降溫降壓期間主系統參數控制

付海龍 張旭 黃炎

【摘 要】核電廠換料大修主系統降溫降壓期間，要頻繁的控制主系統的溫度、壓力、水裝量、硼濃度的變化以滿足電廠對于主系統工況的需求。通過對電廠降溫降壓期間水裝量、主系統溫度、壓力、硼濃度控制方式進行分析并加以優化，來為換料大修降溫降壓系統控制提供參考。

【關鍵詞】水裝量;硼濃度;大修降溫降壓

中圖分類號： TQ522.16文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）03-0153-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.064

RCS Parameter Control During Cooling and Pressure Downing

FU Hai-long ZHANG Xu HUANG Yan

（CNNO Operationa Department 1.Haiyan Zhejiang Prov.）

【Abstract】The nuclear power plant refueling outage during the primary system to coolingand pressure downing，to frequent the main system to control the temperature and pressure changes，the amount of water loaded，the boron concentration of the power plant for the primary system to meet the needs of working conditions.By volume of water loaded during the cooling and pressure downing of the plant，the main system temperature，pressure，control boron concentration was analyzed and optimized to the cooling and pressure downing of the refueling outage control system for reference.

【Key words】Water loading capacity;Boron concentration;Overhaul and pressure downing

0 引言

核電廠換料大修是一項極其復雜的工作，涉及到各個系統、工作之間的配合。在核島降溫降壓期間，要頻繁控制主系統溫度、壓力、水裝量、硼濃度以滿足電廠對于主系統工況的需求。對一回路主系統各參數變化量事先做出預估和評價，可以對降溫降壓期間的主系統水裝量及硼濃度控制提供參考。

1 降溫降壓期間主系統各參數控制方式

核電廠大修前，需按照P-T運行曲線降溫降壓，同時要兼顧上充下泄的配合控制主系統水裝量并按照電廠模式變化的需要調整主系統硼濃度。秦山核電廠《大修綜合規程》規定主系統降溫速度為10℃/h，為保證主系統參數在規定的P-T線附近，因此降壓的速率也是固定的。溫度的變化會帶來水裝量的變化，通過調節上充、下泄流量保證主系統水裝量。按照規程規定降溫期間下泄流量控制在19t/h，通過計算出當前主系統的水裝量、主系統目標水裝量、達到目標水裝量的預期時間，即可得出主系統在降溫降壓過程中的上充、下泄流量的大致控制范圍。

此外，降溫降壓期間還需保證系統的硼濃度不同模式狀態下的要求，因此在調節上充下泄流量期間也要進行硼濃度調節。秦山核電廠的硼濃度調節主要利用兩個硼酸貯存箱中的濃硼酸（7000ppm）和硼濃度低于10ppm的除鹽水利用上充管道注入主系統來調節。

2 主系統由熱停堆到消氣腔水裝量的變化

通過計算出主系統在各節點時受平均溫度影響的水裝量變化，就可以為上充、下泄的調節提供參考，指導運行。熱態零功率下主系統平均溫度為280℃，中間停堆B的起始溫度為180℃，各溫度狀態下主系統內的水裝量受密度變化影響也同樣變化很大。下面僅就主系統在280℃、15.2MPa與180℃、2.94MPa兩個節點的水裝量變化做分析計算：

主系統熱停堆時，平均溫度280℃，壓力15.2MPa，主冷卻劑平均的密度為？籽1，假設除PZR以外設備管道中冷卻劑的密度？籽11，PZR中冷卻劑密度為？籽12;PZR中的冷卻劑為15.2MPa的飽和水，在15.2MPa下的飽和水比容v=0.0016672m3/kg，因此？籽12=1/v=599.8kg/m3。

在模式3及以下階段，主系統發熱量比較低，因此冷熱段溫差不大，在計算主系統的密度時，忽略冷熱段的溫差對密度的影響，此處及以下計算系統密度均以平均溫度計算。即模式3時主系統為平均溫度280℃，壓力15.2MPa，此時主系統比容v11=0.0013087m3/kg，？籽11=1/v11=764.1kg/m3。

V11：根據表一，我廠300MW機組額定功率水容積為147m3，一回路總容積165m3，而根據最終安全分析報告中“滿功率時，正常運行的水容積是自由容積的50%。低功率時，容器內的水容積按比例減少。”因此V11=130m3。

V12：根據穩壓器水位控制曲線（圖二），零功率PZR液位為3.7M，穩壓器內徑為2100mm，因此其內截面積為S=？仔r2=3.46m2，即零功率穩壓器水空間體積V12=滿功率穩壓器水空間體積-S（5.4-3.7）=17.5-5.882=11.62m3。

3 降溫降壓時水位、硼濃度控制

根據秦山核電廠《大修綜合規程》主系統處于280℃熱停堆平臺時穩壓器的液位已經控制穩定在5m，降溫至180℃穩壓器液位會保持在8m直到穩壓器準備開始消氣腔。待停冷系統預熱完畢投入后，穩壓器消氣腔，主系統繼續降溫降壓。從主系統280℃至93℃水裝量變化如下：

3.1 降溫降壓期間上充下泄流量分析

根據表二：主系統280℃、穩壓器液位5m，主系統的水裝量為109t;主系統180℃、穩壓器液位8m時，主系統水裝量為138.45t;因此這一階段主系統水裝量變化為29.45t。按照總計10小時降溫降壓時間，平均每小時的凈上充流量為2.945t/h。主泵軸封水平均流量2.1t/h，軸封泄漏流流量0.8t/h，因此通過主泵軸封水平均凈流入主系統2.6t/h。規程規定降溫降壓過程中下泄流量盡量保持在19t/h，因此上充流量需控制在19+（2.945-2.6）=19.345t/h。由于離心上充泵出口小流量為7t/h，想保證在下泄流量保持為19t/h時使穩壓器水位上升，就需要關閉離心上沖泵小流量閥V02-230，否則離心上充泵出口流量會超過其額定流量25t/h。

3.2 主系統硼化至2000ppm

主系統280℃、穩壓器5m時，主系統已經硼化至冷態無氙硼濃度，R14大修時冷態無氙硼濃度為611ppm左右，規程要求降溫至180℃、穩壓器穩壓器液位上升至8m的同時，繼續硼化至硼濃度2000ppm。如果此時補充至主系統的主冷卻劑均由7200ppm的硼酸構成，可計算當穩壓器液位升至8m時，主系統硼濃度為2012.5ppm。可見在穩壓器上充至8m時，如果完全補給7200ppm的濃硼酸，主系統硼濃度可以達到2000ppm左右。需要注意的是，此種計算的前提是V02-101并不切至硼回。

3.3 主系統繼續硼化至2400ppm

當停冷系統預熱完畢，穩壓器準備消氣腔，如消氣腔前穩壓器液位在8m、硼濃度為2000ppm，在消氣腔時共需需要凈上充流量為7m3即5.78t，假設凈上充均為7200ppm的濃硼酸，下泄流全部經容控箱后回到主系統即V02-101不切換至硼回暫存箱，可以計算出在消氣腔后，主系統硼濃度約為2220.8ppm。規程規定主系統溫度達到93℃前硼濃度需達到2400ppm，如表二，主系統水裝量由180℃至93℃需要增加14.65t。如上充均采用7200ppm濃硼酸來補償主系統水裝量的收縮，主系統至93℃時硼濃度可達2678.7ppm，因此降溫時需要注意及時根據主系統硼濃度調整上充流中的補水流量。

4 建議--停冷系統預熱

停冷系統預熱過程中由于停冷熱交換器設冷水側會自動連鎖投入，停冷泵小流量返回管線位于停冷熱交換器下游（如圖三），因此當停冷預熱時設冷水會冷卻小流量管線的水，設冷水額定流量405t/h，冷卻能力很強，因此可以認為該階段經小流量回來的水基本上是“冷水”，會導致主系統溫度下降。主系統溫度的下降勢必會導致體積收縮，消氣腔時需要上充更多的冷卻劑、需要更多的時間，溫度下降也會導致主系統壓力的下降，影響系統壓力控制的穩定性，增加系統控制難度。

建議在停冷系統預熱時當經過停冷熱交換器旁路閥V08-08流量大于120t/h后，將V08-12至就地控制，后手動點動逐漸關小，關小V08-12的同時開大V08-09閥，使其有一定的開度來預熱停冷熱交換器。這樣做既可以預熱停冷熱交換器入口、出口管線，又不至于使主系統溫度降低過多，有利于主系統壓力、溫度的穩定。

【參考文獻】

[1]中核核電運行管理有限公司一廠運行規程《大修綜合規程》.

[2]《秦山核電廠最終安全分析報告》.

[3]《核電廠停止------從100%額定功率至冷停堆》.