鄭明輝　尹闖

【摘 要】嶺澳核電站核島設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（RRI系統(tǒng)）多次在檢修后啟動(dòng)充水時(shí)發(fā)生高位水箱水位異常的報(bào)警，該報(bào)警在嶺澳核電站被視為電站事故預(yù)警級別。論文對RRI系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)造成高位水箱水位異常的原理進(jìn)行了分析，并提出了有效的解決方案。

【Abstract】 In Lingao nuclear power station， many times， has occurred the alarm of the surge tanks abnormal level of the component cooling system when the RRI system is filling after maintenance. This alarm is considered as accident pre-warning in Lingao nuclear power station. In this paper， by analyzing the principle that the alarm of the RRI surge tanks abnormal level occurred， proposes the effective solutions.

【關(guān)鍵詞】RRI； 啟動(dòng)；充水； 高位頭箱；水位異常

【Keywords】 RRI； startup； filling； surge tank； abnormal level

【中圖分類號】TM623 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）08-0153-02

1 RRI系統(tǒng)簡介

RRI系統(tǒng)的主要功能是冷卻所有位于核島內(nèi)的帶放射性水的設(shè)備，是處在重要廠用水系統(tǒng)（SEC系統(tǒng)）與核島輔助設(shè)備之間的一個(gè)封閉回路，包括兩部分：一部分主要是用于核安全保障及冷停堆，這部分是按雙重容量設(shè)計(jì)，并由兩條獨(dú)立的管線構(gòu)成，在事故情況下兩條管線中的每一個(gè)都能100%地保證設(shè)備冷卻，每一條管線都是由SEC系統(tǒng) 的一列冷卻。每條獨(dú)立系列由兩臺100%容量的離心泵、兩臺50%容量的RRI/SEC 熱交換器、一個(gè)高位水箱和相應(yīng)的管道、儀表組成。另一部分是事故工況下不需要冷卻的設(shè)備，它們是由兩條管線中的其中一條提供冷卻，在這部分中還有兩臺機(jī)組的公用設(shè)備，它們可以由一臺機(jī)組或者另一機(jī)組的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)提供冷卻[1]。

RRI系統(tǒng)的A/B列高位水箱氣側(cè)和水側(cè)有一個(gè)連通管，通過一段管道和一個(gè)手動(dòng)隔離閥連通，即RRI系統(tǒng)的A/B列高位水箱的氣側(cè)和水側(cè)是相互連通的。連通管道位置較高，這樣可保證只有在水位高時(shí)兩個(gè)高位水箱的水側(cè)才能夠連通。圖1為RRI高位水箱示意圖。

RRI系統(tǒng)的用戶大部分熱交換器的一次側(cè)是放射性流體，由于可能存在向RRI側(cè)泄漏的可能，因此當(dāng)RRI系統(tǒng)發(fā)生高位水箱水位異常報(bào)警時(shí)，很有可能的原因是一回路放射性水漏入系統(tǒng)或者RRI系統(tǒng)本身存在泄漏所致。因此當(dāng)出現(xiàn)RRI系統(tǒng)高位水箱水位異常報(bào)警時(shí)，核電站工作人員將視為事故前兆，立即啟動(dòng)事故程序進(jìn)行處理。如不能盡快查明報(bào)警原因，核電站的反應(yīng)堆操縱員將可能按事故應(yīng)急程序緊急停運(yùn)反應(yīng)堆。

2 問題背景及原理分析

嶺澳核電站L211換料大修中，L2RRI系統(tǒng)B列檢修結(jié)束后啟動(dòng)，在準(zhǔn)備對系統(tǒng)進(jìn)行充水時(shí)，發(fā)現(xiàn)B列高位水箱的水位在系統(tǒng)充水排氣過程中快速上漲，而工作人員快速關(guān)閉系統(tǒng)的補(bǔ)水閥后并未緩解水位上漲趨勢，很快觸發(fā)水位高高報(bào)警。同時(shí)，運(yùn)行中的另外一列RRI系統(tǒng)高位水箱也出現(xiàn)水位高高報(bào)警，主控操縱員立即啟動(dòng)事故應(yīng)急程序處理，跟蹤一段時(shí)間后， RRI系統(tǒng)B列高位水箱水位迅速下降并觸發(fā)頭箱水位過低報(bào)警。經(jīng)咨詢以往大修相關(guān)的執(zhí)行人員，該問題為重發(fā)事件，但是并不是每次大修都會發(fā)生，因此其發(fā)生的具體原因并沒有得到很好的查證。

針對這一問題，項(xiàng)目組進(jìn)行了深入分析，在參考了管線布置、標(biāo)高等因素后，認(rèn)為造成充水時(shí)高位水箱發(fā)生水位迅速上漲并觸發(fā)水位高高報(bào)警的原因應(yīng)為：RRI系統(tǒng)檢修后管道、設(shè)備充滿了大量的空氣，在系統(tǒng)充水時(shí)，這些氣體由于高位水箱排氣口偏小，大部分氣體被壓縮在系統(tǒng)內(nèi)部。當(dāng)停止充水時(shí)，由于高位水箱排氣管線一直在排氣，系統(tǒng)的壓力快速下降，根據(jù)氣體理想方程P0V0 = P1V1（水溫基本不變，忽略溫度影響），被壓縮的氣體隨著系統(tǒng)壓力的降低而迅速發(fā)生膨脹（補(bǔ)水來自核島除鹽水系統(tǒng)，壓力約5bar，系統(tǒng)降至常壓，氣體最大膨脹理想程度約5倍），被膨脹的氣體混合著水朝排氣口即高位水箱傳送，導(dǎo)致了高位水箱水位快速上漲。當(dāng)大部分氣體被排走后，原來的氣體空間被系統(tǒng)內(nèi)的水填充，最終使高位水箱的水位再次降低，而運(yùn)行的另外一列由于連通管連通的原因，其高位水箱受波及也會出現(xiàn)水位異常問題。

經(jīng)查詢歷史大修數(shù)據(jù)，RRI系統(tǒng)檢修后恢復(fù)時(shí)并不是每次都會發(fā)生高位水箱水位高的問題，經(jīng)分析其原因是每次大修檢修項(xiàng)目不同，只有在容積較大的設(shè)備（如RRA/RRI的熱交換器）檢修排空時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的空氣含量較大時(shí)才存在這種問題。

3 解決方案

解決問題的方法很多，但是必須不能影響RRI系統(tǒng)運(yùn)行中的另外一列的安全，只有做到這一點(diǎn)，才能作為切實(shí)可行的解決方案。目前被公認(rèn)為有效的解決方案為：RRI系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，準(zhǔn)備充水前先關(guān)閉RRI系統(tǒng)A/B列高位水箱連通閥，當(dāng)高位水箱的水位計(jì)可視時(shí)（約1.05m），手動(dòng)關(guān)閉充水隔離閥暫停充水，這樣保證高位水箱有足夠的空間容納水位的上漲，當(dāng)觀察到高位水箱經(jīng)過一段時(shí)間的水位波動(dòng)后不再上漲時(shí)，說明系統(tǒng)內(nèi)的大部分氣體已基本通過排氣管線排走，此時(shí)再繼續(xù)充水，就能避免高位水箱出現(xiàn)水位高高的問題。而系統(tǒng)內(nèi)因維修而進(jìn)入的氣體由于控制了系統(tǒng)充水速率得到了控制，氣體在釋放時(shí)導(dǎo)致高位水箱液位降低的物理現(xiàn)象也得到了避免，這樣就能很好地解決RRI系統(tǒng)在檢修后啟動(dòng)進(jìn)行充水時(shí)高位水箱水位異常的問題。

4 方案實(shí)施效果

針對嶺澳核電站L211大修RRI系統(tǒng)B列檢修后啟動(dòng)充水時(shí)頭箱水位異常的反饋，電站工作人員采用的解決方案得到了驗(yàn)證：在RRI系統(tǒng)A列檢修后啟動(dòng)進(jìn)行充水時(shí)，當(dāng)充水到高位水箱水位可視時(shí)，立即現(xiàn)場手動(dòng)關(guān)閉補(bǔ)水隔離閥，現(xiàn)場觀察到高位水箱水位快速上漲，水位上漲但并不會超過正常值的上限（1.65m），避免了觸發(fā)水位高高的報(bào)警，且由于關(guān)閉了連通閥，對運(yùn)行列再無任何威脅。說明RRI系統(tǒng)檢修后充水時(shí)發(fā)生高位水箱水位異常報(bào)警的問題得到了很好的解決。

在紅沿河核電H101大修和寧德核電的N101大修，將這一方案推廣實(shí)施，證明本解決方案可作為一個(gè)成功的案例，值得在各電站推廣。

5 結(jié)語

避免RRI系統(tǒng)一列檢修后啟動(dòng)進(jìn)行充水時(shí)導(dǎo)致高位水箱水位異常的解決方案：

①充水前，關(guān)閉A/B列高位水箱聯(lián)通閥。

②充水時(shí)，當(dāng)高位水箱的水位計(jì)可視時(shí)（約1.05m），手動(dòng)關(guān)閉充水隔離閥暫停充水，這樣可保證高位水箱有足夠的空間容納水位的上漲。當(dāng)觀察到高位水箱經(jīng)過一段時(shí)間的水位波動(dòng)后不再上漲時(shí)，再繼續(xù)充水。

經(jīng)實(shí)踐證明，以上兩種方法同時(shí)實(shí)施，可以很好地解決RRI系統(tǒng)在檢修后啟動(dòng)充水時(shí)發(fā)生的高位水箱水位異常的問題，確保RRI系統(tǒng)運(yùn)行列不受影響，可避免啟動(dòng)事故程序影響主控操縱員對機(jī)組的監(jiān)控，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，值得在其他電站推廣應(yīng)用。

另外，如果在RRI系統(tǒng)水泵切換運(yùn)行期間，當(dāng)觀察到高位水箱水位波動(dòng)明顯較大時(shí)，說明了系統(tǒng)水回路含氣量較高，應(yīng)盡快考慮對系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)排氣，以確保系統(tǒng)能夠應(yīng)對特殊的瞬變工況。

【參考文獻(xiàn)】

【1】陳濟(jì)東，大亞灣核電站系統(tǒng)及運(yùn)行[M].北京：原子能出版社，1994.endprint