PRS系統(tǒng)蒸汽管道隔離閥泄漏率計(jì)算分析

曹思民　張玉龍　賴建永　任云　黃偉　李海穎

【摘 要】田灣核電廠5&6號(hào)機(jī)組作為M310改進(jìn)機(jī)型，新增了蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）作為嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施。蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的蒸汽管道與主蒸汽管道相連，凝水管道與輔助給水系統(tǒng)管道相連。在開(kāi)展布置工作時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)蒸汽管線非常長(zhǎng)，若PRS系統(tǒng)蒸汽管線與主蒸汽管線之間的隔離閥常開(kāi)，會(huì)對(duì)PRS系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響，因此考慮將PRS系統(tǒng)蒸汽隔離閥的狀態(tài)由常開(kāi)變換為常關(guān)。將PRS系統(tǒng)蒸汽隔離閥更改為常關(guān)后，需要考慮蒸汽隔離閥的質(zhì)量泄漏率以此對(duì)后續(xù)的隔離閥后定期排水做出要求。

【關(guān)鍵詞】田灣核電廠5、6號(hào)機(jī)組；二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）；蒸汽隔離閥；泄漏率

0 前言

蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）為壓水堆核電廠嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施，在發(fā)生全廠斷電事故疊加輔助給水系統(tǒng)汽動(dòng)泵系列失效事故，和全部喪失給水事故工況下，在不超過(guò)冷卻劑壓力邊界設(shè)計(jì)條件的前提下，通過(guò)蒸汽發(fā)生器以非能動(dòng)的方式導(dǎo)出堆芯衰變熱及反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)各設(shè)備的顯熱至環(huán)境最終熱阱，實(shí)現(xiàn)事故后的緩解作用。圖1給出了PRS系統(tǒng)蒸汽管道隔離閥常關(guān)情況下系統(tǒng)流程圖。

圖1 PRS系統(tǒng)流程圖

PRS系統(tǒng)包括一臺(tái)應(yīng)急余熱排出冷卻器以及必要的閥門、管道和儀表。PRS系統(tǒng)蒸汽管線在安全殼外與主蒸汽管道相連，蒸汽管線上設(shè)置一臺(tái)常關(guān)的隔離閥（PRS101VV）。蒸汽管線的另一端在經(jīng)過(guò)一個(gè)U形水封后連接應(yīng)急余熱排出冷卻器入口封頭的接管嘴，應(yīng)急余熱排出冷卻器布置在冷凝水箱底部，要求在整個(gè)機(jī)組運(yùn)行期間（包括PRS投入運(yùn)行期間），該冷卻器都浸泡在水中，不允許裸露。冷凝水管道連接應(yīng)急余熱排出冷卻器下封頭接管嘴，并在管道上設(shè)置兩臺(tái)并聯(lián)的隔離閥。冷凝水管線的另一端貫穿安全殼后接入輔助給水管道止回閥，通過(guò)輔助給水管道返回蒸汽發(fā)生器二次側(cè)。

1 問(wèn)題簡(jiǎn)述

田灣核電站擴(kuò)建工程5、6號(hào)機(jī)組新增了蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)（PRS）作為嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解措施，二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的蒸汽隔離閥上游管道與主蒸汽管道相連，壓力與溫度應(yīng)與主蒸汽系統(tǒng)一致，壓力為6.89MPa.g，溫度為283℃。蒸汽管道隔離閥下游溫度與壓力為常溫常壓，需要考慮蒸汽管道隔離閥的質(zhì)量泄漏率。

蒸汽管道隔離閥為閘閥，現(xiàn)閥門生產(chǎn)廠家已經(jīng)對(duì)該閥門做了泄漏率試驗(yàn)。試驗(yàn)中閥門上游壓力為7.92MPa.g，下游壓力為大氣壓，試驗(yàn)介質(zhì)為水，通過(guò)試驗(yàn)得到閥門每毫米的公稱直徑的體積泄漏率的最高為0.1m3/h。將隔離閥試驗(yàn)于蒸汽管道隔離閥運(yùn)行環(huán)境對(duì)比，可知試驗(yàn)采用的閥門上下游壓差高于實(shí)際情況，對(duì)蒸汽管道隔離閥泄漏率的計(jì)算適用。

由于PRS蒸汽隔離閥閘閥泄漏率試驗(yàn)所采用的介質(zhì)為水，而正常運(yùn)行環(huán)境為蒸汽，而試驗(yàn)得到的最大泄漏率為體積泄漏率。由于閥后為常溫，且經(jīng)過(guò)閥門的降壓，則泄漏至閥后介質(zhì)都將變?yōu)橐簯B(tài)水。因此需要計(jì)算閥后泄漏介質(zhì)在常溫常壓下的體積。

2 計(jì)算

2.1 基本假設(shè)

不考慮蒸汽隔離閥后溫度與壓力的變化，以及通過(guò)閥瓣冷凝的液滴泄漏到閥門下游。

2.2 計(jì)算輸入

3 結(jié)論

對(duì)蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻（PRS）系統(tǒng)蒸汽管道隔離閥采用常關(guān)狀態(tài)時(shí)，閘閥的泄漏率進(jìn)行了計(jì)算。在計(jì)算時(shí)閥門上游介質(zhì)為蒸汽，下游介質(zhì)為水，得到閥后泄漏的水的體積流量為0.668×10-6m3/h。通過(guò)計(jì)算得到的泄漏流量，可計(jì)算出閥后管道定期排水的周期。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張玉龍，賴建永，任云，曹思民，劉文靜.蒸汽發(fā)生器二次側(cè)非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)蒸汽管道凝水影響分析[J].科技視界，2016（13）：143.

[責(zé)任編輯：田吉捷]