核電站凝汽器泄漏預(yù)防及干預(yù)策略分析

王健生

福清核電有限公司 福建福清 350300

核電站凝汽器是一種大型管殼式換熱器，主要功能是將低壓缸的排汽冷凝成凝結(jié)水。循環(huán)冷卻水通過水室、管板進入換熱管，凝結(jié)水側(cè)接收來自低壓缸的排汽，這些排汽通過內(nèi)部流動冷卻水的換熱管表面被冷凝成液體，熱能從蒸汽轉(zhuǎn)移到循環(huán)冷卻水被帶走。

凝汽器作為核電站二回路的關(guān)鍵設(shè)備，對于核電站的正常生產(chǎn)運行起著至關(guān)重要的作用，凝汽器的可靠性直接影響核電機組的可靠性。機組運行過程中，凝汽器泄漏會對機組正常穩(wěn)定運行產(chǎn)生重大影響，嚴(yán)重情況下會導(dǎo)致停機帶來巨大經(jīng)濟損失。

1 凝汽器泄漏原因分析

1.1 凝汽器相關(guān)事件外部統(tǒng)計數(shù)據(jù)

EDF 對法國電廠的冷凝器故障進行了研究，于2002 年11 月發(fā)布了統(tǒng)計數(shù)據(jù)，見表1。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，對于1300MW 的壓水堆核電機組，凝汽器相關(guān)的功能失效概率約占電站總失效概率的40%。

機組類型 凝汽器功能失效概率

（1/運行小時）電站總失效概率（1/運行小時）

900MW 壓水堆機組 21.0E-6 155.0E-6 1300MW 壓水堆機組 19.0E-6 50.0E-6 250MW 火電機組 46.0E-6 無數(shù)據(jù)125MW 火電機組 29.0E-6 無數(shù)據(jù)

INPO、EPIX 等機構(gòu)在2002 年7 月統(tǒng)計了凝汽器相關(guān)的經(jīng)驗反饋、重大事件報告13 份報告中，膨脹節(jié)失效和換熱管泄漏有9 份；2001 年INPO 統(tǒng)計了27 起凝汽器相關(guān)執(zhí)照運行事件中，與凝汽器本身缺陷相關(guān)的事件有15 其，其中膨脹節(jié)失效8 起，換熱管管泄漏3 起，可見膨脹節(jié)失效和換熱管失效是凝汽器主要失效模式[1-2]。

1.2 凝汽器失效的主要原因

根據(jù)中國核電各運行電站凝汽器的主要技術(shù)參數(shù)，統(tǒng)計匯總了2000 年至今凝汽器泄漏事件并結(jié)合內(nèi)外部經(jīng)驗反饋，分析造成凝汽器泄漏失效的主要原因，有8 類：①汽側(cè)異物打擊造成鈦管穿孔泄漏（包括安裝、檢修等活動遺留的異物和系統(tǒng)設(shè)備脫落的零部件等）。②海水中泥沙沖刷，造成鈦管壁厚減薄引起泄漏。③二次濾網(wǎng)破損或存在較大縫隙，濾網(wǎng)碎片或海水中異物進入鈦管，對鈦管磨損造成鈦管管壁穿孔引起泄漏。④進入凝汽器的汽流沖擊，引起鈦管振動造成鈦管疲勞斷裂，從而造成鈦管泄漏。⑤進入凝汽器的高能汽水混合物沖刷鈦管，造成鈦管壁厚減薄穿孔引起泄漏。⑥水系統(tǒng)犧牲陽極脫落，損傷鈦管引起泄漏。⑦缺陷鈦管堵頭脫落，造成缺陷鈦管封堵失效引起泄漏。⑧凝汽器喉部膨脹節(jié)泄漏，引起汽側(cè)真空度降低。

2 凝汽器泄漏的預(yù)防措施

參考各電站凝汽器泄漏的經(jīng)驗反饋，并結(jié)合凝汽器泄漏機理，需要在防異物、二次濾網(wǎng)管理、二次濾網(wǎng)后至凝氣器進水室犧牲陽極的管理、膨脹節(jié)管理、海水室防腐、泥沙沖刷對換熱管影響的管理、凝氣器換熱管束的振動管理等方面采取行動，預(yù)防凝汽器泄漏，主要包含9 個方面：①在預(yù)防性維修規(guī)程中增加堵頭定期檢查內(nèi)容。②審查低壓缸及二次濾網(wǎng)檢修工作的防異物方案的完整性。③確認(rèn)陽極塊固定方式的有效性并增加陽極塊的周期性檢查項目。④排查1-4 號機組二次濾網(wǎng)間隙大小，并確定是否需要調(diào)整間隙；同時將內(nèi)構(gòu)件、樣機檢查內(nèi)容加入檢修規(guī)程。⑤評估使用焊接堵頭的可行性。⑥維修規(guī)程中增加不得使用金屬工具清理管板及鈦管內(nèi)異物的提醒事項。⑦增加抽氣管道目視檢查項目。⑧專項組討論真空便捷嚴(yán)密性檢查的必要性和方式。⑨專項組討論渦流檢查的周期和范圍。

3 凝汽器泄漏時的干預(yù)要點

作為核電運行人員，一定要對凝汽器泄漏足夠敏感，并掌握應(yīng)對干預(yù)要點，才能在遇到泄漏事件時及時采取正確的手段，緩解瞬態(tài)進程。干預(yù)要點如下：①根據(jù)APG 排污及凝結(jié)水撿漏裝置SIT 儀表參數(shù)報警等，初步判斷凝汽器可能的泄漏，第一時間聯(lián)系化學(xué)取樣確認(rèn)。②根據(jù)SIT 參數(shù)上漲情況或報警、APG 排污鈉表REN010MG 示數(shù)等，立即投入ATE 全流量運行，APG 排污調(diào)節(jié)至最大，緩解水質(zhì)惡化趨勢。③密切關(guān)注SG 排污水水質(zhì)，并根據(jù)《化學(xué)和放射化學(xué)技術(shù)規(guī)范》要求進行控制或退防。當(dāng)水質(zhì)達到五區(qū)圖的3 區(qū)及以上同時惡化趨勢明顯，退出KCO433SY 立即以50MWe/min 的速率減負(fù)荷到650MWe。在降功率過程中調(diào)節(jié)使得ATE 保持全流量運行，水質(zhì)返回到2 區(qū)才允許停止降功率。④與上面操作時，同步安排人到二回路取樣間凝泵的Na+、氫電導(dǎo)率是否有上升趨勢，同時確認(rèn)凝汽器檢漏裝置的讀數(shù)，以初步判斷發(fā)生泄漏的位置。若泄漏量較小，未能根據(jù)凝汽器檢漏裝置的陽電導(dǎo)數(shù)值變化判斷泄漏點，則需要進行取樣點切換，以定位凝汽器泄漏點[3]。⑤根據(jù)凝汽器4 個檢漏單元電導(dǎo)率的變化趨勢并結(jié)合化學(xué)取樣，一旦確認(rèn)泄漏點后，及時停運對應(yīng)的CRF 泵并將發(fā)生泄漏的凝汽器隔離。注意循泵停運后要密切關(guān)注凝汽器真空和SRI 溫度，以免停機停堆。⑥若停循泵隔離后，水質(zhì)參數(shù)有明顯下降說明隔離正確。否則，結(jié)合化學(xué)的取樣結(jié)果重新判斷漏點并重新隔離。⑦注意二回路快速降功率時，一回路要注意△I 的控制及控制棒插入堆芯的時間限制。⑧如果泄漏量非常大，凝汽器、高加、除氧器等進入大量海水，則需要停機，機組后撤到2%FP 以下，二回路轉(zhuǎn)水、轉(zhuǎn)汽后進行海水污染設(shè)備的沖洗后才能再次啟動。

4 結(jié)語

根據(jù)各電廠的經(jīng)驗反饋，研究總結(jié)凝汽器的泄漏原因機理，總結(jié)規(guī)律后采取針對性的預(yù)防措施，并在日常運行中給與足夠的關(guān)注度，可以提高核電站凝汽器設(shè)備的可靠性，減少泄漏瞬態(tài)發(fā)生概率，提高核電站機組的安全性和經(jīng)濟性。