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，同時受運(yùn)行技術(shù)規(guī)范的嚴(yán)格限制。本文通過對各個機(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)過一個燃料循環(huán)的運(yùn)行后，需進(jìn)行大修，更換核燃料的同時，對日常運(yùn)行期間無法檢修的系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)，在機(jī)組大修過程中需要大量的硼酸來抑制反應(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)（以下簡稱PTR）的換料水箱中，大修期間控制換料水箱的水裝量對保證機(jī)組安全和大修開展至關(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，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，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，要求液位高于15.3m，換料后，一回路溫度小于90℃時，換料水箱硼酸儲量（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，換料水箱硼酸（包括反應(yīng)堆水池和換料水箱）儲量需大于1664m3；裝料后，硼酸（包括反應(yīng)堆水池和換料水箱）儲量需大于1400m3。

若無法滿足對應(yīng)機(jī)組模式下硼酸儲量的要求，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全。

3 機(jī)組下行上行過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，大修開始前，通常將換料水箱補(bǔ)水至15.7m以上，同時在硼回收系統(tǒng)中儲槽中準(zhǔn)備一罐合格的硼酸備用，在乏燃料裝載井中制備2300-2500ppm的硼酸用于對燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉及其它水池充水。

當(dāng)機(jī)組到達(dá)MCS模式后，可通過壓空回收一列安噴系統(tǒng)的硼酸，換料水箱水位上升約7cm，此時需防止換料水箱液位過高導(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)倉艙充滿水，這些硼水來自換料水箱及裝載井。為執(zhí)行換料小車水下試驗(yàn)，首先通過裝載井（總?cè)莘e230m?）將轉(zhuǎn)運(yùn)倉（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。由于裝載井的體積比燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉的容積略小，又為堆內(nèi)構(gòu)件池補(bǔ)水1m，燃料轉(zhuǎn)運(yùn)倉無法通過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），對應(yīng)的換料水箱下降至約8.2m。在控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)脫扣期間將硼回收系統(tǒng)中儲槽的硼酸補(bǔ)充至換料水箱，對換料水箱補(bǔ)水時需考慮以下幾點(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，建議通過硼回收系統(tǒng)中儲槽向換料水箱補(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)倉充水至需求水位，避免占用主線時間。當(dāng)控制棒驅(qū)動機(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?，此時換料水箱水位將上升至約10m。

機(jī)組上行過程中，需要對一回路的各個系統(tǒng)管道及各個容器進(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，此時運(yùn)行技術(shù)規(guī)范對換料水箱的容積需≥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、動排氣的過程中需密切關(guān)注換料水箱的水位，液位低時及時進(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)

通過對整個大修過程中換料水箱液位變化的具體分析，使我們對大修期間換料水箱的液位變化有了更直觀的認(rèn)識，鑒于其與運(yùn)行技術(shù)規(guī)范緊密相連，需要我們在各個模式對換料水箱所需維持的液位范圍有一個明確的認(rèn)識，才能確保大修工作的順利開展。

參考文獻(xiàn)：

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[2]PTR反應(yīng)堆換料水池和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)手冊000版[S].

2013.

作者簡介：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。