應急堆芯冷卻系統高壓水箱覆蓋氣體壓力異常的原因分析及應對措施

王寅

摘要：? ?本文結合秦山第三核電廠應急堆芯冷卻系統的運行實踐，針對應急堆芯冷卻系統高壓水箱覆蓋氣體壓力異常變化的原因進行分析，提出對于高壓水箱覆蓋氣體壓力異常變化的處理措施，對于正常運行期間運行人員對高壓水箱覆蓋氣體壓力異常變化如何響應有一定的借鑒意義。

關鍵詞：應急堆芯冷卻系統;覆蓋氣體;壓力

1應急堆芯冷卻系統概述

1.1系統描述

應急堆芯冷卻系統ECC，是重水堆一個專設安全系統，當主熱傳輸系統出現破口導致堆芯冷卻劑減少時，通過下列方式保證堆芯內熱量導出以防止堆芯及主系統管道損壞。

⑴及時并持續地向主系統中注入大量的常溫輕水帶走堆芯的熱量。

⑵關閉環路隔離閥、主熱傳輸系統充水閥、穩壓器隔離閥，防止完整環路的水通過存在破口的環路流失。

⑶打開主蒸汽安全閥卸壓以便促使主熱傳輸系統降壓，縮短ECC高壓安注的投入時間。

⑷作為長期熱阱，將積聚在反應堆廠房底部的水通過應急堆芯冷卻泵循環送回堆芯，帶走剩余熱量。

1.2系統流程

1）高壓注射部分

系統的高壓回路包括的主要設備有：高壓氣箱3432-TK2、高壓水箱3432-TK1、TK3、高壓注射氣體隔離閥3432-PV81、PV82、高壓注射氣體排放閥3432-PV83、PV84、高壓注射隔離閥3432-MV79、MV80、高壓注射試驗閥3432-MV71、MV72。

2）中壓注射部分

高壓注射完成后，中壓注射開始，噴淋水箱隔離閥PV10、PV11、中壓注射隔離閥MV31、MV50自動打開，噴淋水箱的水通過ECC泵被注入主熱傳輸系統。

3）低壓再循環部分

中壓部分的水來自噴淋水箱，低壓部分的水通過ECC泵入口隔離閥PV1、PV2來自反應堆廠房底部。ECC泵從主系統破口流出的水循環通過中、低壓共用的MV31、MV50注入到主熱傳輸系統中。此時PV10、PV11關閉以防止循環水被打入到噴淋水箱中。

4）公共注射部分

公共注射部分包括的主要設備有：重水隔離閥MV39～46/59～66，排氣卸壓閥PV78、PV73、PV74。

2 ECC系統高壓安注水箱覆蓋氣體壓力異常變化及應對措施

高壓安注水箱3432-TK1和3432-TK3是高壓注入系統的一部分，它們通過高壓氣動隔離閥3432-PV81和3432-PV82與高壓氣箱3432-TK2相連，并通過高壓注入隔離閥3432-MV79和3432-MV80與注入系統相連。

在機組正常運行期間，3432-TK1/TK3覆蓋氣體壓力維持在190kPa-225kPa之間，當壓力低于190kPa時需要利用氮氣瓶為3432-TK1、3覆蓋氣體補氣。

2.1 3432-TK1/TK3覆蓋氣體壓力異常升高的原因及應對措施

2.1.1聯胺的分解和輕水的輻照分解產生的氣體

為了防止管道腐蝕和抑制微生物的生長，在系統輕水中加入聯胺以去除系統輕水中的溶解氧。聯胺通過分解會在ECC高壓管線內產生氣體;同時由于輕水的輻照分解也會在ECC高壓管線內產生氣體，以上兩種方式產生的氣體使高壓安注水箱內覆蓋氣體壓力緩慢上升，每24小時約漲2kPa，按照此種速度覆蓋氣體壓力的升高屬于正常現象。

2.1.2高壓安注水箱3432-TK1/TK3內輕水溫度升高

隨著環境溫度的上升，高壓安注水箱3432-TK1/TK3內輕水溫度會隨環境溫度上升，從而使高壓安注水箱3432-TK1/TK3的液位緩慢上升，造成ECC 高壓水箱3432-TK1/TK3覆蓋氣體壓力緩慢上升，但是由于聯氨的分解和輕水的輻照分解產生的氣體，使得溫度緩慢上升導致覆蓋氣體壓力上升的現象并不明顯。

2.1.3高壓注射隔離閥3432-PV81或PV82或閥門3432-V123內漏

由于高壓氣箱3234-TK2通過閥門3432-PV81/PV82和3432-V123 等閥門與高壓安注箱的覆蓋氣體相連，所以當上述閥門出現內漏時會造成造成ECC 高壓水箱3432-TK1/TK3 壓力升高異常上升，壓力高到241 kPa時，安全閥3432-RV102會動作泄壓;壓力繼續升高到280 kPa時，主控室會出現3432-TK1/3覆蓋氣體壓力高報報警。此時可以通過關閉3432-PV83來判斷3432-PV81/PV82內漏還是3432-V123內漏。

應對措施：在機組正常運行期間，3432-TK1/TK3的額定壓力為207 kPa，壓力正常的允許范圍為190kPa-225kPa，當巡檢發現壓力高于225kPa 時，需打開3432-V140 卸壓，使壓力維持在190kPa-225kPa。

2.2 3432-TK1、3覆蓋氣體壓力異常下降的原因及應對措施

2.2.1安全閥3432-RV102有漏或無法回座

安全閥3432-RV102的動作值241 kPa，當執行閥門試驗時，3432-PV81或PV82打開后，覆蓋氣體的壓力與高壓氣箱相連，在3432-PV83或PV84有漏的情況下，安全閥RV102會動作泄壓，管道內如果有鐵銹等雜質，閥門回座后就容易產生內漏。而3432-RV102原設計的碳鋼管道及其容易產生銹蝕。

應對措施：通過主控室手動關閉3432-PV83或3432-PV84的方法來保持覆蓋氣體壓力不下降，現場通過輕輕敲擊3234-RV102使其回座。

2.2.2隔離閥3432-V140有漏

當隔離閥3432-V140有漏時，可以通過主控室手動關閉3432-PV83的方法來保持覆蓋氣體壓力，同時處理閥門缺陷。

2.2.3隔離閥3432-V124有漏

隔離閥3432-V124在系統正常運行時閥后裝有堵頭，拆開堵頭后可以檢查閥門是否有漏。但是在閥后裝有堵頭的情況下，V124有漏也不會影響高壓安注水箱覆蓋氣體的壓力。

3結論

作者對應急堆芯冷卻系統高壓安注水箱覆蓋氣體的壓力異常情況進行了詳細的分析，并針對應急堆芯冷卻系統高壓安注水箱覆蓋氣體異常時從運行人員層面提出了應對措施。

參考文獻：

[1]應急堆芯冷卻系統運行手冊 98-34320-OM-001

[2]應急堆芯冷卻系統流程圖 9801-34320-1-1-OF-A1