核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故處理策略分析

摘 ?要：在核電廠的設(shè)計基準事故當(dāng)中，蒸汽發(fā)生器屬于事故高發(fā)環(huán)節(jié)，其中傳熱管道破裂事故的發(fā)生率最高，其會直接影響整個反應(yīng)器的控制以及堆芯冷卻處理以及放射性包容等控制工作效果。對此，為了進一步提高核電廠安全穩(wěn)定運行效益，本文簡要分析核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故處理策略，希望可以為相關(guān)工作者提供幫助。

關(guān)鍵詞：核電廠;蒸汽發(fā)生器;傳熱管破裂;事故處理

引言

蒸汽發(fā)生器的傳熱管破裂事故主要是指蒸汽發(fā)生器在傳熱管運行過程中，雙端剪切型斷裂的事故。蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故的發(fā)生和其他設(shè)計基準事故相比而言，具備更加突出的特殊性與復(fù)雜性。蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故的發(fā)生特征主要在于兩個方面，一方面是蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故可能旁通安全殼。破損的蒸汽發(fā)生器可能會導(dǎo)致滿溢問題，此時會導(dǎo)致二次側(cè)大氣釋放閥或安全閥打開，此時旁通安全殼、此時放射性物質(zhì)會直接排放到大氣當(dāng)中。另一方面近些年蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故的發(fā)生頻率會有明顯的提升，這也促使這一事故成為核電廠的處理重點。對此，探討核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故處理策略具備顯著實踐性價值。

1.蒸汽發(fā)生器

蒸汽發(fā)生器屬于核電廠的重要樞紐設(shè)備，其主要工作流程是通過傳遞回路的熱量提供給二回路，從而實現(xiàn)對二回路當(dāng)中蒸汽驅(qū)動汽輪機發(fā)電的目的，發(fā)熱管屬于兩個回路的交界，交界位置出現(xiàn)破損是會導(dǎo)致放射性物質(zhì)出現(xiàn)泄漏，從而引發(fā)安全事故。當(dāng)前比較普遍的核電廠蒸汽發(fā)射器的傳熱管降質(zhì)類型主要是以二回路應(yīng)力腐蝕開裂、以及高周疲勞等[1]。

對于回路應(yīng)力腐蝕性開裂問題而言其主要是因為不銹鋼當(dāng)中環(huán)境高溫、低氧硼水而導(dǎo)致的開裂，材料當(dāng)中的鉻含量減少，此時材料的抗腐蝕性能下降從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。在具體工作中發(fā)現(xiàn)，回路應(yīng)力腐蝕的開裂問題主要部位在于雜質(zhì)堆積以及傳熱管支撐板方面。在二次回路的應(yīng)力腐蝕方面，開裂部位主要是因為晶間應(yīng)力腐蝕與開裂問題為主。二回路腐蝕開裂屬于比較常見的一種腐蝕問題，二回路應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生主要是通過雜志腐蝕物的濃度問題而引發(fā)的，低濃度的雜質(zhì)會隨著管道、換熱器的腐蝕而進入到給水系統(tǒng)中，此時水體當(dāng)中的磷酸鹽物質(zhì)會導(dǎo)致傳熱管形成腐蝕。在預(yù)測分析期間，堿性環(huán)境之下會導(dǎo)致二次回路的晶間腐蝕，晶間腐蝕的開裂發(fā)生比較廣泛。在高周疲勞方面，比較普遍的疲勞失效主要是因為高振幅度和地疲勞強度的結(jié)合因素而導(dǎo)致，因為防震條的支撐效果較差或者是震蕩期間存在高頻率的再循環(huán)流動問題，導(dǎo)致蒸汽發(fā)生器出現(xiàn)振動，這一些都是引發(fā)疲勞強度下降的主要原因。對此，高周疲勞失效一般會發(fā)生在管凹痕或者是磨損痕跡當(dāng)中。

2.核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故處理策略

2.1事故探測和診斷

為了盡早的探測出核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故并快速的發(fā)現(xiàn)故障傳熱管，需要采取多種探測技術(shù)結(jié)合的方式進行處理。判斷方式主要是以發(fā)熱管的排污放射性檢測、主蒸汽系統(tǒng)的出口N16放射性探測以及凝汽器的真空系統(tǒng)放射性探測[2]。在核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故發(fā)生之后，運動人員需要嚴格落實關(guān)于放射性物質(zhì)的不可控原則。根據(jù)相應(yīng)的規(guī)章進行操作，促使機組可以達到安全停堆的效果。在識別破損發(fā)熱管時需要及時進行隔離處理。對于完好的發(fā)熱管在冷卻后恢復(fù)過冷度，之后應(yīng)用穩(wěn)壓器噴淋降低壓力，促使其和被隔離的破損發(fā)熱管可以保持相同壓力，終止坡口泄漏問題。按照一回路水裝量與過冷度等問題應(yīng)當(dāng)及時停止高壓安注泵，并切換到上充狀態(tài)。

2.2事故處理措施

在出現(xiàn)核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故之后，操作人員需要及時進行干預(yù)并確保其達到一個安全停堆的狀態(tài)。在加以人為干預(yù)的同時，可能會因為人員的失誤性操作或其他的問題導(dǎo)致事故的惡化。在降壓速度過慢時可能會導(dǎo)致總泄漏量的提高，減少一回路并向二回路泄漏時，此時會因為平衡一回路與二回路的壓力，需要在事故初期盡可能降低壓力[3]。假設(shè)降壓過程中操作人員為了維持反應(yīng)堆的標準狀態(tài)限制，此時會導(dǎo)致壓力平衡所需時間的延長，從而引發(fā)總泄漏增加顯現(xiàn)，并促使一回路的水過度的喪失。在具體的泄漏控制工作中，操作人員需要優(yōu)先做好壓力降低操作。并結(jié)合完好的發(fā)熱管以56℃/h的速度給一回路降溫。

在雙汽腔方面會導(dǎo)致震蕩與波動方面，在核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故處理方面需要應(yīng)用傳熱管給故障的發(fā)熱管進行降壓處理，因為故障的發(fā)熱管當(dāng)中水屬于飽和的水與蒸汽，此時和一回路連通時會導(dǎo)致一回路成為穩(wěn)壓器，此時便會成為雙汽腔現(xiàn)象。在排空故障發(fā)熱管的同時，在故障發(fā)熱管的液位下降到U型管束同時，因為一回路水和故障發(fā)熱管水的溫度相差較大，此時水位每次下降都會導(dǎo)致管束周邊的蒸汽冷凝，這也是導(dǎo)致故障發(fā)熱管水位提升的主要原因。這一種情況不僅會導(dǎo)致降壓難度提升，還會導(dǎo)致回路壓力與水位出現(xiàn)復(fù)雜震蕩與波動，所以需要應(yīng)用有效措施控制震蕩的問題。對于破裂的發(fā)熱管降壓方面需要借助傳熱管排污方式實現(xiàn)，因為發(fā)熱管的窄量程范圍下降在60mm左右。對此，在窄量程范圍內(nèi)需要提升傳熱管排污，并加快降壓的速度。在離開窄量程下降的同時，需要盡可能減少排污流量，管束在裸露的情況下，蒸汽冷凝會導(dǎo)致故障傳熱管的壓力提升，此時便需要調(diào)整排污速率并促使降壓速率維持在1.5MPa/h左右。

對于故障傳熱管的主蒸汽安全閥而言，核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂發(fā)生之后可以應(yīng)用傳熱管排污流量的控制方式實現(xiàn)故障傳熱管的水位與壓力控制，在控制效果不佳的同時，會導(dǎo)致主蒸汽系統(tǒng)安全閥開啟，此時相當(dāng)于傳熱管出現(xiàn)二次坡口。因為一回路水從故障傳熱管當(dāng)中可以傳遞，此時換料水箱的水使用完成之后安全殼的地坑當(dāng)中會表現(xiàn)出無水現(xiàn)象，此時會導(dǎo)致低壓安全泵損壞問題的發(fā)生，從而失去安全灌注的功能。在安全閥卡開方面，需要操作人員做好有效措施進行處理。另外，如果主蒸汽的安全閥處于卡開狀態(tài)，此時安注泵在失效之前可以按照U1規(guī)程落實回路的降溫降壓處理，并盡可能維持回路的壓力平衡，規(guī)避冷卻劑的喪失并保障堆芯的安全性。

3.結(jié)語

綜上所述，核電廠的設(shè)計應(yīng)用了比較先進的探測方式，同時也編制了比較完善的事故處理規(guī)章制度，借助操作人員的規(guī)范化處理方式可以有效提高事故處理效果，降低事故的危害。但是因為核堆的局限性，在處理蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故過程中，需要由操作人員通過主動干預(yù)措施促使機組達到一個相對安全的狀態(tài)。在今后，需要進一步提高對于蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故的研究，尤其是對事故處理難點的研究，操作人員應(yīng)當(dāng)全面掌握蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故的發(fā)生原因以及處理的細節(jié)技巧，從容應(yīng)對，從而提高機組的綜合使用效果。

參考文獻

[1]? 崔軍，鮑杰，時維立.核電廠傳熱管破裂后防止蒸汽發(fā)生器滿溢的研究[J].核安全，2019，31（4）：34-35.

[2]? 姜乃斌.淺析SONGS核蒸汽發(fā)生器傳熱管磨穿事故[C]//2018年全國固體力學(xué)學(xué)術(shù)會議.0.

[3]? 李洋龍.失去核島B列48V直流電源疊加蒸汽發(fā)生器傳熱管小泄漏事故分析[J].核科學(xué)與工程，2019，14（4）：233-234.