M310核電機(jī)組大修過(guò)程中換料水箱水位變化分析

丁強(qiáng) 翟瑞昆

摘 要：M310核電機(jī)組大修期間，換料水箱中的水容積與機(jī)組狀態(tài)緊密相連，同時(shí)受運(yùn)行技術(shù)規(guī)范的嚴(yán)格限制。本文通過(guò)對(duì)各個(gè)機(jī)組狀態(tài)下?lián)Q料水箱的水容積變化的深入分析，給出了不同機(jī)組狀態(tài)下?lián)Q料水箱的液位控制范圍，為M310機(jī)組大修過(guò)程中換料水箱水容積控制提供了參考。

關(guān)鍵詞：核電機(jī)組；換料水箱；參考

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.153

核電機(jī)組經(jīng)過(guò)一個(gè)燃料循環(huán)的運(yùn)行后，需進(jìn)行大修，更換核燃料的同時(shí)，對(duì)日常運(yùn)行期間無(wú)法檢修的系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)，在機(jī)組大修過(guò)程中需要大量的硼酸來(lái)抑制反應(yīng)性、提供水屏蔽，這些硼酸大部分貯存在乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱PTR）的換料水箱中，大修期間控制換料水箱的水裝量對(duì)保證機(jī)組安全和大修開(kāi)展至關(guān)重要。

1 PTR系統(tǒng)及換料水箱的功能分析

PTR系統(tǒng)的作用主要就是保證乏池的持久冷卻，以及反應(yīng)堆換料水池的充水、排水和凈化。PTR系統(tǒng)共6個(gè)水池，位于反應(yīng)堆廠房的反應(yīng)堆換料水池和堆內(nèi)構(gòu)件貯存池，位于乏燃料廠房的燃料轉(zhuǎn)存艙、乏燃料貯存水池、乏燃料裝載井和燃料輸送罐沖洗池。

換料水箱安裝在反應(yīng)堆廠房外，在反應(yīng)堆換料時(shí)，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆水池的充水和排水，其可用容積為1664m?，截面積為109㎡。

2 運(yùn)行技術(shù)規(guī)范對(duì)換料水箱水裝量的要求

機(jī)組處于功率運(yùn)行模式（RP）及蒸汽發(fā)生器冷卻停堆模式（NS/SG）時(shí)，要求換料水箱水位大于15.3m。

機(jī)組處于余排冷卻正常停堆模式（NS/RRA）時(shí)，要求液位高于15.3m，換料后，一回路溫度小于90℃時(shí)，換料水箱硼酸儲(chǔ)量（總?cè)莘e）大于1100m3 是可接受的。

機(jī)組處于維修停堆模式（MCS）時(shí)，換料水箱硼酸（包括反應(yīng)堆水池和換料水箱）儲(chǔ)量需大于1664m3；裝料后，硼酸（包括反應(yīng)堆水池和換料水箱）儲(chǔ)量需大于1400m3。

若無(wú)法滿足對(duì)應(yīng)機(jī)組模式下硼酸儲(chǔ)量的要求，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全。

3 機(jī)組下行上行過(guò)程中換料水箱水位變化分析

大修期間將大量消耗換料水箱中的硼酸，大修開(kāi)始前，通常將換料水箱補(bǔ)水至15.7m以上，同時(shí)在硼回收系統(tǒng)中儲(chǔ)槽中準(zhǔn)備一罐合格的硼酸備用，在乏燃料裝載井中制備2300-2500ppm的硼酸用于對(duì)燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)及其它水池充水。

當(dāng)機(jī)組到達(dá)MCS模式后，可通過(guò)壓空回收一列安噴系統(tǒng)的硼酸，換料水箱水位上升約7cm，此時(shí)需防止換料水箱液位過(guò)高導(dǎo)致溢流。

為保證機(jī)組能夠正常換料，需將反應(yīng)堆水池及燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)艙充滿水，這些硼水來(lái)自換料水箱及裝載井。為執(zhí)行換料小車水下試驗(yàn)，首先通過(guò)裝載井（總?cè)莘e230m?）將轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)（總?cè)莘e235m?）及堆內(nèi)構(gòu)件池充水至1m水位，水下試驗(yàn)結(jié)束后，將裝載井內(nèi)余水再傳至燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)。由于裝載井的體積比燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)的容積略小，又為堆內(nèi)構(gòu)件池補(bǔ)水1m，燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)無(wú)法通過(guò)裝載井充至要求水位，缺少的量由換料水箱進(jìn)行補(bǔ)充。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此狀態(tài)下將燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)補(bǔ)水至要求水位大約消耗110m?硼酸，換料水箱水位下降約1m，若MCS模式下直接進(jìn)行補(bǔ)水將導(dǎo)致?lián)Q料水箱不滿足技術(shù)規(guī)范要求，因此需先進(jìn)行反應(yīng)堆水池充水至15.5m，機(jī)組進(jìn)入換料停堆模式（RCS），對(duì)應(yīng)的換料水箱下降至約8.2m。在控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)脫扣期間將硼回收系統(tǒng)中儲(chǔ)槽的硼酸補(bǔ)充至換料水箱，對(duì)換料水箱補(bǔ)水時(shí)需考慮以下幾點(diǎn)：

（1）反應(yīng)堆水池從15.5m充水至19.5m用水約536m3，換料水箱液位下降4.9m；

（2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一回路管道和穩(wěn)壓器等進(jìn)水約30m3，換料水箱液位下降0.3m；

（3）換料水箱需要將燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)補(bǔ)滿，需消耗約110m?，換料水箱液位下降1m；

（4）充水后要求換料水箱液位大于2.1m，并保證一定裕度。

根據(jù)上述分析，建議通過(guò)硼回收系統(tǒng)中儲(chǔ)槽向換料水箱補(bǔ)水約1m，即可滿足后續(xù)機(jī)組需求，至少補(bǔ)水至8.5m以上，此處以補(bǔ)水1m進(jìn)行后續(xù)分析，經(jīng)補(bǔ)水后換料水箱液位上漲至9.3m，補(bǔ)水完成后若脫扣工作未完成，可進(jìn)行燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉(cāng)充水至需求水位，避免占用主線時(shí)間。當(dāng)控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)脫扣工作結(jié)束后，繼續(xù)換料水箱向反應(yīng)堆水池充水，目標(biāo)液位19.5m，充水結(jié)束后換料水箱剩余液位約3.1m。

當(dāng)機(jī)組換料完成，進(jìn)入完全卸料模式（RCD），為進(jìn)行低低水位檢修工作，須將一回路排水至低低水位，由于堆內(nèi)構(gòu)件貯存池內(nèi)需貯存上部堆內(nèi)構(gòu)件，故排水時(shí)僅將反應(yīng)堆換料水池及主系統(tǒng)內(nèi)的水排走。排水量約750m?，此時(shí)換料水箱水位將上升至約10m。

機(jī)組上行過(guò)程中，需要對(duì)一回路的各個(gè)系統(tǒng)管道及各個(gè)容器進(jìn)行充水排氣，需消耗大量的硼酸，中壓安注箱充水約耗水100m?。在回路充水排氣及反應(yīng)堆換料水池充水至19.5m后，需確保換料水箱水位高于2.1m，保證安注和安噴泵再鑒定的需要。裝料結(jié)束后，反應(yīng)堆水池排水至法蘭面水位，換料水箱接收約1410m?的硼酸，使換料水箱的液位上漲約12.9m，故為防止換料水箱無(wú)法容納反應(yīng)堆水池排水，排水前需確認(rèn)換料水箱水位不高于2.7m。

反應(yīng)堆水池排水進(jìn)入MCS模式，此時(shí)運(yùn)行技術(shù)規(guī)范對(duì)換料水箱的容積需≥1400m?，故在此狀態(tài)下需控制換料水箱水位大于12.9m。壓力容器關(guān)蓋結(jié)束后，需對(duì)一回路進(jìn)行充水至滿水狀態(tài)，需消耗硼酸約130m?，換料水箱水位下降1.2m，在后續(xù)的一回路靜排氣、動(dòng)排氣的過(guò)程中需密切關(guān)注換料水箱的水位，液位低時(shí)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，避免違反技術(shù)規(guī)范，最終在NS/RRA模式一回路溫度大于90℃之前將換料水箱水位控制在15.3m以上。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)整個(gè)大修過(guò)程中換料水箱液位變化的具體分析，使我們對(duì)大修期間換料水箱的液位變化有了更直觀的認(rèn)識(shí)，鑒于其與運(yùn)行技術(shù)規(guī)范緊密相連，需要我們?cè)诟鱾€(gè)模式對(duì)換料水箱所需維持的液位范圍有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)，才能確保大修工作的順利開(kāi)展。

參考文獻(xiàn)：

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2013.

作者簡(jiǎn)介：丁強(qiáng)（1986-），男，福建福清人，本科，工程師，研究方向：核反應(yīng)堆運(yùn)行。