PRS系統蒸汽管道隔離閥泄漏率計算分析

曹思民　張玉龍　賴建永　任云　黃偉　李海穎

【摘 要】田灣核電廠5&6號機組作為M310改進機型，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蒸汽管道與主蒸汽管道相連，凝水管道與輔助給水系統管道相連。在開展布置工作時發現，發現蒸汽管線非常長，若PRS系統蒸汽管線與主蒸汽管線之間的隔離閥常開，會對PRS系統的正常運行造成影響，因此考慮將PRS系統蒸汽隔離閥的狀態由常開變換為常關。將PRS系統蒸汽隔離閥更改為常關后，需要考慮蒸汽隔離閥的質量泄漏率以此對后續的隔離閥后定期排水做出要求。

【關鍵詞】田灣核電廠5、6號機組；二次側非能動冷卻系統（PRS）；蒸汽隔離閥；泄漏率

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。圖1給出了PRS系統蒸汽管道隔離閥常關情況下系統流程圖。

圖1 PRS系統流程圖

PRS系統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。PRS系統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關的隔離閥（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蒸汽隔離閥上游管道與主蒸汽管道相連，壓力與溫度應與主蒸汽系統一致，壓力為6.89MPa.g，溫度為283℃。蒸汽管道隔離閥下游溫度與壓力為常溫常壓，需要考慮蒸汽管道隔離閥的質量泄漏率。

蒸汽管道隔離閥為閘閥，現閥門生產廠家已經對該閥門做了泄漏率試驗。試驗中閥門上游壓力為7.92MPa.g，下游壓力為大氣壓，試驗介質為水，通過試驗得到閥門每毫米的公稱直徑的體積泄漏率的最高為0.1m3/h。將隔離閥試驗于蒸汽管道隔離閥運行環境對比，可知試驗采用的閥門上下游壓差高于實際情況，對蒸汽管道隔離閥泄漏率的計算適用。

由于PRS蒸汽隔離閥閘閥泄漏率試驗所采用的介質為水，而正常運行環境為蒸汽，而試驗得到的最大泄漏率為體積泄漏率。由于閥后為常溫，且經過閥門的降壓，則泄漏至閥后介質都將變為液態水。因此需要計算閥后泄漏介質在常溫常壓下的體積。

2 計算

2.1 基本假設

不考慮蒸汽隔離閥后溫度與壓力的變化，以及通過閥瓣冷凝的液滴泄漏到閥門下游。

2.2 計算輸入

3 結論

對蒸汽發生器二次側非能動冷卻（PRS）系統蒸汽管道隔離閥采用常關狀態時，閘閥的泄漏率進行了計算。在計算時閥門上游介質為蒸汽，下游介質為水，得到閥后泄漏的水的體積流量為0.668×10-6m3/h。通過計算得到的泄漏流量，可計算出閥后管道定期排水的周期。

【參考文獻】

[1]張玉龍，賴建永，任云，曹思民，劉文靜.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[J].科技視界，2016（13）：143.

[責任編輯：田吉捷]