE系統(tǒng)能收集核燃料廠房和核輔助廠房疏水坑中的高放性廢水然后向反應堆廠房執(zhí)行再注入，從而限制放射性廢物向環(huán)境的釋放。

2 高放射性廢水向反應堆廠房再注入試驗

2.1 高放射性廢水再注入介紹

2011年3月自日本福島第一核電站因海嘯引發(fā)7級核事故，造成放射性物質向環(huán)境釋放，其放射性廢液處理問題至今仍牽動著人們的心。因此方家山核電機組在設計時就考慮到了這一問題，特設有RPE再注入管線。在反應堆發(fā)生事故時，硼回收系統(tǒng)、固體廢物處理系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)可能無法及時處理，這時可以通過RPE系統(tǒng)將廢水再注入反應堆廠房進行臨時儲存，當廢液達到處理要求時再進行后續(xù)處理。此時的反應堆廠房是最大的最安全的廢液儲存設施，它限制了受事故影響的系統(tǒng)和廠房的污染，對事故的危險程度提供了一個很好的緩沖作用。其內的RPE008MN在福島事故發(fā)生后也更換成抗震等級更高的精密變送器，即使在發(fā)生強震的情況下也能正常的監(jiān)視安全殼內液位。

2.2 高放射性廢水再注入試驗簡介

正常運行時RPE系統(tǒng)將廢水儲存后再排往廢液處理系統(tǒng)相應槽罐中。當發(fā)生事故工況時RPE系統(tǒng)正常排往液處理系統(tǒng)管線上的氣動隔離閥會保護關閉，此時操縱員可手動將潛水泵切至遠程控制模式并打開相應的再注入隔離閥后便可將放射性廢水再注入至反應堆廠房內的地坑中。再注入過程中可以通過RPE100MD統(tǒng)計注入量，并通過安全殼內液位計來監(jiān)視安全殼內液位。

值得注意的一點是再注入隔離閥與正常排放閥之間互為連鎖關系，只有在正常排放閥關閉且注入泵切換到主控制室控制后才能啟泵并執(zhí)行再注入操作，從而進一步避免了誤操作的可能性。所有再注入管線所涉及的氣動閥除再注入隔離閥在失氣時保持開啟外，其他全部氣動閥門均備有壓空儲氣罐，確保在壓空喪失時能有足夠的時間到達現(xiàn)場處理。

3 調試過程試驗中碰到的問題及解決辦法

3.1 潛水泵初次啟動壓力低

幾乎所有的RPE潛水泵在調試過程中都會碰到初次啟動出口壓力很小或不出力的情況。碰到這種情況首先會考慮到的是潛水泵相序錯誤所問題，但是在經過電氣確認后排除了這一假象。其次是否是因為是排水管破裂或松脫所造成的，方家山核電大部分RPE排水泵都設計為潛水泵，出口軟管全為快接卡頭設計。這種設計最大的好處是連接快捷緊固，如果在今后功率運行時碰到水泵損壞的情況，這種設計就發(fā)揮了很好的作用。不僅方便檢修人員及時更換處理，還可以避免因維修時間過長所導致的廢水外溢風險。在了解了快接卡頭的結構原理后也很快地排除了排水管松脫的顧慮。最后排查到的結果是因為泵體排氣不充分導致潛水泵無法正常工作。大部分人都認為潛水泵只需放到水中即可，無須充水排氣其實不然。再查看供應商提供的泵體結構圖后發(fā)現(xiàn)潛水泵因旋轉的葉輪產生離心力，將進水管內空氣從水中分離出來。而方家山核電RPE潛水泵出口管上均設有升降式逆止閥。一旦泵腔內沒有水進入，光靠葉輪旋轉是很難達到頂開逆止閥的目的。

再查明了問題的關鍵后，很快想到了應對措施。最初調試人員采取拆除出口管上的逆止閥閥芯再啟動潛水泵，待出水正常后再恢復的辦法。這種方法最大的優(yōu)點是排氣速度快，基本可以達到立竿見影的效果，但缺點也十分明顯頻繁拆除閥芯不僅煩瑣更容易造成逆止閥止回不嚴，因此放棄了這一方法。試驗人員發(fā)現(xiàn)所有潛水泵的壓力表引壓管都設置在逆止閥與泵出口管之間。最終采取的方案是臨時松脫引壓管用于排氣事實證明這種方法不但有效而且更加的快捷方便。

3.2 主泵低壓密封泄漏無法正常排出

在調試過程中RPE系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的最大問題是主泵低壓密封泄漏無法正常流入疏排水箱。由于方家山核電所采用的主泵與秦山二期和其他電站的都不相同，因此這一問題也是首次被發(fā)現(xiàn)。按照原本設計主泵低壓密封泄漏排向疏排水箱再經疏排水泵排往硼回收系統(tǒng)進行復用。

然而在調試時發(fā)現(xiàn)卸壓箱排水管與低壓泄流量管匯合處就在卸壓箱底部分，一旦疏排水箱充壓或卸壓箱在最大壓力情況下排水時，在管道匯合處會有較大的水壓，會直接導致主泵低壓密封泄漏流將無法流入疏排水箱從而引起低壓泄漏流量開關內水位上升，發(fā)出低壓泄漏流流量高報警信號以及冷卻劑從停車密封處流出的嚴重情況。

由于涉及主泵調試和運行，因此調試人員對此十分重視。很快地提出了三種方案：

1）將低壓泄漏流總管與泄壓箱疏水總管斷開，之后新增一個約3米左右的U形水封管這樣正常最多可平衡6米水柱的壓力。即在疏排水箱最高運行壓力0.06MPa.g時也能正常運行，然后再和卸壓箱疏水管道連接。低壓泄漏流高點（低壓泄漏流量開關下部）在主管道中心線（約為9米），于是就有9-（2.6+0.4）≈6米的緩沖，而疏排水箱的壓力最高為0.06MPa.g（相當于6米水柱），即使在最高壓力時也能保證不會有水返回主泵三級密封。但由于考慮到此項施工難度較大，且沒有經過實際驗證故沒有采納這一方案。

2）第二種方案是將低壓泄漏流總管與泄壓箱疏水總管和疏排水箱斷開，直接接到疏排水箱的出口與疏排水泵之間的管線上，這樣可以避免其他系統(tǒng)瞬態(tài)對低壓泄漏流的影響。

但這一方案缺點也是較明顯的，最主要的原因是疏排水泵啟動后容易造成入口吸空，導致硼回收系統(tǒng)前儲槽內溶解氧超標從而影響系統(tǒng)的正常運行。綜合考慮這放棄了這一方案。

3）最終采用的方案是將低壓泄漏流總管與泄壓箱疏水總管、過剩下泄流和疏排水箱斷開并盲死。再把三臺主泵的低壓泄漏流通過一根獨立的管道和一道閥門連接到工藝排水箱的總管上。

這種方法最大的好處是為主泵低壓泄漏流的順利流出排除了一切外界干擾，獨立的排水管道和足夠的高度落差也滿足排水要求。這一改造最大的不同點在于改造后的低壓泄漏流不再前往硼回收系統(tǒng)進行復用處理，而是排往了廢液處理系統(tǒng)的工藝疏水箱。但是需要注意的是按照正常運行時每臺主泵約產生5L/H的低壓泄漏流來計算。方家山核電一臺機組一年將多產生約131.4噸廢水，兩臺機組共計約262.8噸。反應堆廠房內的工藝排水泵約每三天就要啟動一次為工藝排水箱排水，而且該泵并沒有設置備用泵，一旦出現(xiàn)問題那所有的泄漏流將溢流到化學疏水當中。

4 總結

功能簡單可能是核島疏水排氣系統(tǒng)給人的第一印象，但近一千兩百個閥門和四十四張圖紙也標志著它是方家山核電最煩瑣的系統(tǒng)。它起著連接核主輔系統(tǒng)和三廢系統(tǒng)的紐帶的作用。更重要的是今后機組運行的日常操作和檢修的大部分工作都離不開他，尤其是機組大修期間的相關操作也是圍繞著它來進行的，調試過程中發(fā)現(xiàn)的問題及后續(xù)必要的技術改造都是今后機組功率運行后需要重點關注的問題。

【參考文獻】

[1]蔡挺松，姜百華.核島疏水排氣系統(tǒng)手冊第2-5章，中國核電工程有限公司，2010：55-55.