AP1000非能動堆芯冷卻系統沖洗方案及改進

王超俊　顏真

摘 要：AP1000非能動堆芯冷卻系統的沖洗是調試階段重要過程，文章通過分析該系統的沖洗過程，提出改進意見，對后續機組提高沖洗效率有指導意義。

關鍵詞：AP1000非能動堆芯；冷卻系統；沖洗方案

引言

非能動堆芯冷卻系統作為三代核電AP1000獨有的安全系統，其安裝調試沒有先例可循，調試前期的沖洗過程對于該系統在后續調試及運行階段順利發揮功能具有重要影響。

1 系統簡介

非能動堆芯冷卻系統由一個內置換料水箱、一個內置換料水箱熱交換器、兩個堆芯補水箱、兩個安注箱、兩個鼓泡器、五個PH值調節籃、一個閥門實驗盤及相關的閥門、管道及儀表組成。

其執行的安全有關功能為：（1）反應堆冷卻劑系統應急補給和硼化；（2）安全注射；（3）應急堆芯衰變熱排出；（4）事故后安全殼pH值控制；（5）氮氣供應管線安全殼隔離。

2 系統沖洗過程

非能動堆芯冷卻系統的沖洗按照編制的系統沖洗規程分為若干不同沖洗路徑進行，主要分為閥門實驗盤、安注管線、內置換料水箱相關管線、氮氣供氣管線、冷凝水收集管線。

2.1 閥門實驗盤

閥門實驗盤作為最先移交調試的設備，首先進行系統沖洗。水源按程序要求由上游化容系統提供，下游廢液系統接收沖洗用水。沖洗前由于上下游系統無法具備供水及疏水條件，遂制定臨時沖洗方案，安裝臨時措施由核島內除鹽水輸送系統直接供應沖洗用水，并通過臨時措施向核島外疏水。沖洗過程中通過控制除鹽水閥門進行流量控制。依次打開閥門實驗盤上各閥門進行沖洗。

2.2 安注管線

安注管線主要分為安注箱A/B兩列安注管線，堆芯補水箱A/B兩列安注管線，內置換料水箱A/B兩列安注管線。盡管以上安注管線均在末端匯合后由兩個注入管線接口進入反應堆壓力容器，但并不同時進行沖洗，沖洗順序由建安移交對應箱體設備前后而定。

安注箱A/B兩列的沖洗為加壓沖洗，由于安注箱頂部標高略低于反應堆壓力容器法蘭面，故無法通過重力進行沖洗。使用化容系統補水管線通過閥門實驗盤向安注箱注水，由于液位計暫不可用，由臨時透明塑料軟管監視水位，并將安注箱與核島內壓縮空氣系統相連，水位達標后，向安注箱加壓。通過開啟安注管線電動閥向反應堆壓力容器排水。盡管可同時進行沖洗，加壓沖洗安注箱A&B的出口母管不應同時進行，以避免RV發生溢流。一列沖洗完畢后由壓力容器內臨時潛水泵及時排水以便另一列沖洗。

由于堆芯補水箱底部標高高于反應堆壓力容器法蘭面，故堆芯補水箱A/B兩列的沖洗為重力沖洗，通過使用化容系統補水管線通過閥門實驗盤向堆芯補水箱注水，由于液位計暫不可用，由臨時透明塑料軟管監視水位。重力沖洗過程中，要注意箱體排氣口通暢，以免由于頂部出現真空而無法排水。由于堆芯補水箱容積較大，所以必須依次沖洗，以避免RV發生溢流。一列沖洗完畢后由壓力容器內臨時潛水泵及時排水以便另一列沖洗。

內置換料水箱A/B兩列注入管線采取高壓水槍沖洗，由爆破閥安裝位置向兩端沖洗。采用內窺鏡目視檢查方式確認清潔度。

2.3 內置換料水箱及相關管線沖洗

內置換料水箱溢流管線至安全殼地坑沖洗采用臨時水源供水，持續監測地坑水位。若沖洗期間地坑水位沒有升高則立即停止沖洗，防止沖洗用水倒流到其他系統。由于溢流管線在內置換料水箱內且位置較高，故最佳時間為安裝內置換料水箱排氣蓋板之前，或在沖洗之前拆除相應排氣蓋板，由操作平臺附近除鹽水系統接入水源。沖洗前盡量排空地坑使地坑由足夠空間容納大量沖洗用水，由于地坑水質在調試期間難以控制，故采用內窺鏡目視檢查方法進行清潔度確認。

凝水回流槽至內置換料水箱沖洗采用核島內除鹽水進行沖洗。凝水回流槽由于開口向上無保護，故沖洗前務必目視檢查，去除槽內及連接盒內垃圾，防止管線堵塞。

內置換料水箱內壁及地面均為不銹鋼制，采取人工擦拭及高壓水槍沖方式直到滿足清潔度驗收標準。不可達區域需搭設腳手架進行沖洗作業。內置換料水箱內工作較多，作業面較大，連接系統較多，應合理安排沖洗時間，務必確認可能在沖洗期間向內置換料水箱引入沖洗水或導致內置換料水箱污染的路徑已經完成沖洗，避免重復工作。

2.4 安注箱氮氣供氣管線

安注箱氮氣供氣管線先于氮氣供應系統移交，故需增加臨時管道及閥門作為邊界。供氣管線采用壓縮空氣進行吹掃。使用臨時閥門連接廠用壓縮空氣，臨時壓力表監測供氣壓力，壓力達標后依次打開閥門進行吹掃，向容器（包括安注箱A&B等）方向吹掃相應管線時，在容器內使用試驗擦布或靶牌取樣進行清潔度驗證。容器應該是敞口的，以確保人員安全和避免容器超壓。

2.5 冷凝水收集管線 （環吊環梁頂部、底部以及安全殼內部加強筋）

冷凝水收集管線為環繞安全殼的鋼制水槽，敞口向上，建安及調試期間易容納大量垃圾，清潔度控制需由建安單位配合進行，沖洗前需委托建安單位對水槽進行清潔并敷設三防布，沖洗與流道實驗可同時進行，使用輕質PVC管將沖洗母管水源引至環吊梁區域，通過臨時閥門控制。沖洗期間，及時進行排水，發現環梁或者凝水 回流槽即將溢流時，應立即停止臨時泵。確認清潔度滿足后，繼續執行預運行試驗。

3 改進及建議

（1）系統分包移交順序影響系統沖洗過程，在進度壓力下必須先移交先沖洗，這就導致系統無法在相對完整情況下進行沖洗，必須安裝大量臨時措施，后續機組應合理考慮沖洗邏輯，若干包整體移交后組織沖洗工作，減少臨時措施的使用，提高沖洗效率。（2）臨時措施的預制應督促建安在系統移交前完成，由調試隊組織對臨時措施進行質量檢查，重點檢查焊縫質量及管道閥門承壓等級，提高臨時措施質量。（3）通過化容系統向堆芯補水箱，安注箱補水速度過慢，導致沖洗準備過程大大延長，應制作臨時人孔蓋并開口，通過臨時人孔向箱體補水，提高補水速度，縮短工期。（4）內置換料水箱沖洗安排盡量靠后，待水箱內所有工作和相連系統沖洗結束后進行沖洗，內置換料水箱沖洗工作量大，難度高，用水量大，本著節約高效的原則，沖洗工作應一次完成，避免返工。（5）冷凝水收集管線沖洗工作跑水風險較高，應注意設備及人員防護，避開施工高峰期，采用更精確的流量控制方式，降低實驗風險。

4 結束語

AP1000系統設計先進，空間布置緊湊，系統沖洗工作容易遇到臨時措施安裝空間不足，沖洗水源不易引入，清潔度檢查困難等問題，建安施工與調試工作交叉進行，造成沖洗工作難以瞻前顧后，滴水不漏。這就要求調試工作者本著嚴謹科學的態度，合理安排調試工期，完善沖洗邏輯，使系統沖洗工作合理有序展開。文章對AP1000機組獨有系統非能動堆芯冷卻系統的沖洗進行經驗總結，提出改進方法，為后續相同及類似機組的系統沖洗起到借鑒意義。

參考文獻

[1]孫漢虹.第三代核電技術[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]林誠格，郁祖盛.非能動安全先進壓水堆核電技術[M].北京；原子能出版社，2010.