核電廠反應(yīng)堆功率運(yùn)行工況下安全殼隔離閥泄漏對(duì)安全殼密封性影響的評(píng)價(jià)方法研究

李尚科

摘 ?要：核電機(jī)組安全殼內(nèi)、外側(cè)機(jī)械隔離閥的密封性直接影響到反應(yīng)堆第三道屏障的完整性，測(cè)量或評(píng)估安全殼隔離閥的密封性是核電廠安全監(jiān)督的一項(xiàng)十分重要的工作。一般情況下都會(huì)在機(jī)組停堆檢修期間，用儀器設(shè)備直接對(duì)其進(jìn)行有計(jì)劃的系統(tǒng)性的測(cè)量，但在反應(yīng)堆功率運(yùn)行工況下，由于不具備直接測(cè)量的條件，如何準(zhǔn)確評(píng)估安全殼隔離閥的密封性變得十分棘手。文章提出了一種在反應(yīng)堆功率運(yùn)行工況下對(duì)安全殼隔離閥泄漏率進(jìn)行測(cè)量的方法，進(jìn)而分析其對(duì)安全殼完整性影響，并以核取樣系統(tǒng)（REN）安全殼隔離閥REN121/131VP為例說明該方法的具體應(yīng)用，為今后處理類似問題提供了一種思路。

關(guān)鍵詞：安全殼隔離閥;貫穿件;泄漏率;密封性;核取樣系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM623.7 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）15-0125-03

Abstract： The sealing of the inner and outer mechanical isolation valves of the containment of nuclear power units directly affects the integrity of the third barrier of the reactor， and measuring or evaluating the sealing of the containment isolation valves is a very important work in the safety supervision of nuclear power plants. In general， during the shutdown and maintenance of the unit， a planned and systematic measurement will be carried out directly with the instrument and equipment， but under the operating condition of the reactor power， due to the lack of direct measurement conditions， how to accurately evaluate the sealing of containment isolation valves becomes very difficult. In this paper， a method of measuring the leakage rate of containment isolation valve under reactor power operating condition is presented， and its influence on containment integrity is analyzed. Taking the nuclear sampling system（REN） containment isolation valve REN121/131VP as an example， the concrete application of this method is illustrated， which provides an idea for dealing with similar problems in the future.

Keywords： containment isolation valve; penetration; leakage rate; sealing; nuclear sampling system

反應(yīng)堆安全殼及其內(nèi)外側(cè)隔離閥是核電廠的第三道安全屏障[1]，它具有放射性屏蔽功能，在反應(yīng)堆正常運(yùn)行或事故情況下保證其密封性，防止放射性物質(zhì)釋放到環(huán)境中，保護(hù)環(huán)境和人員安全[2]。因此，它們的密封性能顯得尤為重要。

安全殼內(nèi)外側(cè)隔離閥作為第三道屏障的一部分，其密封性能直接影響到第三道屏障的完整性。按照《安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)監(jiān)督大綱》要求，需定期（一般為一個(gè)燃料循環(huán)周期）對(duì)這些隔離閥進(jìn)行密封性試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其密封性能。試驗(yàn)方法一般為機(jī)組大修期間利用加壓工具和泄漏率測(cè)量?jī)x表進(jìn)行直接測(cè)量。但近年來，由于閥門的老化、維護(hù)和使用不當(dāng)?shù)仍?，在機(jī)組功率運(yùn)行階段偶爾出現(xiàn)某些隔離閥泄漏突然增加的情況，而此時(shí)機(jī)組正在功率運(yùn)行，無法用常規(guī)的方法對(duì)泄漏率進(jìn)行直接測(cè)量。而本文提出在這種情況下如何對(duì)安全殼隔離閥泄漏率進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而評(píng)價(jià)其對(duì)安全殼密封性影響的方法。并以REN121/131VP為例闡述了該方法的應(yīng)用。

1 方法介紹

由于機(jī)組處于功率運(yùn)行階段[3]，無法直接用儀器對(duì)泄漏的閥門進(jìn)行泄漏率測(cè)量，需建立如圖1所示的評(píng)價(jià)模型。

假設(shè)安全殼內(nèi)外側(cè)隔離閥V1、V3密封不嚴(yán)，由于系統(tǒng)內(nèi)上游壓力P0的存在而發(fā)生泄漏，在功率運(yùn)行的狀態(tài)下，可以通過關(guān)閉閥門V2，在V4閥門下游安裝壓力計(jì)，并通過開啟閥門V4來測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)壓力P的變化情況，通過觀察壓力P的變化情況來判斷V1、V3的泄漏情況。

《安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)監(jiān)督大綱》中要求：“沒有與單個(gè)安全殼貫穿件泄漏有關(guān)的安全準(zhǔn)則，安全準(zhǔn)則和整個(gè)安全殼的泄漏有關(guān)。[4]”因此，以下的規(guī)則僅僅作為實(shí)用的指南。

2 閥門上下游高差壓下泄漏率與壓差的關(guān)系

應(yīng)當(dāng)注意到上述評(píng)價(jià)方法是建立在《安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)監(jiān)督大綱》對(duì)安全殼隔離閥在LOCA工況（一回路失水事故工況，安全殼內(nèi)壓力4.2bar，1bar=105Pa，表壓）下的密封性要求的基礎(chǔ)上的。實(shí)際上，系統(tǒng)在運(yùn)行期間，閥門V3上游壓力P0根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行壓力要求而不同，有可能高達(dá)155 bar。因此，以上判斷標(biāo)準(zhǔn)必須轉(zhuǎn)換到系統(tǒng)壓力P0下。但壓力與泄漏率的關(guān)系較為復(fù)雜，它與氣體的種類、溫度、漏孔的尺寸和形狀等均有關(guān)系。為了研究壓力與泄漏率的關(guān)系，用如圖2所示試驗(yàn)裝置進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

試驗(yàn)過程如下：

取被試驗(yàn)閥微小開度模擬漏孔，漏孔由壓縮氣瓶經(jīng)減壓閥逐步提高其上游壓力，通過下游流量計(jì)觀察其泄漏情況并記錄讀數(shù)，直到170bar左右，通過泄壓閥逐步泄掉上游壓力直到0bar，記錄流量計(jì)讀數(shù)。試驗(yàn)得出泄漏量與漏孔上游壓力關(guān)系曲線如圖3所示。

4 評(píng)估方法在REN121/131 VP閥門泄漏中的應(yīng)用

近年，某核電廠REN131VP閥門在關(guān)閉情況下下游管線壓力異常升高，系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖4所示[6]。自5月26日9：40-5月28日9：00，下游管線壓力從0.22bar上升至6.5bar，經(jīng)檢查試驗(yàn)和排除，證實(shí)REN121/131VP閥門內(nèi)漏。

由于REN121/131VP屬安全殼機(jī)械貫穿件內(nèi)、外側(cè)隔離閥，閥門的泄漏直接影響安全殼的密封性能，必須定量評(píng)估其泄漏量對(duì)安全殼密封性的影響。

通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)REN011LP的壓力，自5月26日9：40-5月28日9：00，從0.22bar上升至6.5bar，經(jīng)計(jì)算？駐P=0.13 bar/h。根據(jù)上述評(píng)估準(zhǔn)則？駐P≤2bar/h，由此得出REN121/131VP的密封性可以接受，以當(dāng)前的泄漏量不會(huì)對(duì)安全殼的完整性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，機(jī)組可維持正常運(yùn)行。后續(xù)可通過持續(xù)監(jiān)測(cè)REN011LP的壓力進(jìn)一步評(píng)估安全殼的完整性。

5 結(jié)論

本文提出的安全殼隔離閥泄漏對(duì)安全殼整體密封性影響的評(píng)價(jià)方法，適用于安全殼內(nèi)側(cè)隔離閥上游具備一定壓力的系統(tǒng)的評(píng)估，如化學(xué)和容積控制系統(tǒng)（RCV）、安全注入系統(tǒng)（RIS）、核取樣系統(tǒng)（REN）等，具有較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)可操作性，可用于核電機(jī)組運(yùn)行期間部分系統(tǒng)安全殼隔離閥泄漏評(píng)價(jià)與決策參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊玲，陳德淦，林樹謀，等.大亞灣核電站應(yīng)急狀態(tài)下的事故評(píng)價(jià)[J].輻射防護(hù)，2004（24）：250-256.

[2]國家核安全局.HAD102/06核電廠反應(yīng)堆安全殼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[S].北京：國家核安全局，1990.

[3]沈如剛.廣東核電機(jī)組設(shè)計(jì)運(yùn)行特性及其運(yùn)行模式[J].中國電力，1994（1）：29-34.

[4]安全相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備定期試驗(yàn)監(jiān)督大綱：L-TS/TST/000[Z].深圳：大亞灣核電運(yùn)營管理有限責(zé)任公司，2019：79-79.

[5]閆治平，黃淑英.漏率與壓力關(guān)系的研究[J].中國空間科學(xué)技術(shù)，1999（2）：42-46.

[6]REN系統(tǒng)EOMM手冊(cè)：PLX42EOM902FCIR45SS[Z].深圳：大亞灣核電運(yùn)營管理有限責(zé)任公司，2014：15-15.