淺談停冷預熱方式的改進

蔣昊君

【摘 要】停冷系統是重要的反應堆輔助系統，既執行冷卻、輸送換料水等常規功能，也執行低壓安注等安全功能。停冷預熱是每次換料大修的常規操作，但是比較難達到理想的預熱效果，本文探討停冷預熱方式的改進，希望能夠更好的保護設備，使設備處于良好的狀態。

【關鍵詞】停堆冷卻系統；停冷熱交換器；預熱

1 停堆冷卻系統簡介

1.1 系統組成

停冷系統由二個并列的系列組成。每個系列單獨完成所承擔的任務。每個系列由一臺停冷泵，一臺停冷交換器和相連的管道閥門、儀表組成。

停冷泵的吸入水源可分別來自反應堆冷卻劑系統熱段、換料水箱和安全殼地坑，停冷泵將水送至熱交換器，在那里可由停冷熱交換器殼側流過的設冷水加以冷卻。停冷熱交換器有一條旁路管。通過停冷熱交換器出口閥和旁路閥，可調節通過熱交換器的流量。停冷熱交換器在噴淋再循環工況時，由安全殼噴淋系統使用。

停冷泵出口另有一路可流向高壓安注系統。它的作用是在安注再循環工況時，停冷泵擔任高壓安注泵的前置泵，以滿足高壓安注泵的吸入壓頭要求。

停冷系統的出口管與反應堆冷卻劑系統熱段，冷段均相連，以實現分別向冷端和熱端注射。

在停冷泵系統出口管上另有一路大流量試驗管線，主要在大流量試驗和換料水池排水時使用。

去化容系統下泄管線的低壓下泄通道也接在停冷泵的出口管上，而凈化后的回水管則在泵入口管上。

1.2 系統功能

1.2.1 基本功能

（1）余熱排出

在反應堆正常冷停堆的第二階段（4B階段），停堆冷卻系統以可控的速率導出反應堆的余熱和反應堆冷卻劑系統的顯熱，使反應堆冷卻劑的溫度降到冷停堆溫度或換料停堆溫度，并保持這個溫度到反應堆重新啟動。

（2）輸送換料水

在更換燃料期間，停堆冷卻系統將換料水箱中的含硼水輸送到換料水池。換料結束后，再將換料水池中的含硼水送回到換料水箱。

（3）啟、停堆時循環凈化反應堆冷卻劑

在啟、停堆期間，本系統能持續循環反應堆冷卻劑，并提供低壓下泄到化學和容積控制系統。通過化容系統的凈化床將反應堆冷卻劑進行凈化，直至本系統退出運行。

1.2.2 安全功能

停堆冷卻系統是一個專設安全設施。其功能為：

在主蒸汽管破裂情況下，使反應堆冷停堆。

在反應堆失水事故時，本系統作為低壓安全注射系統。

在反應堆冷停堆時（水實體階段），本系統通過其入口安全閥為主系統提供超壓保護。

在長時間的失水事故中，停冷熱交換器提供給安全殼噴淋系統使用，冷卻再循環地坑水。

系統設有二只安全閥，對本系統提供超壓保護，閥門整定值為45kgf/cm2。

2 停冷預熱的重要性

2.1 停冷熱交換器簡介

本文主要介紹停冷熱交換器的預熱方法，因此先介紹一下停冷熱交換器。停冷卻熱交換器是停冷系統的主要設備之一。其主要功能是在反應堆冷停堆的第二階段提供一種導出堆芯剩余發熱和冷卻電站的能力。從Ⅰ、Ⅱ環路熱段來的堆冷卻劑由停堆冷卻泵送至停冷熱交換器，將熱量傳給設備冷卻水，冷卻后的堆冷卻劑再返回Ⅰ、Ⅱ環路冷段，流經堆芯吸收余熱后再進入停冷熱交換器冷卻，形成循環回路，不斷使主系統降溫。

停冷熱交換器為核安全2級壓力容器，抗地震I類設備。每臺熱交換器導出50%的堆芯余熱。熱交換器殼側設計壓力為0.98Mpa，實際工作壓力為0.83MPa；管側設計壓力為3.92MPa，實際工作壓力約為2.94Mpa；最高工作溫度殼側為100℃，管側180℃。工作介質，殼側是設冷水，管側是含硼水或含0.75%NaOH的硼水，殼側設計流量405m3/h，管側設計流量450m3/h。

2.2 停冷泵軸密封簡介

在導流體、泵蓋和葉輪上，分別裝有更換的密封環，密封環用較小的徑向間隙以減小泄漏量。軸封由于泵進出口壓力高，軸向力大，故采用平衡型機械密封。機械密封由靜環、崐動環、推環、彈簧座、O型圈等組成。動環采用石墨浸銻、靜環用SiC，密封環泄漏的水，通過動、靜環徑向密封，軸向由O型圈密封，泄漏的介質由引漏管引漏。

2.3 停冷預熱的重要性

停冷系統流過的流體為帶放射性的主冷卻劑，若由于投停冷時，預熱不充分，對停冷熱交換器和停冷泵軸密封處造成較大的熱沖擊，導致主冷卻劑外漏，造成不必要的放射性污染，對現場值班員人身安全造成巨大威脅，同時可能影響大修的總體劑量控制。停冷系統作為專設安全設施，若出現泄漏等缺陷，需要檢修，將導致電站無法升模式，影響大修進度。

2.4 曾經出現過的相關缺陷

我廠曾多次出現過相關缺陷，下面列舉部分：

（1）停冷熱交換器A一次側法蘭處有漏水

（2）停冷泵B S08-01B軸法蘭連接處滲漏

（3）停冷泵A托架與泵蓋密封處有泄漏

3 停冷預熱的改進方法

3.1 停冷系統現有預熱方式介紹

3.1.1 停冷系統流程見圖

3.1.2 現有預熱方式

我廠現有的停冷系統預熱方式（來自停堆冷卻系統運行規程）：

3.1.3 現有預熱方式存在的問題

由于V08-08和V08-09調節性能不好，不能精確的調整冷卻流量和旁路流量，很難控制預熱速率，無法滿足停冷熱交換器入口溫度上升速率≤50℃/h的要求。停冷預熱達不到預期的效果，對設備造成較大的熱沖擊，可能導致主冷卻劑通過停冷交換器法蘭處和停冷泵軸密封處泄漏，造成放射性污染。

3.2 C-2調試期間停冷預熱方法介紹

下面介紹一下在參加C-2（巴基斯坦恰希瑪核電廠二號機組）調試期間采用的停冷系統預熱方式，此方法取得了較好的效果。

首先介紹一下秦山一廠320MW機組與C-2的停冷系統的區別：C-2的RHRS系統的SRH-V12閥無自保持功能，可以在主控室手動控制其開度，手/自動方式切換均在主控制完成；我廠的V08-12閥由于有自保持功能，因此只有全開/全關兩個位置，該閥有“就地”和“主控”兩種控制方式，切換開關設置在就地。系統的其它的運行方式和參數基本一致。

具體的預熱方式如下所述：

（1）將停冷泵小流量回流閥置手動打開，啟動停冷泵，確認運行正常。

（2）熱交換器旁路閥（08閥）保持一定開度，09閥保持關閉，冷段注入閥04閥打開，注意控制停冷泵出口流量。由于停冷熱交換器的設冷水流量為405m3/h左右，冷卻能力很強，且SRH-V34閥與停冷泵的運行有聯鎖，泵啟動就開該閥，因此可以認為該階段經小流量回來的基本上是“冷水”，該股冷水與來自主系統熱段的“熱水”（約180℃）混合后，分為兩路：一路經旁路閥進入主系統冷段；另一路經停冷熱交換器冷卻后，經小流量回流至停冷泵入口。這樣可以通過控制這兩股水的流量變化，達到逐步預熱的目的。

（3）逐漸開大08閥，使回流的冷水流量逐漸減少，熱交換器入口逐漸升溫。當08閥的開度無法繼續開大（防止停冷泵超流量）時，逐漸關小12閥，在12閥完全關閉之前，開出09閥，保持一定開度，保證有足夠流量的熱水流經停冷熱交換器，這樣停冷熱交換器預熱就完成了。如果沒有這部分熱水流量，停冷熱交換器入口溫度會迅速下降，前功盡棄。

3.3 我廠停冷系統預熱可以采用的方法

我廠雖然與C-2的停冷系統略有區別，但是仍然可以借鑒C-2的停冷預熱方法。具體過程如下：

（1）V08-12切“就地”控制，確認小流量回流閥為開，啟動停冷泵，確認泵運行正常。此時V08-08閥、V08-04閥和V08-09閥均關閉。

（2）開V08-04閥，微開V08-08閥，確認停冷熱交換器入口溫度逐漸上升，閥門開度以保證停冷熱交換器入口溫度保持適宜的上升趨勢為依據，這樣便開始預熱停冷熱交換器及旁路管線。觀察停冷熱交換器入口溫度上升趨勢，若趨勢變緩或者停止，則繼續開大V08-08閥，以保證預熱速率，通過這種方式至少可以將停冷熱交換器入口溫度預熱到130℃，并且易于控制。再視實際情況決定是否打開V08-09閥（若僅依靠開大08閥，到后期停冷熱交換器入口溫度無法再上升時，就需要將V08-09閥開出一定開度，確保預熱的最后階段能繼續進行）。整個預熱過程中要注意控制停冷泵出口流量不要超過450m3/h。

（3）停冷熱交換器預熱完成后，將V08-12閥切“主控”，確認其自動關閉，然后通過控制V08-08和V08-09閥的開度來控制主系統的降溫速率。

4 總結和展望

運行人員作為核電廠的主人，始終將安全放在第一位，通過不斷地完善運行操作、細化運行規程，減少人因失誤，來確保電廠的安全；同時也保證了效益、保護了人員、設備的安全。

【參考文獻】

[1]秦山核電廠最終安全分析報告.

[2]停堆冷卻系統運行規程.

[3]秦山核電廠停堆冷卻系統設計說明書.

[4]秦山核電廠一回路系統流程圖.

[責任編輯：朱麗娜]