蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統蒸汽管道凝水影響分析

張玉龍+賴建永+任云+曹思民+劉文靜

【摘 要】田灣核電站擴建工程5、6號機組新增了蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統（PRS）作為嚴重事故預防與緩解措施，蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統的管道與主蒸汽管道相連，在應急余熱排出冷卻器入口處設置了一個U型水封，水封前的蒸汽管道敷設保溫層，水封及下游部分管道不敷設保溫層。機組運行期間，蒸汽在水封處冷凝，以避免蒸汽進入冷卻器，從而減少蒸汽的熱量損失。但考慮到保溫層的散熱，長期運行期間會有少量的蒸汽冷凝成水，如果這部分水回流到主蒸汽管道中，則會增大汽輪機入口的蒸汽濕度。本文計算分析了PRS系統蒸汽管道產生的凝結水，并評價了其對蒸汽發生器含濕量的影響。

【關鍵詞】田灣核電站擴建工程5、6號機組；二次側非能動冷卻系統（PRS）；蒸汽發生器；含濕量

0 前言

蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統（PRS）為壓水堆核電廠嚴重事故預防與緩解措施，在發生全廠斷電事故疊加輔助給水系統汽動泵系列失效事故，和全部喪失給水事故工況下，在不超過冷卻劑壓力邊界設計條件的前提下，通過蒸汽發生器以非能動的方式導出堆芯衰變熱及反應堆冷卻劑系統各設備的顯熱至環境最終熱阱，實現事故后的緩解作用。

每個環路的蒸汽發生器二次側都設置一個非能動冷卻系列。每個系列包括一臺應急余熱排出冷卻器以及必要的閥門、管道和儀表。三個系列共用一臺冷凝水箱。對于每個PRS系列（以1號系列為例，流程示意圖見圖1），蒸汽管線在安全殼外與主蒸汽管道相連，蒸汽管線上設置一臺常開的隔離閥（PRS101VV）。蒸汽管線的另一端在經過一個U形水封后連接應急余熱排出冷卻器入口封頭的接管嘴，應急余熱排出冷卻器布置在冷凝水箱底部，要求在整個機組運行期間（包括PRS投入運行期間），該冷卻器都浸泡在水中，不允許裸露。冷凝水管道連接應急余熱排出冷卻器下封頭接管嘴，并在管道上設置兩臺并聯的隔離閥。冷凝水管線的另一端貫穿安全殼后接入輔助給水管道止回閥，通過輔助給水管道返回蒸汽發生器二次側。

1 問題簡述

田灣核電站擴建工程5、6號機組新增了蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統（PRS）作為嚴重事故預防與緩解措施，二次側非能動冷卻系統的管道與主蒸汽管道相連，在應急余熱排出冷卻器入口處設置了一個U型水封，水封前的蒸汽管道敷設保溫層，水封及下游部分管道不敷設保溫層。機組運行期間，蒸汽在水封處冷凝，以避免蒸汽進入冷卻器，從而減少蒸汽的熱量損失。但考慮到保溫層的散熱，長期運行期間會有少量的蒸汽冷凝成水，如果這部分水回流到主蒸汽管道中，則會增大汽輪機入口的蒸汽濕度。由于布置原因，田灣核電站擴建工程5、6號機組二次側非能動冷卻器布置在停堆用更衣室廠房（ET）頂部，導致PRS系統蒸汽管道較長，且大部分管道暴露在廠房外部的大氣環境中。考慮到田灣廠址冬天的氣溫較低，PRS系統蒸汽管道由于散熱而導致管道中的飽和蒸汽凝結成水；由于汽輪機對入口蒸汽的含濕量有嚴格要求，因此有必要對PRS系統蒸汽管道中的凝結水進行計算，評估其是否對汽輪機入口蒸汽的含濕量有影響。

2 計算

2.1 基本假設

假設U型水封、應急余熱排出冷卻器及下游管道與環境處于熱平衡狀態，無散熱，僅考慮二次側非能動冷卻系統U型水封前蒸汽管道保溫層表面散熱全部用作蒸汽冷凝，并假設所有冷凝水全部進入主蒸汽流。

2.2 計算輸入

3 結論

蒸汽發生器出口蒸汽含濕量設計要求為≤0.25%，而根據以往M310機組的調試數據，該蒸汽發生器的實際出口蒸汽含濕量約為0.1%，故蒸汽發生器二次側非能動冷卻系統（PRS）蒸汽管道由于管道散熱而產生的濕度增加（0.003%）對汽輪機的影響可以忽略不計。

【參考文獻】

[1]國核安發[2012]98號 福島事故后核電廠改進行動通用技術要求（試行），2012[S].

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