【摘要】本文通過對國內(nèi)某核電站機(jī)組實(shí)施排氣疏水系統(tǒng)罐體排水管路增加U型水封改造項(xiàng)目進(jìn)行介紹，對項(xiàng)目進(jìn)行的相應(yīng)原因分析并提出相關(guān)的處理方案，希望通過本次原因分析和改造能對其他同類型的機(jī)組改進(jìn)起到借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】排氣疏水;排水管路;U型水封

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.19.097

根據(jù)某核電廠組經(jīng)驗(yàn)反饋，巡檢發(fā)現(xiàn)某機(jī)組安全殼壓力自D日開始緩慢下降，下降速率約為0.5kPa/24h。經(jīng)專業(yè)處計(jì)算表明，D日起反應(yīng)堆廠房正向泄漏率大于5Nm?/h，根據(jù)運(yùn)行技術(shù)規(guī)范記第一組I0。D+1日運(yùn)行人員在未發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在第一組I0的情況下進(jìn)行了臨界操作，違反相關(guān)要求。D+4日專業(yè)處關(guān)閉系統(tǒng)某控制閥門后，安全殼泄漏率恢復(fù)正常。

1、原因分析

通過對事件中專業(yè)處關(guān)閉的閥門至上游管路入口的設(shè)備和管線分析排查，考慮到某逆止閥A可能存在關(guān)閉不嚴(yán)的情況，經(jīng)過對該閥門解體檢修發(fā)現(xiàn)存在少量細(xì)小碎渣，影響閥門密封性。D+4日，在閥門下游加裝U型管水封后安全殼泄漏故障消除。技術(shù)分析最終認(rèn)為該機(jī)組安全殼壓力異常下降的直接原因是D日系統(tǒng)潛水泵啟動(dòng)后，前述逆止閥A未關(guān)嚴(yán)水封失去，導(dǎo)致安全殼內(nèi)氣體經(jīng)該管線流出安全殼。

閥門A屬于升降式止回閥，依靠介質(zhì)本身流動(dòng)而自動(dòng)開、閉閥瓣，用來防止介質(zhì)倒流的閥門。止回閥屬于一種自動(dòng)閥門，其主要作用是防止介質(zhì)倒流、防止泵及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，以及容器介質(zhì)的泄放。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過系統(tǒng)壓的輔助系統(tǒng)提供補(bǔ)給的管路上。止回閥主要分為旋啟式止回閥與升降式止回閥。升降式止回閥具有結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作可靠，維修方便等特點(diǎn)。當(dāng)介質(zhì)由閥體入口進(jìn)入閥體，介質(zhì)的壓力作用在閥瓣上產(chǎn)生向上的推力，當(dāng)介質(zhì)推力大于閥瓣的重力和彈簧壓力時(shí)，閥門打開，當(dāng)介質(zhì)反向流入閥體時(shí)，產(chǎn)生對閥座的壓力使向下的，無法打開閥門。

閥門A流程簡圖如下，設(shè)計(jì)上用于潛水泵啟泵停止后形成水封，使安全殼內(nèi)氣體與殼外隔絕，但潛水泵的再循環(huán)管線僅焊接在系統(tǒng)罐體上的接頭上，未深入到液面以下，故當(dāng)閥門A逆止閥密封不嚴(yán)，水封慢慢失去時(shí)，安全殼內(nèi)氣體由潛水泵的再循環(huán)管線通過閥門A，經(jīng)排氣疏水系統(tǒng)工藝排水匯流管至核輔助廠房的通用污水坑，流出安全殼，造成系統(tǒng)罐體排水管路安全殼內(nèi)外氣空間貫通，第三道安全屏障被旁路。

該電站6臺(tái)機(jī)組采用的閥門A相關(guān)管線設(shè)計(jì)與存在此問題的核電廠一致，同樣存在系統(tǒng)罐體排水管路安全殼內(nèi)外氣空間貫通，第三道安全屏障被旁路的風(fēng)險(xiǎn)。此風(fēng)險(xiǎn)存在的根本原因?yàn)殚y門A可靠性低，無法充分保證形成水封，安全殼的密封性得不到保障，故需進(jìn)行改造來充分保證形成水封，以保障安全殼密封性。

2、改造方案

2.1改造方案1

閥門A密封不嚴(yán)主要是由于有細(xì)小碎渣存在，改造方案可在閥門A閥門上游加裝過濾網(wǎng)。所在管線為安全NC級，無抗震要求的2"不銹鋼無縫管線。根據(jù)系統(tǒng)要求方案具有可行性。

2.2改造方案2

風(fēng)險(xiǎn)存在的根本原因?yàn)殚y門A可靠性低，無法充分保證形成水封，改造方案可在閥門A與閥門B閥門之間加裝一個(gè)和閥門A相同類型的逆止閥，起到雙保險(xiǎn)作用。

2.3改造方案3

閥門A所在管線為安全NC級，無抗震要求的2"不銹鋼無縫管。改造方案為在閥門A下游加裝U型管水封，以彌補(bǔ)閥門A逆止閥密封不嚴(yán)導(dǎo)致水封失去的缺陷。

3、方案分析

3.1改造方案1

在閥門A閥門上游加裝過濾網(wǎng)，可以直接過濾掉工藝排水箱內(nèi)細(xì)小碎渣通過潛水泵泵排到閥門A閥門的細(xì)小碎渣。這樣能夠保護(hù)閥門A閥門及下游閥門在即使有碎渣的情況，能夠保持原有功能正常使用。對原管道設(shè)計(jì)和布置改動(dòng)較小，且施工難度小。

3.2改造方案2

在閥門A與閥門B閥門之間加裝一個(gè)和閥門A相同類型的逆止閥，可以在閥門A逆止閥失去作用情況下，還有下一道水密封環(huán)境。增一個(gè)閥門具有改造施工方便，設(shè)計(jì)工作量小等特點(diǎn)，但雙逆止閥管路結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)兩個(gè)逆止閥同時(shí)失效情況出現(xiàn)。

3.3改造方案3

加裝U型管水封參考其他核電廠機(jī)組的改造方案，對原管道設(shè)計(jì)和布置改動(dòng)較小，且施工難度小，改造不增加任何設(shè)備，對運(yùn)行和維修均無影響。改造分別在事件所在電廠機(jī)組黃區(qū)房間進(jìn)行，改造時(shí)需切割潛水泵下游的管道，有較高的環(huán)境劑量風(fēng)險(xiǎn)和內(nèi)污染風(fēng)險(xiǎn)，需按照輻射防護(hù)指引進(jìn)行防護(hù)。

4、處理方案

根據(jù)實(shí)際情況，系統(tǒng)罐體主要來源于主泵軸封水、一回路滲漏水回收。查閱以往閥門A檢修記錄，從未發(fā)現(xiàn)過碎渣。執(zhí)行安全殼泄漏率試驗(yàn)時(shí)，開關(guān)閥門，沒有產(chǎn)生任何影響。根據(jù)上述方案分析的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選擇在機(jī)組閥門A下游加裝U型管水封。

考慮反應(yīng)堆正常功率運(yùn)行時(shí)，安全殼內(nèi)大氣壓力由安全殼大氣監(jiān)測系統(tǒng)微掃氣子系統(tǒng)保持在[-0.04bar，+0.06bar]相對壓力范圍內(nèi)，故U型管水封的立管高度設(shè)計(jì)應(yīng)大于600mm，考慮一定裕量，設(shè)計(jì)U型管立管高度為700mm，水平管長度200mm。當(dāng)潛水泵啟泵停止后，U型管處于滿水狀態(tài)，左右立管內(nèi)水高均700mm，當(dāng)安全殼內(nèi)大氣相對壓力為+0.06bar時(shí)，右立管水高100mm，左立管水高700mm，減少600mm水量，當(dāng)安全殼內(nèi)大氣相對壓力為-0.04bar時(shí)，右立管水高600mm，左立管水高200mm，水量不減少，這樣，當(dāng)安全殼內(nèi)大氣壓力繼續(xù)[-0.04bar，+0.06bar]相對壓力范圍內(nèi)時(shí)，U型管水封內(nèi)將維持至少1000mm的總水量，充分保障安全殼的密封性。

結(jié)語：

系統(tǒng)罐體排水管路具有安全殼內(nèi)外氣空間貫通風(fēng)險(xiǎn)原因分析和處理這一問題是電站原始設(shè)計(jì)就根本沒有考慮到的問題，屬于設(shè)計(jì)缺陷。經(jīng)過分析與研究，目前關(guān)于這個(gè)問題處理措施以增加U型水封改造為主。但是具體針對不同電站系統(tǒng)罐體排水管路改造時(shí)，還必須針對管路所在的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)、現(xiàn)場安裝的相對空間位置、管路在各種工況下需要執(zhí)行的功能等進(jìn)行具體的分析，以選擇適合于該項(xiàng)目的最佳方案。而新設(shè)計(jì)的核電站則應(yīng)考慮通過合理布置、閥門選型等其他手段從根本上杜絕系統(tǒng)罐體排水管路具有安全殼內(nèi)外氣空間貫通風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生，以確保核電站的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]《系統(tǒng)罐體排水管路增加U型水封改造》詳細(xì)設(shè)計(jì)文件

[2]法國電力公司和法馬通公司，法國900MWe壓水堆核電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造規(guī)則RCC-P，1991

作者簡介：

鄒建（1985.11-），性別：男，民族：漢，籍貫：四川眉山，學(xué)歷：本科，現(xiàn)有職稱：中級工程師，研究方向：機(jī)電工程改造、工程造價(jià)。