一回路流量惰走試驗(yàn)兩種試驗(yàn)方法的分析

杜正建，宋彥霖，孫 超

(遼寧紅沿河核電有限公司 技術(shù)處，遼寧 大連 116000)

主泵是壓水堆核電站的關(guān)鍵設(shè)備之一，主泵的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)才能保證核電站連續(xù)安全運(yùn)行[1]。在發(fā)生主泵斷電的情況下，反應(yīng)堆緊急停堆。停堆后反應(yīng)堆剩余功率呈指數(shù)下降，故短時(shí)間內(nèi)必須保持有較高的冷卻劑流量通過反應(yīng)堆堆芯。為保證核電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，對主泵斷電后前5s的堆芯流量滿足設(shè)計(jì)要求的驗(yàn)證就成為核電機(jī)組的重要試驗(yàn)。機(jī)組調(diào)試期間通過全廠斷電的GEW法來對設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)證，機(jī)組商運(yùn)后通過TCA法來對堆芯流量值進(jìn)行驗(yàn)證。

1 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)(RCP)簡介

反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)(RCP)即核電站一回路，其主要功能是使冷卻劑循環(huán)流動，將堆芯中核裂變產(chǎn)生的熱量通過蒸汽發(fā)生器傳輸給二回路，同時(shí)冷卻堆芯，防止燃料元件燒壞或毀壞。

RCP系統(tǒng)由反應(yīng)堆和3條并聯(lián)的閉合環(huán)路組成，這些環(huán)路以反應(yīng)堆壓力容器為中心輻射布置，每臺環(huán)路都由一臺主泵、一臺蒸汽發(fā)生器和相應(yīng)的管道及儀表組成[2]。另外，1號環(huán)路熱管段上連接有一個(gè)穩(wěn)壓器，用于RCP系統(tǒng)的壓力條件和保護(hù)。每個(gè)環(huán)路中，位于反應(yīng)堆壓力容器出口和蒸汽發(fā)生器入口之間的管道稱為熱段，主泵和壓力容器入口之間的管道稱為冷段，蒸汽發(fā)生器和主泵間的管道稱為過渡段。

2 GEW法和TCA法試驗(yàn)原理

一回路流量惰走試驗(yàn)方法可以分為兩種：GEW法和TCA法。GEW法和TCA法的明顯區(qū)別在于斷開主泵電源的方式不同。

圖1 電氣接線圖

GEW法是用跳發(fā)電機(jī)出口母線開關(guān)的方法停主泵，在斷開母線開關(guān)的同時(shí)會導(dǎo)致連接到機(jī)組母線設(shè)備暫時(shí)失電以及對永久和應(yīng)急母線造成一定影響，而且這些設(shè)備會消耗部分主泵的慣性力矩，約只有90%的主泵慣性力矩用于維持一回路的流量。

臨時(shí)TCA方法則是將3臺主泵的斷電控制統(tǒng)一連接到開關(guān)上，通過這一開關(guān)來控制3臺主泵的通斷電。

采用GEW法時(shí)，由于母線上與主泵相連的其他設(shè)備會構(gòu)成一定的用電負(fù)載，此時(shí)主泵電機(jī)就相當(dāng)于一個(gè)發(fā)電機(jī)給他們供電，因此只有約90%的轉(zhuǎn)動慣量來維持一回路的流量。TCA法切斷了與母線上的其他設(shè)備的連線，因此理論上有100%的轉(zhuǎn)動慣量用于維持一回路的流量。采用TCA法使得主泵有更多的能量來維持一回路的流量，所以兩種方法最終的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的：TCA法的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要比GEW法嚴(yán)格，這樣才能保證TCA法的可行性。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

表1 GEW法驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

表2 TCA法驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(12個(gè)月?lián)Q料)

表3 TCA法驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)(18個(gè)月?lián)Q料)

對于數(shù)據(jù)處理的方式，調(diào)試期間的GEW方法與商運(yùn)后的TCA方法是一致的。但這兩種試驗(yàn)方法的驗(yàn)收值不同；對于TCA法，由于燃料富集度的變化導(dǎo)致滿功率流量設(shè)計(jì)值的變更，12個(gè)月?lián)Q料機(jī)組與18個(gè)月?lián)Q料機(jī)組其驗(yàn)收值又各不相同。

圖2 不同方法驗(yàn)收值對比

第一部分?jǐn)?shù)據(jù)處理重點(diǎn)為傳感器響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算。某一環(huán)路t時(shí)刻的絕對流量值與其0時(shí)刻的初始流量值間的比值αt為：

(1)

其中：V0為0時(shí)刻某一環(huán)路流量計(jì)的電壓值；Vm為記錄儀惰走流量曲線最后穩(wěn)定時(shí)流量計(jì)的輸出電壓值。

對αt取倒數(shù)βt求出其對應(yīng)X軸(時(shí)間軸)的曲線：

(2)

從理論上來說，主泵的流量惰走曲線在t≥3s后應(yīng)近似為一直線，基于此理論，對3s≤t≤10s的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸，求得一模擬直線：

y=ax+b

(3)

該直線與時(shí)間軸相交，得到傳感器響應(yīng)時(shí)間：

R=(1-b)/a

(4)

經(jīng)計(jì)算得到傳感器響應(yīng)時(shí)間后，重新確定主泵斷電時(shí)刻流量值，求得修正后的αt’值，并與滿功率流量測量所得經(jīng)誤差修正后的各時(shí)刻流量值相乘，再次計(jì)算流量比值Qv/Qnom(熱工設(shè)計(jì)流量值)，其結(jié)果均大于安全標(biāo)準(zhǔn)限值為合格。

4 結(jié)論

通過分析可以得到如下結(jié)論：①調(diào)試機(jī)組與商運(yùn)機(jī)組因試驗(yàn)方法不同，導(dǎo)致試驗(yàn)斷電范圍不同，故主泵惰走能量消耗較商運(yùn)機(jī)組快，其驗(yàn)收值也相對較低；②12個(gè)月?lián)Q料機(jī)組和18個(gè)換料機(jī)組因其滿功率流量設(shè)計(jì)值變更，故其驗(yàn)收值也各不相同；③滿功率流量測量數(shù)值對一回路流量惰走試驗(yàn)影響巨大，為提高試驗(yàn)精度，必須保證滿功率流量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。