核電站穩壓器安全閥隔間綜合布置設計研究

彭國勝

摘 要：穩壓器安全閥組是實現壓水堆核電站一回路壓力保護功能的關鍵設備，裝置在穩壓器頂部隔間，該隔間具有空間小、物項多、活動多的特點，因此，有必要對穩壓器安全閥隔間的物項及其在各階段的活動進行梳理，以便對此空間進行統籌規劃，進行合理的綜合布置設計，保障穩壓器的一回路壓力保護功能實現。

關鍵詞：核電站；穩壓器；安全閥隔間；綜合布置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.181

0 引言

穩壓器是對壓水堆核電站一回路壓力進行控制和超壓保護的重要設備，主要功能包括壓力控制、壓力保護、作為一回路冷卻劑的緩沖箱來補償冷卻劑系統水容積的變化、在啟堆時使冷卻劑系統升壓和停堆時使冷卻劑系統降壓。壓力保護功能依靠安裝在穩壓器頂部安全閥隔間內幾組不同開關閾值的安全閥組來實現，該閥組是用來保證反應堆冷卻劑系統及其相連管道和設備安全的關鍵設備[1]。

本文旨在統籌考慮穩壓器安全閥隔間內各影響因素，提出穩壓器安全閥隔間綜合布置設計方法，保障穩壓器一回路壓力保護功能的實現。

1 CPR1000項目穩壓器安全閥隔間綜合布置

CPR1000穩壓器安全閥隔間內，主要布置物項為：3組安全閥組及其接管、穩壓器頂部噴淋接管、排氣及取樣接管和上封頭側部人孔。

3組安全閥組通過U形管與穩壓器連接，形成閥前水封，閥后匯集到排放集管，排放集管支承生根在穩壓器本體上部專設支耳上。穩壓器噴淋管道布置在設備頂部，排氣及取樣接管通過上部鋼平臺后接至隔壁隔間。

穩壓器正上方樓板為混凝土蓋板結構，且側墻設有開孔，在需要時打開頂部蓋板，通過環吊或臨時吊具實現隔間內物項的引入和引出。穩壓器安全閥隔間還布置有有相應的儀表管線、電纜橋架和風管，以及為各物項活動設置的鋼平臺和人員通道。

2 EPR項目穩壓器安全閥隔間綜合布置

EPR穩壓器安全閥隔間引入引出的物項與CPR1000類似，主要為穩壓器本體、安全閥組及其他閥門、穩壓器人孔蓋等。為保障各物項的順利運輸吊裝，在隔間頂部設置活動蓋板。

EPR穩壓器安全閥隔間設置一個門，通向外部環形空間（二次屏蔽墻與內殼之間區域）平臺，保證人員通行。

3 穩壓器安全閥隔間綜合布置分析

相對于二代核電CPR1000堆型，三代核電站EPR穩壓器上部設計：噴淋管嘴未設置在上封頭、增加了一個專設嚴重事故卸壓管嘴，并再分為兩列嚴重事故卸壓閥組、增加了一條抽真空管線。EPR增設的嚴重事故卸壓閥用于防止高壓熔堆，安全閥僅用于一回路的熱態和冷態的超壓保護，提高了系統的安全性。

EPR穩壓器安全閥隔間布置物項較多，綜合布置難度更大。因此，本文主要基于EPR來分析穩壓器安全閥隔間的綜合布置，包括穩壓器的平面定位、方位定位、其他物項布置及相關活動空間規劃。

（1）穩壓器平面定位。方案設計階段，穩壓器隔間邊界已確定，需確定穩壓器中心相對穩壓器隔間的平面定位，該定位要遵循布置設計原則，保證管道、閥門、支撐的安裝和檢修空間，以及人員的通行空間。經分析，穩壓器平面定位布置設計主要約束條件為：

1）根據管道布置設計原則，保證穩壓器卸壓排放盤管軸線與墻壁之間的距離。

2）EPR穩壓器頂部設置兩層平臺，上部為混凝土平臺，用于安全閥和嚴重事故卸壓閥等物項的操作活動；下層為鋼平臺，用于該區域管嘴、管道及保溫層等物項的操作活動。混凝土和鋼平臺的通行寬度和高度應滿足人員通行要求。

3）隔間內閥門的要有足夠的操作空間。

4）平臺邊界的確定，應保證人員、物項的通道尺寸和保溫層拆裝空間。

5）特殊管道的布置需求，主要考慮管道的水力性能。EPR穩壓器通過倒U形嚴重事故卸壓排放管連接兩列嚴重事故卸壓閥，根據其水力性能計算，該倒U形管一般采用大彎曲半徑連接，該管段所占長度較大，是影響平面定位、方位定位的一個重要因素。

根據上述主要影響因素，通過在隔間范圍內放樣可基本確定穩壓器中心在穩壓器隔間內的平面定位。

（2）穩壓器方位定位。本文穩壓器方位定位指穩壓器頂部關鍵接口的方位定位，主要為人孔和嚴重事故卸壓排放管嘴，涉及后續穩壓器本體的結構設計。

CPR1000穩壓器位于上封頭斜上方，需考慮其方位所對方位是否有足夠空間進行相關操作活動。EPR穩壓器人孔位于上封頭頂部正中，不需考慮其方位，但需保證其上部的操作空間。

EPR穩壓器上部的嚴重事故卸壓排放接管長度較長，為保證有足夠的布置空間，也需確定其在隔間合適的方位。

（3）相關活動空間。在安裝、在役檢查、運維等階段，穩壓器安全閥隔間內均有相關活動，經分析，主要活動為：

1）安裝活動：穩壓器、安全閥、嚴重事故卸壓閥等引入安裝。

2）在役檢查：上封頭與筒體連接焊縫的內部RT檢查、人孔與上封頭連接焊縫的外部UT檢查；人孔螺孔之間韌帶區的外部UT檢查；排氣接管連接焊縫的外部RT檢查、卸壓排放管連接焊縫的外部RT檢查、噴淋接管連接焊縫的外部RT檢查、各接管與安全端異種金屬焊縫的外部PT和RT檢查、從穩壓器人孔進入的內部TV檢查[2]。

3）運維活動：穩壓器、安全閥、嚴重事故卸壓閥及穩壓器人孔蓋等大件維修活動，以及各物項的引出、引入更換活動。

穩壓器安全閥隔間綜合布置設計需根據各活動的對象、工具和人員具體需求考慮這些活動的物項通道、人員通道和操作空間，合理規劃操作平臺的標高和范圍，實現物項和人員的可達性、便利性，進一步實現人員盡量低的輻照。

（4）其他物項布置原則。方案設計階段，穩壓器安全閥隔間內的其他工藝管道、通風、電氣、儀控等物項布置需統籌考慮整個廠房的規劃，并按照相關規范進行規劃。

4 結論

基于CPR1000和EPR穩壓器安全閥隔間對比及對EPR穩壓器安全閥隔間的綜合布置設計的深度分析，梳理了隔間內布置物項、主要活動及活動空間需求，提出了穩壓器安全閥隔間綜合布置設計方法。

參考文獻：

[1]蘇林森.900MW壓水堆核電站系統與設備[M].北京：原子能出版社，2007.

[2]國家核安全局.HAD 103/07核電廠在役檢查[M].北京：中國法制出版社，1988.