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        核電廠核取樣系統(tǒng)取樣屏蔽橋不適用問題分析和處理

        2021-03-13 07:03:34宋奎奎
        中國(guó)核電 2021年1期
        關(guān)鍵詞:針形福清手套

        宋奎奎,曹 剛

        (福建福清核電有限公司,福建 福清 350318)

        1 屏蔽橋取樣裝置背景介紹

        核電廠核取樣系統(tǒng)(REN)事故后取樣管線的作用在于保證能從主回路2、3號(hào)環(huán)路抽取事故后樣品,并從安全殼噴淋系統(tǒng)的A、B系列抽取事故后樣品,用于LOCA事故狀態(tài)下主系統(tǒng)放射性的檢測(cè),為堆芯損傷評(píng)價(jià)提供放射性依據(jù),可以直觀的反饋放射性核素的增長(zhǎng)情況。因此,必須保證事故后取樣管線的可用性和操作簡(jiǎn)易性。

        屏蔽橋作為事故后取樣管線的取樣裝置,起到了在REN手套箱內(nèi)連接管線并提供取樣針口的重要作用。連接的暢通性和取樣的便利性是它最關(guān)鍵的兩個(gè)屬性[1]。

        圖1 福清核電在役屏蔽橋[2]Fig.1 Shielded bridge in service[2]1—離合手柄;2—鉛屏蔽罩;3—不銹鋼內(nèi)橋身;4—螺栓;5—螺母;6—墊圈;7—針型接頭與屏蔽罩空隙

        2 福清核電目前屏蔽橋的使用現(xiàn)狀

        以單臺(tái)機(jī)組為例,共有4條事故后取樣管線需要使用屏蔽橋進(jìn)行取樣,分別為:

        1)1RCP二環(huán)事故后取樣管線;2)1RCP三環(huán)事故后取樣管線;3)EAS001RF下游事故后取樣管線;4)EAS002RF下游事故后取樣管線。

        在進(jìn)行定期試驗(yàn)事故后取樣管線驗(yàn)證時(shí),正常情況下,完全可以在1 h之內(nèi)完成。但現(xiàn)實(shí)情況中,事故后取樣管線驗(yàn)證經(jīng)常耗時(shí)良久。

        當(dāng)前福建福清核電廠屏蔽橋使用方式為:打開對(duì)應(yīng)閥門→單手提起屏蔽橋?qū)?zhǔn)針形母頭按下接通→離合手柄彈起→使用注射器取樣→雙手按下離合手柄→拔出屏蔽橋→關(guān)閉對(duì)應(yīng)閥門。

        表1 使用此裝置存在的問題與原因Table 1 Problems and causes of using this device

        2.1 屏蔽橋鏈接困難現(xiàn)象及其原因

        屏蔽橋處于手套箱中,人員操作需單手拿著屏蔽橋?qū)?zhǔn)母頭按下,接通閥門。人員操作時(shí)經(jīng)常存在屏蔽橋連接困難、連接不穩(wěn)固得現(xiàn)象。

        不合理因素主要有以下幾點(diǎn):

        (1)鉛屏蔽橋本身較沉重

        該裝置為鉛材料,重量約為5 kg,人員操作時(shí)需穿戴手套箱,單手水平伸直手臂,保持平穩(wěn)對(duì)準(zhǔn)接頭按下。

        (2)裝置固定不精準(zhǔn)

        如圖2所示,隨著使用年限增加,屏蔽橋鉛屏蔽罩使用過程中被磨損,出現(xiàn)錯(cuò)位難以完全閉合。

        圖2 屏蔽橋針形接頭Fig.2 Needle connector of the shield bridge

        針形接頭無法固定在圓心位置。反而由于不規(guī)則鉛體的阻礙,接頭不能完全與母頭對(duì)接。

        (3)操作輻射風(fēng)險(xiǎn)較大

        手套箱內(nèi)壁距離玻璃面板約0.7 m,人員單手通過手套箱接通閥門,存在面部貼在玻璃面板的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)人員輻射防護(hù)不利。

        2.2 自動(dòng)跳閥現(xiàn)象及其原因查找

        在事故后管線驗(yàn)證試驗(yàn)中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)安全殼內(nèi)隔離閥 REN102 VP壓力閥門跳閥,試驗(yàn)被迫中斷。原因:驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),隨著屏蔽橋內(nèi)部流體流量增加,換熱器REN002RF出口壓力 REN012 LP數(shù)值≥報(bào)警值0.9 MPa,由于管道聯(lián)通,換熱器REN002RF出口壓力高REN002SP信號(hào)觸發(fā),觸發(fā)保護(hù)邏輯導(dǎo)致REN102 VP跳閥。

        化學(xué)人員將屏蔽橋解體之后,發(fā)現(xiàn)屏蔽橋針形接頭流通口直徑約1 mm(如圖3)。

        圖3 針形接頭流通口Fig.3 The needle connector flow port

        屏蔽橋內(nèi)部流通管徑過小,導(dǎo)致在實(shí)操中調(diào)節(jié)流量時(shí),流體經(jīng)過屏蔽橋時(shí)流速會(huì)顯著增加,管徑壓力波動(dòng)較大。

        2.3 屏蔽橋堵塞現(xiàn)象及其原因

        化學(xué)人員在實(shí)際使用過程中,經(jīng)常發(fā)生屏蔽橋堵塞的現(xiàn)象(見圖4、圖5)。

        圖4 橋身流體流通口Fig.4 Bridge fluid flow port

        圖5 針型接頭流通口必須與橋身流通口完全對(duì)接Fig.5 Needle joint flow port must be fully connected with the bridge flow port

        原因:在使用過程中,橋身流通口與針形接頭1 mm內(nèi)孔會(huì)發(fā)生偏移,導(dǎo)致屏蔽橋堵塞。

        3 問題處理措施

        為徹底消除2.1節(jié)所述的屏蔽橋不適用現(xiàn)象,消除因屏蔽橋連接困難,屏蔽橋內(nèi)部流通裝置不合理而造成的影響。考慮到屏蔽橋?yàn)檫M(jìn)口裝置,造價(jià)昂貴。從降本增效的角度考慮,計(jì)劃將屏蔽橋進(jìn)行如圖6所示改造。

        圖6 俯視圖Fig.6 Vertical view

        如圖6所示,取樣裝置為一個(gè)四通不銹鋼管,5個(gè)端口向下連有針形接頭,針形接頭與鋼管利用螺紋對(duì)接。此裝置可固定在取樣母頭上,由于內(nèi)部互相聯(lián)通,在進(jìn)行取樣時(shí),只需要開關(guān)對(duì)應(yīng)的閥門,用注射器在取樣點(diǎn)取樣即可,無需任何連接操作。取樣口如圖7所示。

        圖7 西南視圖Fig.7 Southwest view

        在四通不銹鋼管中,向上引出一根取樣管線,如圖7所示,在取樣點(diǎn)端頭,利用帶針孔的螺帽封閉,螺帽內(nèi)襯硅膠墊片,保證旋緊時(shí)樣品不會(huì)流出。此管線需要穿過上方鉛板,留有一小部分端口即可。

        如圖8所示,利用中部帶有小孔的鉛板,可以達(dá)到全封閉式的輻射防護(hù)效果,對(duì)于人員安全有足夠的保障。同時(shí),改造后裝置具備以下優(yōu)點(diǎn):

        圖8 三維視圖Fig.8 3D view

        改造后優(yōu)點(diǎn)1:

        裝置可固定在閥門母頭上。化學(xué)人員在取樣時(shí),只需拿著注射器對(duì)準(zhǔn)取樣即可,操作方便快捷。既避免了屏蔽橋連接困難的問題,同時(shí)也保障了人員在操作時(shí)可以遠(yuǎn)離手套箱玻璃面板,保證人員安全。

        改造后優(yōu)點(diǎn)2:

        裝置流體流通順暢。避免了屏蔽橋取樣時(shí)由于流體壓力過大而導(dǎo)致的跳閥現(xiàn)象,同時(shí)也避免了屏蔽橋內(nèi)部堵塞情況。

        改造后優(yōu)點(diǎn)3:

        在特殊事故后工況下,人員穿戴鉛衣鉛手套,操作原有屏蔽橋會(huì)更加困難,導(dǎo)致人員長(zhǎng)時(shí)間處于高放射性環(huán)境中。改造后裝置無需人員連接操作,可直接進(jìn)行取樣。

        改造后優(yōu)點(diǎn)4:

        原裝置造價(jià)幾十萬元,且使用數(shù)年后由于磕碰磨損難以使用。改造后裝置極大延長(zhǎng)使用壽命,減少維修和更換的費(fèi)用。且本身為不銹鋼管道加一塊鉛板,造價(jià)低廉。對(duì)于降本增效極為有益。

        4 總結(jié)

        REN事故后取樣屏蔽橋不適用問題,經(jīng)一系列因素分析最終確定根源為屏蔽橋連接方式與內(nèi)部流通裝置不適用導(dǎo)致,通過對(duì)取樣裝置進(jìn)行改造,降低了成本,提高了使用成效。

        其次,該問題的發(fā)現(xiàn)也為同類型機(jī)組屏蔽橋分析和處理提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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