蔣昊君

【摘 要】停冷系統(tǒng)是重要的反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)，既執(zhí)行冷卻、輸送換料水等常規(guī)功能，也執(zhí)行低壓安注等安全功能。停冷預(yù)熱是每次換料大修的常規(guī)操作，但是比較難達(dá)到理想的預(yù)熱效果，本文探討停冷預(yù)熱方式的改進(jìn)，希望能夠更好的保護(hù)設(shè)備，使設(shè)備處于良好的狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】停堆冷卻系統(tǒng)；停冷熱交換器；預(yù)熱

1 停堆冷卻系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 系統(tǒng)組成

停冷系統(tǒng)由二個(gè)并列的系列組成。每個(gè)系列單獨(dú)完成所承擔(dān)的任務(wù)。每個(gè)系列由一臺(tái)停冷泵，一臺(tái)停冷交換器和相連的管道閥門(mén)、儀表組成。

停冷泵的吸入水源可分別來(lái)自反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)熱段、換料水箱和安全殼地坑，停冷泵將水送至熱交換器，在那里可由停冷熱交換器殼側(cè)流過(guò)的設(shè)冷水加以冷卻。停冷熱交換器有一條旁路管。通過(guò)停冷熱交換器出口閥和旁路閥，可調(diào)節(jié)通過(guò)熱交換器的流量。停冷熱交換器在噴淋再循環(huán)工況時(shí)，由安全殼噴淋系統(tǒng)使用。

停冷泵出口另有一路可流向高壓安注系統(tǒng)。它的作用是在安注再循環(huán)工況時(shí)，停冷泵擔(dān)任高壓安注泵的前置泵，以滿足高壓安注泵的吸入壓頭要求。

停冷系統(tǒng)的出口管與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)熱段，冷段均相連，以實(shí)現(xiàn)分別向冷端和熱端注射。

在停冷泵系統(tǒng)出口管上另有一路大流量試驗(yàn)管線，主要在大流量試驗(yàn)和換料水池排水時(shí)使用。

去化容系統(tǒng)下泄管線的低壓下泄通道也接在停冷泵的出口管上，而凈化后的回水管則在泵入口管上。

1.2 系統(tǒng)功能

1.2.1 基本功能

（1）余熱排出

在反應(yīng)堆正常冷停堆的第二階段（4B階段），停堆冷卻系統(tǒng)以可控的速率導(dǎo)出反應(yīng)堆的余熱和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的顯熱，使反應(yīng)堆冷卻劑的溫度降到冷停堆溫度或換料停堆溫度，并保持這個(gè)溫度到反應(yīng)堆重新啟動(dòng)。

（2）輸送換料水

在更換燃料期間，停堆冷卻系統(tǒng)將換料水箱中的含硼水輸送到換料水池。換料結(jié)束后，再將換料水池中的含硼水送回到換料水箱。

（3）啟、停堆時(shí)循環(huán)凈化反應(yīng)堆冷卻劑

在啟、停堆期間，本系統(tǒng)能持續(xù)循環(huán)反應(yīng)堆冷卻劑，并提供低壓下泄到化學(xué)和容積控制系統(tǒng)。通過(guò)化容系統(tǒng)的凈化床將反應(yīng)堆冷卻劑進(jìn)行凈化，直至本系統(tǒng)退出運(yùn)行。

1.2.2 安全功能

停堆冷卻系統(tǒng)是一個(gè)專設(shè)安全設(shè)施。其功能為：

在主蒸汽管破裂情況下，使反應(yīng)堆冷停堆。

在反應(yīng)堆失水事故時(shí)，本系統(tǒng)作為低壓安全注射系統(tǒng)。

在反應(yīng)堆冷停堆時(shí)（水實(shí)體階段），本系統(tǒng)通過(guò)其入口安全閥為主系統(tǒng)提供超壓保護(hù)。

在長(zhǎng)時(shí)間的失水事故中，停冷熱交換器提供給安全殼噴淋系統(tǒng)使用，冷卻再循環(huán)地坑水。

系統(tǒng)設(shè)有二只安全閥，對(duì)本系統(tǒng)提供超壓保護(hù)，閥門(mén)整定值為45kgf/cm2。

2 停冷預(yù)熱的重要性

2.1 停冷熱交換器簡(jiǎn)介

本文主要介紹停冷熱交換器的預(yù)熱方法，因此先介紹一下停冷熱交換器。停冷卻熱交換器是停冷系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。其主要功能是在反應(yīng)堆冷停堆的第二階段提供一種導(dǎo)出堆芯剩余發(fā)熱和冷卻電站的能力。從Ⅰ、Ⅱ環(huán)路熱段來(lái)的堆冷卻劑由停堆冷卻泵送至停冷熱交換器，將熱量傳給設(shè)備冷卻水，冷卻后的堆冷卻劑再返回Ⅰ、Ⅱ環(huán)路冷段，流經(jīng)堆芯吸收余熱后再進(jìn)入停冷熱交換器冷卻，形成循環(huán)回路，不斷使主系統(tǒng)降溫。

停冷熱交換器為核安全2級(jí)壓力容器，抗地震I類設(shè)備。每臺(tái)熱交換器導(dǎo)出50%的堆芯余熱。熱交換器殼側(cè)設(shè)計(jì)壓力為0.98Mpa，實(shí)際工作壓力為0.83MPa；管側(cè)設(shè)計(jì)壓力為3.92MPa，實(shí)際工作壓力約為2.94Mpa；最高工作溫度殼側(cè)為100℃，管側(cè)180℃。工作介質(zhì)，殼側(cè)是設(shè)冷水，管側(cè)是含硼水或含0.75%NaOH的硼水，殼側(cè)設(shè)計(jì)流量405m3/h，管側(cè)設(shè)計(jì)流量450m3/h。

2.2 停冷泵軸密封簡(jiǎn)介

在導(dǎo)流體、泵蓋和葉輪上，分別裝有更換的密封環(huán)，密封環(huán)用較小的徑向間隙以減小泄漏量。軸封由于泵進(jìn)出口壓力高，軸向力大，故采用平衡型機(jī)械密封。機(jī)械密封由靜環(huán)、崐動(dòng)環(huán)、推環(huán)、彈簧座、O型圈等組成。動(dòng)環(huán)采用石墨浸銻、靜環(huán)用SiC，密封環(huán)泄漏的水，通過(guò)動(dòng)、靜環(huán)徑向密封，軸向由O型圈密封，泄漏的介質(zhì)由引漏管引漏。

2.3 停冷預(yù)熱的重要性

停冷系統(tǒng)流過(guò)的流體為帶放射性的主冷卻劑，若由于投停冷時(shí)，預(yù)熱不充分，對(duì)停冷熱交換器和停冷泵軸密封處造成較大的熱沖擊，導(dǎo)致主冷卻劑外漏，造成不必要的放射性污染，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)值班員人身安全造成巨大威脅，同時(shí)可能影響大修的總體劑量控制。停冷系統(tǒng)作為專設(shè)安全設(shè)施，若出現(xiàn)泄漏等缺陷，需要檢修，將導(dǎo)致電站無(wú)法升模式，影響大修進(jìn)度。

2.4 曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的相關(guān)缺陷

我廠曾多次出現(xiàn)過(guò)相關(guān)缺陷，下面列舉部分：

（1）停冷熱交換器A一次側(cè)法蘭處有漏水

（2）停冷泵B S08-01B軸法蘭連接處滲漏

（3）停冷泵A托架與泵蓋密封處有泄漏

3 停冷預(yù)熱的改進(jìn)方法

3.1 停冷系統(tǒng)現(xiàn)有預(yù)熱方式介紹

3.1.1 停冷系統(tǒng)流程見(jiàn)圖

3.1.2 現(xiàn)有預(yù)熱方式

我廠現(xiàn)有的停冷系統(tǒng)預(yù)熱方式（來(lái)自停堆冷卻系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程）：

3.1.3 現(xiàn)有預(yù)熱方式存在的問(wèn)題

由于V08-08和V08-09調(diào)節(jié)性能不好，不能精確的調(diào)整冷卻流量和旁路流量，很難控制預(yù)熱速率，無(wú)法滿足停冷熱交換器入口溫度上升速率≤50℃/h的要求。停冷預(yù)熱達(dá)不到預(yù)期的效果，對(duì)設(shè)備造成較大的熱沖擊，可能導(dǎo)致主冷卻劑通過(guò)停冷交換器法蘭處和停冷泵軸密封處泄漏，造成放射性污染。

3.2 C-2調(diào)試期間停冷預(yù)熱方法介紹

下面介紹一下在參加C-2（巴基斯坦恰?，敽穗姀S二號(hào)機(jī)組）調(diào)試期間采用的停冷系統(tǒng)預(yù)熱方式，此方法取得了較好的效果。

首先介紹一下秦山一廠320MW機(jī)組與C-2的停冷系統(tǒng)的區(qū)別：C-2的RHRS系統(tǒng)的SRH-V12閥無(wú)自保持功能，可以在主控室手動(dòng)控制其開(kāi)度，手/自動(dòng)方式切換均在主控制完成；我廠的V08-12閥由于有自保持功能，因此只有全開(kāi)/全關(guān)兩個(gè)位置，該閥有“就地”和“主控”兩種控制方式，切換開(kāi)關(guān)設(shè)置在就地。系統(tǒng)的其它的運(yùn)行方式和參數(shù)基本一致。

具體的預(yù)熱方式如下所述：

（1）將停冷泵小流量回流閥置手動(dòng)打開(kāi)，啟動(dòng)停冷泵，確認(rèn)運(yùn)行正常。

（2）熱交換器旁路閥（08閥）保持一定開(kāi)度，09閥保持關(guān)閉，冷段注入閥04閥打開(kāi)，注意控制停冷泵出口流量。由于停冷熱交換器的設(shè)冷水流量為405m3/h左右，冷卻能力很強(qiáng)，且SRH-V34閥與停冷泵的運(yùn)行有聯(lián)鎖，泵啟動(dòng)就開(kāi)該閥，因此可以認(rèn)為該階段經(jīng)小流量回來(lái)的基本上是“冷水”，該股冷水與來(lái)自主系統(tǒng)熱段的“熱水”（約180℃）混合后，分為兩路：一路經(jīng)旁路閥進(jìn)入主系統(tǒng)冷段；另一路經(jīng)停冷熱交換器冷卻后，經(jīng)小流量回流至停冷泵入口。這樣可以通過(guò)控制這兩股水的流量變化，達(dá)到逐步預(yù)熱的目的。

（3）逐漸開(kāi)大08閥，使回流的冷水流量逐漸減少，熱交換器入口逐漸升溫。當(dāng)08閥的開(kāi)度無(wú)法繼續(xù)開(kāi)大（防止停冷泵超流量）時(shí)，逐漸關(guān)小12閥，在12閥完全關(guān)閉之前，開(kāi)出09閥，保持一定開(kāi)度，保證有足夠流量的熱水流經(jīng)停冷熱交換器，這樣停冷熱交換器預(yù)熱就完成了。如果沒(méi)有這部分熱水流量，停冷熱交換器入口溫度會(huì)迅速下降，前功盡棄。

3.3 我廠停冷系統(tǒng)預(yù)熱可以采用的方法

我廠雖然與C-2的停冷系統(tǒng)略有區(qū)別，但是仍然可以借鑒C-2的停冷預(yù)熱方法。具體過(guò)程如下：

（1）V08-12切“就地”控制，確認(rèn)小流量回流閥為開(kāi)，啟動(dòng)停冷泵，確認(rèn)泵運(yùn)行正常。此時(shí)V08-08閥、V08-04閥和V08-09閥均關(guān)閉。

（2）開(kāi)V08-04閥，微開(kāi)V08-08閥，確認(rèn)停冷熱交換器入口溫度逐漸上升，閥門(mén)開(kāi)度以保證停冷熱交換器入口溫度保持適宜的上升趨勢(shì)為依據(jù)，這樣便開(kāi)始預(yù)熱停冷熱交換器及旁路管線。觀察停冷熱交換器入口溫度上升趨勢(shì)，若趨勢(shì)變緩或者停止，則繼續(xù)開(kāi)大V08-08閥，以保證預(yù)熱速率，通過(guò)這種方式至少可以將停冷熱交換器入口溫度預(yù)熱到130℃，并且易于控制。再視實(shí)際情況決定是否打開(kāi)V08-09閥（若僅依靠開(kāi)大08閥，到后期停冷熱交換器入口溫度無(wú)法再上升時(shí)，就需要將V08-09閥開(kāi)出一定開(kāi)度，確保預(yù)熱的最后階段能繼續(xù)進(jìn)行）。整個(gè)預(yù)熱過(guò)程中要注意控制停冷泵出口流量不要超過(guò)450m3/h。

（3）停冷熱交換器預(yù)熱完成后，將V08-12閥切“主控”，確認(rèn)其自動(dòng)關(guān)閉，然后通過(guò)控制V08-08和V08-09閥的開(kāi)度來(lái)控制主系統(tǒng)的降溫速率。

4 總結(jié)和展望

運(yùn)行人員作為核電廠的主人，始終將安全放在第一位，通過(guò)不斷地完善運(yùn)行操作、細(xì)化運(yùn)行規(guī)程，減少人因失誤，來(lái)確保電廠的安全；同時(shí)也保證了效益、保護(hù)了人員、設(shè)備的安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]秦山核電廠最終安全分析報(bào)告.

[2]停堆冷卻系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程.

[3]秦山核電廠停堆冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).

[4]秦山核電廠一回路系統(tǒng)流程圖.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]