關(guān)于AP1000機(jī)組化學(xué)容積控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)特性的探討

金衍勝

（中國水電顧問集團(tuán)投資有限公司 北京 100101）

AP1000機(jī)組化學(xué)容積控制系統(tǒng)對反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)、非能動堆芯冷卻系統(tǒng)提供重要的支持和輔助作用，主要功能有七個(gè)方面：凈化功能；反應(yīng)堆冷卻劑水裝量控制；調(diào)硼和化學(xué)控制；氧含量控制；輔助設(shè)備(堆芯補(bǔ)水箱、安注箱以及安全殼內(nèi)置換料水箱)硼水補(bǔ)給；穩(wěn)壓器輔助噴淋；為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)充水和壓力試驗(yàn)。此外，化容系統(tǒng)還與乏燃料冷卻系統(tǒng)之間建立接口關(guān)系，在一方硼水不夠時(shí)，作為備用水源進(jìn)行補(bǔ)水。AP1000機(jī)組化容系統(tǒng)相對于CPR1000機(jī)組化容系統(tǒng)，在運(yùn)行條件和系統(tǒng)流程方面都有所不同，下面針對以下幾個(gè)方面來分析AP1000的設(shè)計(jì)特性。

1 化容系統(tǒng)凈化回路在高壓力狀態(tài)下運(yùn)行

CPR1000機(jī)組化容系統(tǒng)凈化回路壓力經(jīng)混床上游三臺平行布置的節(jié)流孔板（正常工況只有一臺運(yùn)行）降壓，使下泄流絕對壓力由15.5MPa降至2.4Mpa，從而改善了下泄熱交換器的工作環(huán)境，同時(shí)降低了下泄熱交換器的設(shè)計(jì)要求。下泄流流經(jīng)下泄熱交換器后，經(jīng)下泄控制閥再次降壓至0.2Mpa～0.3Mpa后進(jìn)入過濾器，降低了下游過濾器、混床、陽床的工作壓力，改善了濾芯、樹脂床的工作環(huán)境，同時(shí)降低了過濾器、混床和陽床的制造要求。

相對于CPR1000機(jī)組，AP1000機(jī)組化容系統(tǒng)的凈化回路系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)壓力要高很多(再生式熱交換器管殼側(cè)、下泄熱交換器管側(cè)以及混床、陽床、過濾器的設(shè)計(jì)壓力均為3100psig即21.359MPa)。由于AP1000機(jī)組凈化回路沒有設(shè)置有效降壓的節(jié)流裝置，從而使凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力屬于同一等級，這對于凈化系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計(jì)制造、功能維持和使用壽命等都提出了較高的要求，尤其對于樹脂床，要求在較高的工作壓力下保持樹脂床的凈化能力和使用壽命，使制造、運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用較CPR1000機(jī)組要高。

2 上充泵(補(bǔ)水泵)的功能減少

在CPR1000機(jī)組中，化容系統(tǒng)上充泵的功能是：(1)把來水升壓到17.7MPa，送入一回路。(2)上充泵可以作用高壓安注泵使用。(3)維持一回路主泵軸封水的循環(huán)冷卻。因此，上充泵在CPR1000機(jī)組中至少要保持三臺中的一臺連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

但在AP1000機(jī)組中，上充泵(補(bǔ)水泵)只用做上充補(bǔ)水，不兼顧高壓安注功能。由于AP1000機(jī)組采用的泵是屏蔽泵，化容系統(tǒng)中的主泵軸封水循環(huán)冷卻系統(tǒng)被取消，同時(shí)AP1000機(jī)組凈化系統(tǒng)壓力一直與反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力相當(dāng)，并且CVS不承擔(dān)負(fù)荷跟蹤功能，所以上充泵(補(bǔ)水泵)不用一直開啟來升壓凈化回路的回流及負(fù)荷跟蹤。正常運(yùn)行工況下兩臺上充泵不定期運(yùn)行(當(dāng)泄漏為0.23 m3/hr時(shí)大約為每天一次，一般泄漏時(shí)大約每星期一次)調(diào)節(jié)非預(yù)期的反應(yīng)堆冷卻劑喪失。上充泵(補(bǔ)水泵)的工作要求得到降低，從而使泵的能耗以及維護(hù)費(fèi)用得到大幅度減少。

3 化容系統(tǒng)沒有設(shè)置混床前置過濾器

CPR1000機(jī)組化容系統(tǒng)在混床上游設(shè)置過濾器，濾去反應(yīng)堆冷卻劑中大于1μm的懸浮顆粒物后流入混床。前置過濾器的設(shè)置可以避免混床中的樹脂受到污染，改善樹脂的工作環(huán)境，提高樹脂的凈化效率。

但在AP1000機(jī)組化容系統(tǒng)凈化回路管線上沒有設(shè)置混床前置過濾器，混床同時(shí)起到過濾器的作用。由于西屋公司沒有提供化容系統(tǒng)混床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，還不知道混床中濾網(wǎng)的設(shè)置方式?；齑哺鼡Q樹脂和濾料必然存在難度，但可以帶來設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用的減少。

4 化容系統(tǒng)凈化系統(tǒng)沒有設(shè)置旁通管路

在CPR1000和AP1000機(jī)組化容系統(tǒng)中，混床上游均設(shè)置溫度傳感器，當(dāng)下泄流溫度大于樹脂床運(yùn)行溫度限值時(shí)，溫度傳感器會發(fā)出“溫度-高”信號。在CPR1000化容系統(tǒng)中，當(dāng)收到“溫度-高”信號時(shí)，混床上游三通閥將下泄流導(dǎo)向旁通管路，使下泄流直接流向容積控制箱，從而避免樹脂受到高溫而破壞。但在AP1000機(jī)組化容系統(tǒng)中，凈化系統(tǒng)沒有設(shè)置旁通管路，當(dāng)收到“溫度-高”信號時(shí)，混床上游隔離閥自動關(guān)閉，直接中斷凈化流。

AP1000機(jī)組化容系統(tǒng)不設(shè)凈化系統(tǒng)旁通管路的主要原因是：沒有主泵軸封水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，因此不用考慮到上充泵(補(bǔ)水泵)最小流量保護(hù)；不用考慮主泵軸封水的補(bǔ)給。

5 結(jié)語

綜上所述，可以看出AP1000技術(shù)“減”的設(shè)計(jì)理念是要依托先進(jìn)的制造技術(shù)。凈化回路較高的設(shè)計(jì)壓力雖然對樹脂床的設(shè)計(jì)制造要求、穩(wěn)定運(yùn)行維護(hù)帶來了挑戰(zhàn)，但也帶來其它設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用的減少，同時(shí)可以有效降低上充泵(補(bǔ)水泵)能耗。屏蔽泵的使用使化容系統(tǒng)中的主泵軸封水循環(huán)冷卻系統(tǒng)被取消，使AP1000機(jī)組化容系統(tǒng)得到簡化，整個(gè)系統(tǒng)按非安全級設(shè)計(jì)。非能動安注系統(tǒng)的應(yīng)用降低了上充泵(補(bǔ)水泵)的工作要求，使化容系統(tǒng)可按非安全級系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使其維護(hù)費(fèi)用得到降低?？梢夾P1000相對于CPR1000在長遠(yuǎn)利益比較中更占優(yōu)勢。隨著世界領(lǐng)域核電設(shè)備制造技術(shù)的不斷發(fā)展，AP1000的優(yōu)勢將更加明顯。