柳 輝

（中核核電運行管理有限公司 維修一處，浙江 嘉興 314300）

0 引言

巴基斯坦恰?，擟2電站，反應堆壓力容器液位測量系統(tǒng)A通道NX廠房側出現回路泄漏，因該缺陷的存在，巴方始終未接收系統(tǒng)是C2項目僅剩的兩個涉及堆芯的遺留項。系統(tǒng)設備制造廠家赴現場進行了4次維修，廠家對整個A通道NX廠房內的毛細管、變送器系統(tǒng)進行過維修，也對一些管路的密封部件進行過更換和改動，A通道仍處于不可用狀態(tài)。

秦山30萬機組與恰希瑪C1～C4的共5臺機組，反應堆壓力容器液位測量系統(tǒng)的架構基本一致。該系統(tǒng)毛細管回路中的液體會隨著系統(tǒng)運行自然流失或在外力作用下發(fā)生泄漏，從而毛細管回路無法傳導壓力，系統(tǒng)變送器輸出信號異常，導致整個系統(tǒng)不可用。維修過程中需高壓檢漏，要做好預案保護一回路壓力邊界。受系統(tǒng)組成設備和抽真空工期難受控的影響，控制整個檢修工作的工期難度很大，而壓力容器頂部排氣管的恢復，可能會拖延大修主線。

修復巴基斯坦恰希瑪C2電站反應堆壓力容器液位測量系統(tǒng)缺陷并徹底解決遺留項，是寶貴的工作經驗。通過介紹C2現場的維修過程，將非常規(guī)檢修工作的經驗分享供其他同類電站相關系統(tǒng)維修做參考。

圖1 反應堆壓力容器液位測量系統(tǒng)示意圖[2]Fig.1 Map of the reactor pressure vessel level measurement system[2]

1 系統(tǒng)簡介

1.1 系統(tǒng)概述

反應堆壓力容器液位測量系統(tǒng)能連續(xù)地反映反應堆壓力容器內的液位，是在反應堆失水事故工況下不可缺少的監(jiān)測系統(tǒng)，并具有如下功能[1]：

輔助監(jiān)測反應堆壓力容器內氣泡或空泡的出現。

輔助監(jiān)測堆芯冷卻不足（ICC）的發(fā)生。

在反應堆冷卻劑強迫流動時，能指示反應堆冷卻劑系統(tǒng)中空泡的份額信息。

反應堆壓力容器液位測量系統(tǒng)屬于1E級系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)組成

反應堆壓力容器液位測量系統(tǒng)設置A、B兩個通道。壓力容器液位在CRT及主控制室的指示儀上指示[1]。

該系統(tǒng)的差壓變送器取壓管一端與壓力容器頂部排氣管相接，另一端接至中子注量率測量導向管。每個通道使用一套數據處理裝置，信號處理裝置根據所需的輸入信號來計算反應堆壓力容器的實際液位，這些信號包括來自反應堆冷卻劑系統(tǒng)的壓力信號、堆芯溫度信號、脈沖管中的溫度信號及反應堆冷卻劑的狀態(tài)信號（見圖1）。

該測量系統(tǒng)每個通道設置2臺差壓變送器。其中一臺為全量程差壓變送器，用來測量反應堆冷卻劑自然循環(huán)時，從壓力容器底部至頂部全范圍的液位；另一臺為動態(tài)量程差壓變送器，用于在反應堆冷卻劑泵運行時（反應堆冷卻劑強迫循環(huán)時），測量反應堆壓力容器內的動態(tài)液位[1]（見圖1）。

1.3 數據處理原理

1.3.1 全量程液位L001算法[3]

根據壓力平衡的原則：

得到：

上式中：H1、H2、H3、H4為各垂直脈沖管高度（見圖1）。H_RV為壓力容器內部高度（見圖1）；D1、D2、D3、D4為脈沖管溫度對應飽和水的密度。D_RVL為堆芯出口溫度對應的飽和水密度與壓力容器內壓力對應的飽和水密度的高值；D_RVV為堆芯出口溫度對應的飽和蒸汽密度與壓力容器內壓力對應的飽和蒸汽密度的低值，這是在精度范圍內的一種保守的取值方法，使得液位計算值略低于實際值。

1.3.2 動態(tài)量程液位L002算法[3]

主泵不運轉時：此時壓力容器內為靜態(tài)，算法同L001。

主泵都運轉時：此時的液位百分比，實際上為壓力容器內的相對氣泡含量。

實測的壓力容器上下壓差：

得到動態(tài)量程液位百分比指示L002為：

上式中：DDP_EXP為水實體狀態(tài)下的差壓值，在不同運行工況下是不同的，它與堆芯溫度有一定的函數關系，上式將該函數按照泰勒級數展開，忽略高階對該值貢獻很小的部分[4]（T為堆芯平均溫度）。

2 維修方案制定

結合系統(tǒng)A通道缺陷情況及原設備制造廠家歷次維修過程，解決A通道回路泄漏的問題是首要前提，但查漏及漏點修復難度大，漏點修復的過程可能會造成新的漏點，需對C2現場重新安裝，對焊接的A通道回路進行高壓查漏，經分段、多重驗證，確保無漏點后對A通道回路進行抽真空、充液。

通過系統(tǒng)功能及數據處理原理分析可知，全量程、動態(tài)量程差壓變送器測量功能及精度是系統(tǒng)功能的關鍵，液壓隔離器、變送器回路充液需盡可能充分，同時保證變送器正、負壓腔平衡。充液工作完成，需進行試驗驗證充液后的設備、系統(tǒng)功能。

在反應堆升溫、升壓、升功率期間進行6次以上數據采集，記錄各工況下堆芯平均溫度對應的動態(tài)量程變送器差壓值；使用ICCMS計算軟件，計算壓力容器內相對氣泡含量的參數A、B、C、D、E，對原參數進行修正；最終滿功率工況下反應堆壓力容器動態(tài)量程指示滿足系統(tǒng)功能要求。

表1 波紋管深度記錄表（維修前、充液后、靜壓試驗后）Table 1 Bellows depth record table (before repair, after filling, after static pressure test)

3 現場維修

3.1 維修前數據采集

2015年8月11日，依據《C2堆芯水位計系統(tǒng)A通道維修規(guī)程》，現場維修工作開始。隔離A、B通道上、下部高容積傳感器根閥；測量A通道上、下部高容積傳感器波紋管深度，完成維修前的堆芯液位測量系統(tǒng)A通道數據采集（MCR指示、工程師站、變送器電流、波紋管深度），其中波紋管深度數據采集見表1-維修前。

3.2 NX廠房變送器機架安裝、毛細管焊接

原NX廠房機架，高、低壓端液壓隔離器前部（RX側）毛細管切割；將上、下部高容積傳感器處灌充閥主、副閥芯退出；對毛細管切口處至高容積傳感器灌充閥毛細管管路吹掃、干燥；拆除原NX廠房舊機架。

新NX廠房機架安裝。完成新機架高、低壓端液壓隔離器毛細管切口處焊接，并對焊接后的毛細管管路檢查，確認管路通暢。巴方對焊點進行PT檢查，PT檢查合格。

毛細管管徑4.76mm，壁厚1.19mm，材質316（軟胎）。不銹鋼材料焊接，內壁易起渣；焊接電流過大易造成焊穿、焊堵等情況。小管徑焊接不僅要滿足焊接工藝要求，還要滿足模擬系統(tǒng)17MPa氣壓的檢驗。為此專門制定了預案：提前進行焊接試驗，掌握合理的電流范圍；使用高純度氬氣作為焊接保護氣；預制的承插焊套兩端帶有凸臺結構，有效減少焊接次數的同時保證焊接質量；焊接后進行系統(tǒng)毛細管回路吹掃，驗證焊接后毛細管管路通暢。

3.3 A通道高壓查漏

高壓查漏有以下要點：壓力平衡，避免液壓隔離器和差壓變送器單邊承壓；保護高容積傳感器波紋管（波紋管只能單向承壓），無論升壓、降壓RX廠房高容積傳感器側壓力始終早于NX廠房側壓力建立（此次檢修采用高容積傳感器充滿水并加壓平衡的雙保險）；系統(tǒng)管路正常介質是水，高壓查漏時介質是氮氣，漏點判斷效率高，高壓查漏質量好（見圖2）。

圖2 A通道高壓查漏示意圖[2]Fig.2 High-voltage leak-checking diagram of channel A[2]

RX、NX廠房側壓力達17MPa，保壓45min，壓力無下降，A通道回路無漏點。打壓過程中，測量壓力變送器PT001電流值，核算電流值與NX廠房側壓力指示一致，壓力變送器測量功能正常，滿足系統(tǒng)精度要求。

打壓結束，NX廠房側、RX廠房側同步降壓。A通道上、下部高容積傳感器一次側排水，解體上、下部高容積傳感器，解體前發(fā)現上部高容積傳感器（LE001）罩蓋與底座密封面有硼結晶（后續(xù)工作中重點關注硼結晶的問題，回裝高容積傳感器時，更換新的鎳墊片、O形密封圈，并在反應堆熱態(tài)，RX廠房人員閘門關閉前對上、下部高容積傳感器、整個A通道毛細管回路查漏）。拆下高容積傳感器底座上的波紋管，固定上、下部高容積傳感器底座。對NX廠房機架高、低壓端液壓隔離器RX側灌充閥至RX廠房高容積傳感器之間的毛細管管路吹掃、干燥（見圖3）。

3.4 A通道抽真空、充液

抽真空一方面是后續(xù)充液的前提，也是系統(tǒng)密封性的二次驗證。系統(tǒng)回路原介質是水，需在合理位置開口，吹掃、干燥（即使是微量的液體，甚至空氣潮濕都會影響抽真空效果，無法保證工期的同時，易造成漏點的疑惑）。吹掃過程中要控制好氣源壓力（經驗壓力：2bar），防止損壞液壓隔離器膜片及高容積傳感器波紋管（建議提前解體高容積傳感器，對波紋管提前抽真空除水）。抽真空初期、中期使用大功率真空泵，加速系統(tǒng)管路除濕、真空建立；后期使用低功率真空泵（充液裝置），實現系統(tǒng)密封性的二次驗證。

首先，對毛細管管路的濕度進行測量（測量結果與測量環(huán)境空氣濕度數據一致）；建立NX廠房機架液壓隔離器、變送器側抽真空/充液平臺（變送器高低壓端同時抽真空、充液，使差壓變送器正負壓側介質平衡，保證差壓變送器精度）； 建立NX廠房機架液壓隔離器RX側抽真空平臺（液壓隔離器腔室空間小，且本身采用有褶皺的膜結構，需平衡抽真空過程產生的對膜片的拉力，避免膜片堵塞充液路徑）；分別建立RX廠房上、下部高容積傳感器充液平臺（見圖4）。

分別在真空度達4.1Pa、9.4Pa、9.8Pa時充液，A通道充液完成?；匮b上、下部高容積傳感器。測量A通道上、下部高容積傳感器波紋管深度，并記錄（見表1-充液后）。

3.5 充液后靜壓、保壓試驗

充液完成后，隨即進行充液后靜壓試驗。在A通道上、下部高容積傳感器一次側同時加壓，緩慢升壓至17MPa，同 時 監(jiān) 視LT001、LT002、PT001變 送 器 電 流。LT001、LT002電流，從上、下部高容積傳感器壓力建立開始，至17MPa，平衡、穩(wěn)定。核算PT001電流值與壓力校驗儀指示壓力一致；差壓變送器平衡，壓力傳導正常。結合上、下部高容積傳感器波紋管深度測量結果（維修前后均有0.4cm左右變化）[5]，進一步證實此前的充液工作是完善的、成功的。

圖3 A通道回路吹掃、干燥查漏示意圖[2]Fig.3 A channel circuit blow-clean, drying leak diagram[2]

圖4 A通道抽真空、充液示意圖[2]Fig.4 A channel vacuum, liquid filling schematic[2]

圖5 維修后動態(tài)量程LI002 工程師站指示Fig.5 Dynamic range LI002 engineer station indication after repair

充液后靜壓試驗正常，切斷上、下部高容積傳感器壓力源，進行充液后的保壓試驗，再次驗證A通道回路無漏點。保壓16h，壓力無異常下降。緩慢泄壓，測量上、下部高容積傳感器波紋管深度并記錄。對比高壓驗證前、后波紋管深度，深度不變，充液后的波紋管功能良好（見表1-靜壓試驗后）。

4 維修成果

完成A通道差壓變送器校驗。在主系統(tǒng)升溫、升壓、升功率至滿功率期間完成系統(tǒng)數據采集。自反應堆臨界至滿功率，動態(tài)量程LI002指示102±2%，變送器LT002電流穩(wěn)定在14.0 mA±0.1mA（見圖5）。C2壓力容器液位測量系統(tǒng)A通道維修圓滿完成。