某非能動壓水堆核電廠核島系統(tǒng)沖洗臨措管理研究

焦中杰，顏令博

（上海核工程研究設計院有限公司，上海 200000）

非能動核電機組目前有AP1000、CAP1400類型機組，其設計有非能動堆芯冷卻系統(tǒng)、非能動安全殼冷卻系統(tǒng)等非能動專設安全設施。在核島系統(tǒng)和設備安裝完成后，需要對系統(tǒng)管道進行沖洗或吹掃，以保證管道清潔度滿足后續(xù)調(diào)試需求。在沖洗時，由于一回路的重要性，通常采用聯(lián)合沖洗方式對一回路相關系統(tǒng)進行沖洗。而系統(tǒng)沖洗由于需要水源、排水點，此時核島相應的給水、排水系統(tǒng)尚未完成安裝，故需要采用臨時給水、排水系統(tǒng)進行沖洗。沖洗時由于管道內(nèi)存在雜質(zhì)，需要對相關精密儀表、部件進行拆除，在完成沖洗后進行恢復。故在系統(tǒng)沖洗期間，需要采用大量的臨時措施予以完成。本文著重介紹系統(tǒng)沖洗期間所使用的臨時措施，以及臨時措施使用期間遇到的問題和經(jīng)驗反饋。

1 系統(tǒng)沖洗相關簡介

1.1 系統(tǒng)沖洗

系統(tǒng)沖洗，就是在系統(tǒng)安裝過程中及安裝后、調(diào)試前對核電站相關的各個系統(tǒng)進行清潔、沖洗，使系統(tǒng)達到規(guī)定的清潔度要求，為系統(tǒng)調(diào)試創(chuàng)造條件。系統(tǒng)沖洗主要采用一次通過式?jīng)_洗、再循環(huán)沖洗、高壓水槍沖洗、手動清潔、氣體吹掃和化學清洗等方法，對相關系統(tǒng)的管道、泵、容器和閥門等設備內(nèi)部進行清洗，使系統(tǒng)達到設計要求的清潔度。

1.2 一回路聯(lián)合沖洗

一回路系統(tǒng)及其關聯(lián)系統(tǒng)，主要包括反應堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）、非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（PXS）、化學與容積控制系統(tǒng)（CVS）、正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）及乏燃料水池冷卻系統(tǒng)（SFS）等[1]，這些系統(tǒng)在正常運行期間直接與一回路冷卻劑接觸，其清潔度均要求為B級。此處的B級在ASMENQA-1中定義[2]，具體為以下3種情況。

（1）耐腐蝕合金：當進行目視檢查時，金屬表面應清潔，沒有有機膜和污物；在20目或更細的濾網(wǎng)（或相當?shù)模┥项w粒尺寸不大于0.794 mm×1.588 mm。在水沖洗的系統(tǒng)里，在流出的水里或網(wǎng)面上，沒有肉眼可見的污物證據(jù)（油、變色等）。

（2）碳鋼和低合金鋼：當進行目視檢查時，除允許的大氣灰塵輕度沉積外，金屬表面應清潔。倘若在1 m2的任何區(qū)域內(nèi)總計銹斑不超過0.013 9 m2，則分散的銹斑是允許的。在20目或更細的濾網(wǎng)（或相當?shù)模┥项w粒尺寸不大于0.794 mm×1.588 mm。在水沖洗的系統(tǒng)里，在流出的水里或網(wǎng)面上，沒有肉眼可見的污物證據(jù)（油、變色等）。

（3）由于以上系統(tǒng)的管道及設備材料均使用了不銹鋼，按照B級清潔度驗收要求，應在一回路聯(lián)合沖洗完成后，采用20目及以下濾網(wǎng)進行驗收。

由于反應堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）、非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（PXS）、化學與容積控制系統(tǒng)（CVS）、正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）及乏燃料水池冷卻系統(tǒng)（SFS）等與一回路直接相連，在進行系統(tǒng)沖洗時，必須多個系統(tǒng)聯(lián)合進行，按照一定的邏輯順序沖洗，保證這些系統(tǒng)盡可能全部沖洗干凈達到B級清潔度，故統(tǒng)稱為一回路聯(lián)合沖洗。

以正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）為例，其系統(tǒng)與反應堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）、非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（PXS），以及化學與容積控制系統(tǒng)（CVS）均有接口，在系統(tǒng)沖洗時，必須聯(lián)合進行，以防止在某系統(tǒng)沖洗達到清潔度要求后，另一系統(tǒng)尚未沖洗，在沖洗后導致先前沖洗的系統(tǒng)被再次污染。正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）如圖1所示[1]。

圖1 正常余熱排出系統(tǒng)（RNS）簡圖

2 系統(tǒng)沖洗臨時措施

核電廠在建安和調(diào)試期間，通常需要使用大量的臨時措施，這些臨時措施主要包括臨時電源、臨時照明、臨時消防、臨時氣源、臨時管道、臨時排水泵和排水管道、臨時暖通和除濕機、臨時風機（包括熱風機）及腳手架等。在系統(tǒng)進行沖洗期間，一方面是由于系統(tǒng)沖洗的需求，即需要臨時給水源、臨時排水點和臨時電源等，為系統(tǒng)沖洗提供動力源、除鹽水及合適的排水點；另一方面是由于系統(tǒng)本身需求，在系統(tǒng)管道未完成清潔前，相關設備如精密儀表不能進行安裝而需要采取的臨時措施，如跨接管、臨時濾網(wǎng)和盲板封堵等。

2.1 單系統(tǒng)沖洗臨時措施

單系統(tǒng)沖洗臨時措施，指的是單個系統(tǒng)沖洗期間需要增加或移除的設備設施。從類型上分為6類。

（1）濾網(wǎng)

包括預留正式濾網(wǎng)和安裝臨時濾網(wǎng)。預留正式濾網(wǎng)為系統(tǒng)設計自帶的濾網(wǎng)，且在系統(tǒng)沖洗期間執(zhí)行過濾功能。安裝臨時濾網(wǎng)即系統(tǒng)設計上無該濾網(wǎng)，因為系統(tǒng)沖洗需求在沖洗期間必須安裝的濾網(wǎng)。

（2）跨接管

跨接管用于將移除精密儀表或設備后的管道連接起來，使用跨接管類型包括多級孔板移除、法蘭連接閥門移除、濾網(wǎng)移除跨接、水源/氣源跨接、熱交換器跨接、泵跨接及計量儀表(渦輪流量計、蝸街流量計、對夾式孔板流量計和轉子流量計）跨接等。

（3）閥門臨時措施

由于部分閥門閥芯中有密集濾網(wǎng)或其他精密部件，在沖洗時需要將閥門閥芯移除或?qū)㈤y門整體移除，以保護閥門不受雜質(zhì)沖擊損傷。閥門臨時措施包括：沖洗前不安裝閥門、安裝后移除閥門及閥芯拆除閥門等。

（4）計量儀表

計量儀表主要指安裝在沖洗路徑中的流量計（取壓法蘭為焊接式的孔板流量計）、差壓變送器、壓力變送器及液位開關等結構部件或部分結構部件。在沖洗期間為保護儀表不受雜質(zhì)沖擊損傷，需要將儀表移除或者不安裝。

（5）預留焊口

預留焊口主要應對管道連接后無法進行沖洗，或沖洗后異物進入下游設備后無法清理等情況，在系統(tǒng)管道安裝過程中，根據(jù)沖洗方案暫時不焊接該管段，待完成管道沖洗且清潔度達到設計要求后再恢復管道連接。

（6）臨時封堵

臨時封堵主要是指移除正式物項后使用臨時管道跨接或替代的物項，僅采用臨時措施封堵/隔離的設備，保證系統(tǒng)沖洗期間不會從該處發(fā)生跑水。

2.2 一回路聯(lián)合沖洗臨時措施

一回路聯(lián)合沖洗臨時措施除了上述單系統(tǒng)臨時措施外，還需額外配備一些公用系統(tǒng)臨時措施，為各系統(tǒng)沖洗提供支持。主要包括以下幾類（包括但不限于）：

（1）給水母管

由于一回路聯(lián)合沖洗期間，正式除鹽水系統(tǒng)尚未完成安裝和調(diào)試，需要一套臨時給水系統(tǒng)為各系統(tǒng)沖洗提供除鹽水，故設計出一套沖洗臨時給水系統(tǒng)。該系統(tǒng)至少需要包括給水泵（含電機和控制柜）、隔離閥和管道，根據(jù)核島各系統(tǒng)沖洗需求，在合適的房間布置臨時供水隔離閥。隔離閥和供水管道尺寸需要系統(tǒng)沖洗用戶確定。在系統(tǒng)沖洗期間，需要啟動給水泵，為給水管網(wǎng)提供一定壓力的除鹽水源，保證滿足系統(tǒng)沖洗期間的流量和壓力要求。

（2）排水母管

由于一回路聯(lián)合沖洗期間，核島相應的廢水排放系統(tǒng)尚未完成安裝和調(diào)試，需要一套臨時排水系統(tǒng)，為各系統(tǒng)沖洗期間廢水排放提供合適的排水點。一般情況下，需要廠房預埋地漏及管道完成安裝，以保證相關地坑或箱體可以接收廢水。再在相應地坑或箱體中設置潛水泵，通過臨時管道和臨時閥門連接至廠區(qū)合適排水點，以便保證系統(tǒng)沖洗期間排水通暢。

（3）管堵氣囊

在一回路聯(lián)合沖洗期間，由于反應堆冷卻劑系統(tǒng)（RCS）主泵未安裝或正在安裝，需要使用合適的封堵，將未清潔達標的一回路冷管段、熱管段與主泵隔離開，防止主泵被污染或跑水。此時需要一種獨特的封堵隔離方式，在非能動核電機組中通常采用管堵氣囊，及采用特殊橡膠材質(zhì)、內(nèi)部設置金屬襯里的氣囊，通過注入壓縮空氣保持其可以膨脹，與一回路管段緊密貼合，達到密封隔離的效果。

（4）氣動堵頭

由于非能動堆芯冷卻系統(tǒng)內(nèi)置換料水箱底部設有2個地坑及濾網(wǎng)，在系統(tǒng)沖洗期間需要使用一種手段將水箱與下游管道可以有效隔離，使用時可打開提供水源。為此，非能動核電機組設計有一種水下氣動堵頭，可以通過壓縮空氣提供動力，實現(xiàn)關閉和打開的效果。

（5）儀表脹塞

在一回路聯(lián)合沖洗期間，部分熱電偶、熱電阻儀表及套管需要拆除，但拆除后管道上會留有孔洞，為此需要使用脹塞來提供封堵，此類封堵可以保證管道邊界的完整性。

2.3 臨時措施經(jīng)驗反饋

在系統(tǒng)沖洗期間，由于正式設備安裝不正確、臨時措施安裝不可靠等，沖洗過程中發(fā)生跑水、設備故障等多種問題?，F(xiàn)將系統(tǒng)沖洗及一回路聯(lián)合沖洗期間遇到的典型問題進行總結。

2.3.1 臨時設備故障

某核電廠在對臨時給水母管給水泵進行首次試運轉，進行點動，運轉正常。而后正式啟動，軟啟動后，電流逐漸上升至220 A（額定電流210 A），超過額定電流限值，而后操作人員立即停運給水泵。在給水泵停泵惰轉過程中，就地人員聽到異音，且發(fā)現(xiàn)電機風扇突然停止現(xiàn)象，無法通過手動盤車。

經(jīng)對給水泵進行解體后發(fā)現(xiàn)，葉輪與蝸殼發(fā)生抱死，經(jīng)咨詢泵廠家后，將泵軸一約4 mm厚墊片取出后回裝，泵運轉正常，可手動盤車，且電流不超過額定電流，給水泵葉輪抱死現(xiàn)象如圖2所示。

圖2 給水泵葉輪抱死現(xiàn)象圖解

2.3.2 臨時設備損壞

某核電廠在進行一回路聯(lián)合沖洗時，將給水母管閥門在線執(zhí)行完成后，啟動給水泵向系統(tǒng)水箱供水，發(fā)現(xiàn)出口無流量，流量計示數(shù)為0，操作人員無法判斷問題，故立即停運給水泵進行排查。

經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，該流道上共有2個6寸臨時閘閥，根據(jù)操作人員回憶，對2個閘閥操作時與以往不同，懷疑閥桿斷裂或閥瓣脫落。故對該2個6寸閘閥進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)其中一個閥瓣出現(xiàn)脫落。經(jīng)咨詢閥門廠家，告知在閥門開啟時不可過度用力，否則會容易導致閥瓣從閥桿上脫落。經(jīng)維修人員重新安裝閥瓣，閥門功能恢復正常。給水母管閘閥閥瓣脫落如圖3所示。

圖3 給水母管閘閥閥瓣脫落

2.3.3 臨時措施與正式物項沖突

由于一回路聯(lián)合沖洗需要設置給水母管和排水母管，母管貫穿整個核島安全殼、輔助廠房和附屬廠房。在現(xiàn)場母管施工過程中，經(jīng)常發(fā)生母管與正式物項沖突，不得已而修改母管路徑。在完成母管安裝后，由于正式設備安裝進度推進，又會發(fā)現(xiàn)新的物項沖突，需要對母管再次修改。此類沖突導致母管多次修改。

2.3.4 跑冒滴漏

在系統(tǒng)沖洗及一回路聯(lián)合沖洗期間，經(jīng)常發(fā)生跑冒滴漏現(xiàn)象。究其原因，系統(tǒng)管道安裝不完整，或墊片安裝不規(guī)范，或臨時措施施工質(zhì)量差。

某核電機組在一回路聯(lián)合沖洗排水母管施工時，使用了大量的電焊，且焊工對待臨時措施安裝不認真，施工質(zhì)量差，導致焊縫位置發(fā)生漏水現(xiàn)象，如圖4所示。而后切割后重新采用氬弧焊完成管道連接。

圖4 某核電排水母管焊縫施工質(zhì)量差

除了上述幾種典型問題外，系統(tǒng)沖洗期間還有正式設備安裝質(zhì)量差、泵振動高等多種問題。

2.4 臨時措施管理思路

由于系統(tǒng)沖洗使用大量臨時措施、除鹽水，且系統(tǒng)安裝完成程度不高，極易發(fā)生故障和缺陷等問題。為保證系統(tǒng)沖洗及一回路聯(lián)合沖洗安裝可靠的進行，需要加強沖洗期間的臨時措施管理。主要包含以下幾條。

（1）合理臨時措施設計

基于上述典型問題，針對臨時措施與正式物項干涉問題，需要在臨時措施設計時，嚴格進行沖突檢查，采用立體圖等方式，也可加強現(xiàn)場聯(lián)合檢查，提前發(fā)現(xiàn)沖突路徑所在，并對臨時措施施工方案進行調(diào)整，避免后期修改導致工期浪費，進而影響系統(tǒng)沖洗進展。

（2）選擇合格供應商

合格的供應商才能提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。臨時措施不代表一次性使用，不代表質(zhì)量差。臨時措施同樣需要按照正式物項對待，在根據(jù)施工方案采購相關設施設備時，嚴格按照技術要求甄別判斷，選擇合格的供應商，提供滿足系統(tǒng)沖洗所需要求的設備，保證系統(tǒng)沖洗可靠進行。

（3）嚴格按照方案施工

一般現(xiàn)場臨時措施施工會選擇與正式物項安裝相同的單位一并進行。而安裝單位對待臨時措施重視程度不夠，從而導致相應設備安裝質(zhì)量差，如法蘭漏水、焊縫存在砂眼等。為杜絕該現(xiàn)象，需加強臨時措施施工單位管理，嚴格按照施工方案進行施工，同時嚴格按照質(zhì)量管理要求進行檢驗檢查，確保安裝質(zhì)量滿足系統(tǒng)沖洗要求。

（4）加強臨時措施驗收

在臨時措施安裝完成后，系統(tǒng)沖洗開始前，需要加強對臨時措施整體驗收。重點要加強對法蘭螺栓力矩、法蘭對中、墊片選型、焊縫PT及水壓試驗等檢查，通過一系列質(zhì)量檢查，提前發(fā)現(xiàn)臨時措施安裝過程中存在的問題，及時糾正，確保系統(tǒng)沖洗時滿足質(zhì)量要求。

3 結束語

本文介紹了非能動核電機組核島系統(tǒng)沖洗期間臨時措施的種類，以及一回路聯(lián)合沖洗相應的概念。針對系統(tǒng)沖洗期間遇到的典型問題進行了分類分析，并針對遇到的問題，提出了合理的管理思路，對于后續(xù)機組系統(tǒng)沖洗及一回路聯(lián)合沖洗期間的臨時措施管理提供了一定的支持。