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號機組作為M310改進機型，新增了蒸汽發(fā)生器二次側非能動冷卻系統(tǒng)（PRS）作為嚴重事故預防與緩解措施。蒸汽發(fā)生器二次側非能動冷卻系統(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。在開展布置工作時發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)蒸汽管線非常長，若PRS系統(tǒng)蒸汽管線與主蒸汽管線之間的隔離閥常開，會對PRS系統(tǒng)的正常運行造成影響，因此考慮將PRS系統(tǒng)蒸汽隔離閥的狀態(tài)由常開變換為常關。本文使用RELAP5熱工水力計算程序對PRS系統(tǒng)蒸汽隔離閥常關狀態(tài)下PRS系統(tǒng)壓力平衡時間開展工作，并分析了蒸汽隔離閥常關對自然循環(huán)的影響。

【關鍵詞】田灣核電廠5、6號機組；二次側非能動冷卻系統(tǒng)（PRS）；Relap5

0 前言

蒸汽發(fā)生器二次側非能動冷卻系統(tǒng)（PRS）為壓水堆核電廠嚴重事故預防與緩解措施，在發(fā)生全廠斷電事故疊加輔助給水系統(tǒng)汽動泵系列失效事故，和全部喪失給水事故工況下，在不超過冷卻劑壓力邊界設計條件的前提下，通過蒸汽發(fā)生器以非能動的方式導出堆芯衰變熱及反應堆冷卻劑系統(tǒng)各設備的顯熱至環(huán)境最終熱阱，實現(xiàn)事故后的緩解作用。

每個環(huán)路的蒸汽發(fā)生器二次側都設置一個非能動冷卻系列。每個系列包括一臺應急余熱排出冷卻器以及必要的閥門、管道和儀表。三個系列共用一臺冷凝水箱。對于每個PRS系列（以1號系列為例，流程示意圖見圖1），蒸汽管線在安全殼外與主蒸汽管道相連，蒸汽管線上設置一臺常開的隔離閥（PRS101VV）。蒸汽管線的另一端在經(jīng)過一個U形水封后連接應急余熱排出冷卻器入口封頭的接管嘴，應急余熱排出冷卻器布置在冷凝水箱底部，要求在整個機組運行期間（包括PRS投入運行期間），該冷卻器都浸泡在水中，不允許裸露。冷凝水管道連接應急余熱排出冷卻器下封頭接管嘴，并在管道上設置兩臺并聯(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，通過輔助給水管道返回蒸汽發(fā)生器二次側。

1 問題簡述

由于布置原因，PRS蒸汽管道較長，在已有的PRS設計方案中，將PRS蒸汽管道隔離閥設置為常開狀態(tài)，此時蒸汽管道隔離閥后的管道壓力約與主蒸汽管道壓力相同，PRS啟動信號發(fā)出后下游閥門開啟，便能建立自然循環(huán)，PRS流程示意圖見圖1。為避免PRS系統(tǒng)對二回路的正常運行造成影響，爭取正常運行時關閉蒸汽隔離閥，現(xiàn)考慮將PRS蒸汽管道隔離閥設置為常關狀態(tài)。若考慮將PRS蒸汽管道隔離閥設置為常關，則蒸汽管道隔離閥后的管道初始壓力較低。

PRS啟動信號發(fā)出以后，開啟蒸汽隔離閥，待管道內(nèi)壓力達到與主蒸汽管道壓力大概相同時，才能開啟下游閥門使PRS建立自然循環(huán)。為了評估蒸汽管道隔離閥設置為常關狀態(tài)對PRS系統(tǒng)自然循環(huán)建立時間的影響，需要對PRS蒸汽管道隔離閥打開后閥后管道壓力隨時間的變化進行計算分析。

2 計算

2.1 計算軟件

本次采用熱工流體計算軟件RELAP5對上述問題進行模擬計算。RELAP5是美國愛德華國家工程實驗室開發(fā)的一款大型系統(tǒng)分析程序，可求解多相流動的質量、動量及能量方程，經(jīng)過多年的驗證及完善，廣泛應用于壓水堆核電廠的系統(tǒng)運行以及事故工況分析。

2.2 計算假設

假設管壁通過保溫處于絕熱狀態(tài)，蒸汽管道不會通過散熱引起壓力下降。假設蒸汽管道隔離閥開口面積隨開啟時間呈線性變化。

2.3 計算輸入

蒸汽管道面積為0.15m2，隔離閘閥全開面積為0.15m2，初始狀態(tài)為關閉，隔離閥前蒸汽壓力為6.89MPa，濕度為0.03。閥后蒸汽管道長度為135m，初始壓力為0.102MPa。根據(jù)閥門開啟時間以及閥后濕度的不同，進行了四種模型的計算，各模型的開啟時間與濕度如表1所示：

3 結論

若考慮PRS蒸汽管道隔離閥常關，則采用最保守的假設（模型1）得到，PRS蒸汽管道隔離閥在開啟7s后使閥后管道壓力與閥前管道壓力相同，因此PRS蒸汽管道隔離閥常關的方案對PRS自然循環(huán)建立時間的影響非常小。

【參考文獻】

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

[責任編輯：田吉捷]