壓水堆核電站蒸發器二次側技術規范要求分析及應用

余俊杰

摘要：蒸汽發生器二次側作為壓水堆核電站一、二回路的接口，是核安全第三道屏障的延伸，屬于放射性防護屏障之一。其檢修工作安排必須嚴格按照《核電廠運行技術規范》要求執行。本文通過對技術規范蒸汽發生器可用性要求及放射性物質屏蔽要求兩方面進行論述蒸發器二次側檢修工作需遵循的規則及應用。

關鍵詞：核電;蒸汽發生器;二次側;窗口

引言

壓水堆核電站主要由核蒸汽供應系統（一回路）、汽輪發電機系統（二回路）及其他輔助系統組成。冷卻劑在堆芯吸收核燃料裂變釋放的熱能后，通過蒸汽發生器把熱量傳遞給二回路產生蒸汽，然后進入汽輪機做功，帶動發電機發電[1]。

蒸汽發生器作為連接一回路與二回路的設備，在一、二回路之間構成防止放射性外泄的第二道防護屏障。由于冷卻劑受輻照后活化以及少量燃料包殼可能破損泄漏，流經堆芯的一回路冷卻劑具有放射性，而壓水堆核電站二回路設備不應受到放射性污染，因此蒸汽發生器的管板和倒U形管是反應堆冷卻劑壓力邊界的組成部分，屬于第二道放射性防護屏障之一[2]。

蒸汽發生器二次側作為放射性防護屏障之一，其檢修工作安排除了要滿足技術規范對蒸汽發生器可用性的要求外，還需滿足技術規范對放射性物質屏蔽的要求，這就要求計劃管理人員分析掌握其檢修工作窗口安排的原則。

蒸汽發生器可用性要求

蒸汽發生器的可用性定義

當滿足以下條件時，蒸汽發生器是可用的[3]：

—蒸汽發生器水位調節和控制在窄量程范圍內;

—ASG（輔助給水系統）可以給該蒸汽發生器供水;

—相關的GCT（汽機旁路系統）大氣排放系統可用。

各運行模式蒸汽發生器可用性要求

（1）RP模式（反應堆功率運行模式）

三臺蒸汽發生器包括其寬量程水位計必須可用。

在每臺蒸汽發生器上的GCT大氣旁路系統必須可用。

VVP（主蒸汽系統）主蒸汽隔離閥及其旁路閥的自動和手動關閉功能可用或關閉。

每條主蒸汽管線上的VVP安全閥必須可用。

ASG系統除了除氣器部分都必須可用。

（2）NS/SG模式（蒸汽發生器冷卻正常停堆模式）

三臺蒸汽發生器及其寬量程水位計必須可用。

每臺蒸汽發生器上的GCT_a排放管線必須可用。

VVP主隔離閥和它們的旁路閥可用：即閥門關閉，或可自動和手動關閉。

ASG系統（不包括除氣器）必須可用。

I0（不可用）條款：三個蒸汽發生器，至少一臺蒸汽發生器上存在超過三個安全閥不可用，則記錄I01，8小時內機組開始向NS/RRA模式后撤。

（3）NS/RRA模式（RRA冷卻正常停堆模式，RRA：余熱排出系統）

兩臺蒸汽發生器及其寬量程水位計可用。

當一回路溫度低于90℃，且次臨界48小時后，只要求一臺蒸汽發生器及其寬量程水位計可用。

與可用蒸汽發生器相連的GCT大氣回路可用。

一臺ASG電動泵與汽動泵可向蒸汽發生器供水。

當一回路溫度大于90℃時，VVP主汽門及其旁路門關閉或可自動或手動關閉。

I0條款：在所需的蒸汽發生器上，至少一臺蒸汽發生器上存在超過五個安全閥不可用，則記錄I01，檢修必須在3天內完成。

（4）MCS模式（維修停堆模式）：

一回路處于微開狀態：一臺蒸汽發生器及其寬量程水位計必須可用;

一回路處于關閉狀態：反應堆次臨界少于2天，要求兩臺蒸汽發生器及其寬量程水位計可用。

與可用蒸汽發生器相關的GCT_a必須可用。

ASG汽動給水泵和一臺ASG電動泵必須可用，以保證向可用蒸汽發生器供水。

（5）MCS模式大開口后

不要求可用。

放射性物質屏蔽要求

為了保證安全殼作為第三道安全屏障的功能不受到損害，貫穿安全殼殼體的管道系統必需有適當設施，以便在發生事故時接到安全殼隔離信號后能將安全殼隔離，這些設施組成了安全殼隔離系統。安全殼隔離系統主要由各種貫穿件、隔離閥和相應管道組成。

蒸汽發生器二次側，包括APG（蒸汽發生器排污系統）、ARE（主給水流量控制系統）、ASG、REN（核取樣系統）二回路側和SIR（化學試劑注射系統）、VVP貫穿件，視為非安全殼隔離系統部分，但視為第三道屏障的延伸。實際上，在安全殼內這些系統是密閉的，并且在安全殼內這些系統的外殼本身就構成了第三道屏障的延伸。在SGTR（蒸汽發生器傳熱管破裂）事故中，它們防止一回路水流到二回路[4]。

（1）RP、NS/SG、NS/RRA模式

所有安全殼隔離系統的手動閥，都必須處于關閉狀態，所裝的盲板處于所要求的位置。

所有安全殼隔離系統的自動閥都必須處于隨時可關閉或關閉狀態。

（2）MCS模式

傳送一回路冷卻劑的安全殼貫穿件或直接與安全殼大氣相連接的流體的安全殼貫穿件（包括，當蒸汽發生器二次側與安全殼大氣相通時，二次側的APG，ARE，ASG，REN，SIR及VVP系統）必須至少有一個隔離閥關閉，或者在需要時兩個隔離閥是可關閉的。

打開壓力容器頂蓋期間和卸料前一回路充分打開階段，蒸汽發生器的二次側（觀察孔、人孔、疏水和排氣）應關閉，因為此時一旦發生事故安全殼內壓力的上升很快，堆芯發生裸露的時間很短。

一回路關閉或微開期間，考慮到一回路仍是完整的，一回路失冷不會引起蒸汽釋放到安全殼，為了進行蒸汽發生器二次側的工作，第三道屏障的延伸（到安全殼外逆止閥下游的隔離閥）可以接受。

（3）RCS模式裝卸料期間

輸送一回路流體或直接與安全殼大氣接觸的流體的安全殼貫穿件（包括二次側APG、ARE、ASG、REN、SIR系統及二次側向安全殼大氣開口的每臺蒸發器的VVP管線、以及反應堆水池必要的凈化/過濾回路和燃料傳輸管）應至少通過一個隔離裝置而隔離（逆止閥除外。可能情況下借助于一合適的臨時設施），或安全殼隔離的兩個隔離裝置能保證關閉功能處于可用狀態。

在RCS模式下，蒸汽發生器內部與安全殼大氣連通時，第三道屏障可延伸到安全殼外逆止閥下游的隔離閥。

（4）RCS模式非裝卸料期間、RCD模式無要求。

總結

蒸汽發生器隔離窗口安排

（1）NS/RRA模式，可以隔離一臺蒸汽發生器，但蒸發器水位低低信號為跳堆信號，因此第一臺蒸汽發生器的隔離排空安排在MCS模式停堆開關打開后;

（2）一回路溫度<90℃且次臨界后48H或MCS的小開口，可以隔離第二臺蒸汽發生器;

（3）MCS大開口后，可以隔離第三臺蒸汽發生器。

蒸汽發生器開口檢修工作窗口安排

（4）RCS模式非裝卸料期間及RCD模式，蒸汽發生器安全殼內外可以同時進行開口檢修，其余模式安全殼內外開口工作均需錯開;

（5）MCS模式一回路大口階段，蒸汽發生器安全殼內禁止進行開口工作。

參考文獻

[1]壓水堆與沸水堆的區別[Z].上海：上海市經濟和信息化委員會，2013.

[2]賀禹，濮繼龍等.900MW壓水堆核電站系統與設備[M].北京：原子能出版社，2004.7.

[3]鄭忠發.大亞灣核電廠運行技術規范[Z].深圳：大亞灣核電運營管理有限公司，2020.

[4]鄭忠發.大亞灣核電廠運行技術規范解釋[Z].深圳：大亞灣核電運營管理有限公司，2020.