壓水堆核電站余熱排出系統進口死管道改進分析

劉金巖

摘 要：壓水堆核電站余熱排出系統進口“死管段”是采用M310改進型CPR1000技術的核電站安全分析和環境評價共性問題之一，寧德核電余熱排出系統死管段改造工作在借鑒國內外同類型機組和參考電站的基礎上，積極探索各種潛在可行方案，在方案經過國家核安全局認可后進行實施，該項改造有效地控制和避免了“死管段”的腐蝕現象，提高了機組運行的安全性和經濟性。

關鍵詞：死管段；核電站；分析

1 改造背景

“死管段”是指那些與一回路相連但在機組正常運行情況下其內流體不流動的管段。當核電站一回路升溫升壓或者功率運行過程中，這些管段內的靜止流體被一回路加熱產生熱分層或汽化，并最終導致管道內壁和閥門部件腐蝕。

余熱排出系統進口就屬于典型的“死管段”，在嶺澳一期核電站，因未對此處進行改造，導致死管段處的閥門RCP215VP在機組才剛剛運行了一個循環后就發現閥座嚴重腐蝕，經過多次研磨后仍無法完全消除腐蝕坑，嚴重威脅到了機組的安全穩定運行。

經過不斷地探索和試驗，確認余熱排出系統進口死管段腐蝕問題是由持續不斷的熱工水力現象引起的，這些熱工水力現象主要表現為：

？藎死管段內頂部和底部之間存在熱分層，當這種熱分層不穩定時更為有害；

？藎一回路通過RCP閥門不斷給“死管段”內靜止液體加熱，如果溫度達到管道內部的壓力對應的飽和溫度，就會導致管道內形成水/汽兩相，當管道內排氣不充分而存在空氣時更會加速腐蝕的產生。

2 改進設計基準

余熱排出系統進口“死管段”改進設計方案采用對“死管段”增壓的設計原理，吸取同類型電站的成功經驗，同時結合在建項目的不同實際特點，在滿足標準規范和主系統安全功能要求的前提下，制定切實有效的改進方案，有效控制和避免“死管段”腐蝕現象，提高機組運行的安全性和經濟性。

3 改進方案

該方案中閥門RRA001/021VP和RCP212/215VP上有平衡孔用來抵消閥門本體的鍋爐效應，逆止閥RCO354VP用于和上游管道連接，連接處有9.5mm的限流孔，其與RIS系統的接口用來在機組啟動階段對RRA001/021VP和RCP212/215VP進行密封性試驗。

相對于改造前，本方案將逆止閥修改為手動隔離閥RCP354VP，保持常開狀態，使死管段壓力與一回路一致，避免汽化。其次取消啟動隔離閥RCP130VP，并以管帽封堵，手動隔離閥RCP354VP前增設3mm的限流孔板，同時，對余熱排出系統進口隔離閥RRA001VP的平衡孔進行封堵，增設其密封性試驗管線（RRA224VP所在管線），正常運行期間，RRA224VP保持開啟，以避免RRA001VP的鍋爐效應。

該方案取消了3mm的限流孔板，將原管座處的9.5mm限流孔修改為3mm限流孔，再增加一個帶3mm限流孔的管座與管道連接。

手動隔離閥RCP354VP保持常開，通過與一回路連接對死管段進行增壓，用以消除死管段腐蝕現象，同時閥門本體制造過程中已增加旁通閥，防止閥門本體出現鍋爐效應，故此處取消了平衡孔。在冷態工況下，通過專用裝置可對RCP212/215和RRA001/021VP進行密封性試驗，故取消試驗管線。

4 可行性分析

4.1 雙重隔離分析

按照RRC-P規范要求，一回路系統需設置雙重隔離，但內徑小于25mm的管段不在一回路范圍內。RCP354/355VP閥門所在管線內徑為15.6mm，因此其管線可不設置雙重隔離，而對于其旁通閥流道上RCP212/215VP和RRA001/021VP閥門仍承擔著大管的隔離功能，滿足了規范要求的雙重隔離。

4.2 主系統水裝量分析

對于可能發生的反應堆冷卻劑泄漏量問題，系統設計僅要求不可識別泄漏率應小于230L/h，總泄漏率應小于2300L/h，而不對具體發生泄漏處的泄漏率進行規定，故改進后，不影響反應堆冷卻劑系統水裝量的識別。

4.3 限流孔的分析

在主管道和小管連接處設計3mm的限流孔目的是將孔徑限制小于9.5mm，保證旁路管線在發生破裂的情況下，能通過化學和容積控制系統對反應堆冷卻劑系統水裝量進行補償，而不啟動安注系統；另一個目的是增加管道阻力，在機組正常運行中余熱排出系統入口隔離閥意外開啟情況下，盡可能降低從RCP系統通過旁路管線流出的泄漏量。

5 結束語

在余熱排出系統進口死管段改造過程中，結合成功電站經驗和寧德電站實際情況，對死管段改造方案進行不斷篩選和優化，最終保證了方案的順利實施，并接受了核電站商業運行的檢驗，證明了方案的成功。此項改進，不單單加強了電站運行的安全性和經濟性，更提升了核電機組的自主設計優化能力，為我國后續建設的核電項目提供了良好的參考和借鑒。

參考文獻

[1]中國百萬千瓦級核電自主化依托工程.中國原子能出版社.2013.

[2]RRA進口死管段改進論證報告.深圳中廣核工程設計有限公司.2010.endprint

摘 要：壓水堆核電站余熱排出系統進口“死管段”是采用M310改進型CPR1000技術的核電站安全分析和環境評價共性問題之一，寧德核電余熱排出系統死管段改造工作在借鑒國內外同類型機組和參考電站的基礎上，積極探索各種潛在可行方案，在方案經過國家核安全局認可后進行實施，該項改造有效地控制和避免了“死管段”的腐蝕現象，提高了機組運行的安全性和經濟性。

關鍵詞：死管段；核電站；分析

1 改造背景

“死管段”是指那些與一回路相連但在機組正常運行情況下其內流體不流動的管段。當核電站一回路升溫升壓或者功率運行過程中，這些管段內的靜止流體被一回路加熱產生熱分層或汽化，并最終導致管道內壁和閥門部件腐蝕。

余熱排出系統進口就屬于典型的“死管段”，在嶺澳一期核電站，因未對此處進行改造，導致死管段處的閥門RCP215VP在機組才剛剛運行了一個循環后就發現閥座嚴重腐蝕，經過多次研磨后仍無法完全消除腐蝕坑，嚴重威脅到了機組的安全穩定運行。

經過不斷地探索和試驗，確認余熱排出系統進口死管段腐蝕問題是由持續不斷的熱工水力現象引起的，這些熱工水力現象主要表現為：

？藎死管段內頂部和底部之間存在熱分層，當這種熱分層不穩定時更為有害；

？藎一回路通過RCP閥門不斷給“死管段”內靜止液體加熱，如果溫度達到管道內部的壓力對應的飽和溫度，就會導致管道內形成水/汽兩相，當管道內排氣不充分而存在空氣時更會加速腐蝕的產生。

2 改進設計基準

余熱排出系統進口“死管段”改進設計方案采用對“死管段”增壓的設計原理，吸取同類型電站的成功經驗，同時結合在建項目的不同實際特點，在滿足標準規范和主系統安全功能要求的前提下，制定切實有效的改進方案，有效控制和避免“死管段”腐蝕現象，提高機組運行的安全性和經濟性。

3 改進方案

該方案中閥門RRA001/021VP和RCP212/215VP上有平衡孔用來抵消閥門本體的鍋爐效應，逆止閥RCO354VP用于和上游管道連接，連接處有9.5mm的限流孔，其與RIS系統的接口用來在機組啟動階段對RRA001/021VP和RCP212/215VP進行密封性試驗。

相對于改造前，本方案將逆止閥修改為手動隔離閥RCP354VP，保持常開狀態，使死管段壓力與一回路一致，避免汽化。其次取消啟動隔離閥RCP130VP，并以管帽封堵，手動隔離閥RCP354VP前增設3mm的限流孔板，同時，對余熱排出系統進口隔離閥RRA001VP的平衡孔進行封堵，增設其密封性試驗管線（RRA224VP所在管線），正常運行期間，RRA224VP保持開啟，以避免RRA001VP的鍋爐效應。

該方案取消了3mm的限流孔板，將原管座處的9.5mm限流孔修改為3mm限流孔，再增加一個帶3mm限流孔的管座與管道連接。

手動隔離閥RCP354VP保持常開，通過與一回路連接對死管段進行增壓，用以消除死管段腐蝕現象，同時閥門本體制造過程中已增加旁通閥，防止閥門本體出現鍋爐效應，故此處取消了平衡孔。在冷態工況下，通過專用裝置可對RCP212/215和RRA001/021VP進行密封性試驗，故取消試驗管線。

4 可行性分析

4.1 雙重隔離分析

按照RRC-P規范要求，一回路系統需設置雙重隔離，但內徑小于25mm的管段不在一回路范圍內。RCP354/355VP閥門所在管線內徑為15.6mm，因此其管線可不設置雙重隔離，而對于其旁通閥流道上RCP212/215VP和RRA001/021VP閥門仍承擔著大管的隔離功能，滿足了規范要求的雙重隔離。

4.2 主系統水裝量分析

對于可能發生的反應堆冷卻劑泄漏量問題，系統設計僅要求不可識別泄漏率應小于230L/h，總泄漏率應小于2300L/h，而不對具體發生泄漏處的泄漏率進行規定，故改進后，不影響反應堆冷卻劑系統水裝量的識別。

4.3 限流孔的分析

在主管道和小管連接處設計3mm的限流孔目的是將孔徑限制小于9.5mm，保證旁路管線在發生破裂的情況下，能通過化學和容積控制系統對反應堆冷卻劑系統水裝量進行補償，而不啟動安注系統；另一個目的是增加管道阻力，在機組正常運行中余熱排出系統入口隔離閥意外開啟情況下，盡可能降低從RCP系統通過旁路管線流出的泄漏量。

5 結束語

在余熱排出系統進口死管段改造過程中，結合成功電站經驗和寧德電站實際情況，對死管段改造方案進行不斷篩選和優化，最終保證了方案的順利實施，并接受了核電站商業運行的檢驗，證明了方案的成功。此項改進，不單單加強了電站運行的安全性和經濟性，更提升了核電機組的自主設計優化能力，為我國后續建設的核電項目提供了良好的參考和借鑒。

參考文獻

[1]中國百萬千瓦級核電自主化依托工程.中國原子能出版社.2013.

[2]RRA進口死管段改進論證報告.深圳中廣核工程設計有限公司.2010.endprint

摘 要：壓水堆核電站余熱排出系統進口“死管段”是采用M310改進型CPR1000技術的核電站安全分析和環境評價共性問題之一，寧德核電余熱排出系統死管段改造工作在借鑒國內外同類型機組和參考電站的基礎上，積極探索各種潛在可行方案，在方案經過國家核安全局認可后進行實施，該項改造有效地控制和避免了“死管段”的腐蝕現象，提高了機組運行的安全性和經濟性。

關鍵詞：死管段；核電站；分析

1 改造背景

“死管段”是指那些與一回路相連但在機組正常運行情況下其內流體不流動的管段。當核電站一回路升溫升壓或者功率運行過程中，這些管段內的靜止流體被一回路加熱產生熱分層或汽化，并最終導致管道內壁和閥門部件腐蝕。

余熱排出系統進口就屬于典型的“死管段”，在嶺澳一期核電站，因未對此處進行改造，導致死管段處的閥門RCP215VP在機組才剛剛運行了一個循環后就發現閥座嚴重腐蝕，經過多次研磨后仍無法完全消除腐蝕坑，嚴重威脅到了機組的安全穩定運行。

經過不斷地探索和試驗，確認余熱排出系統進口死管段腐蝕問題是由持續不斷的熱工水力現象引起的，這些熱工水力現象主要表現為：

？藎死管段內頂部和底部之間存在熱分層，當這種熱分層不穩定時更為有害；

？藎一回路通過RCP閥門不斷給“死管段”內靜止液體加熱，如果溫度達到管道內部的壓力對應的飽和溫度，就會導致管道內形成水/汽兩相，當管道內排氣不充分而存在空氣時更會加速腐蝕的產生。

2 改進設計基準

余熱排出系統進口“死管段”改進設計方案采用對“死管段”增壓的設計原理，吸取同類型電站的成功經驗，同時結合在建項目的不同實際特點，在滿足標準規范和主系統安全功能要求的前提下，制定切實有效的改進方案，有效控制和避免“死管段”腐蝕現象，提高機組運行的安全性和經濟性。

3 改進方案

該方案中閥門RRA001/021VP和RCP212/215VP上有平衡孔用來抵消閥門本體的鍋爐效應，逆止閥RCO354VP用于和上游管道連接，連接處有9.5mm的限流孔，其與RIS系統的接口用來在機組啟動階段對RRA001/021VP和RCP212/215VP進行密封性試驗。

相對于改造前，本方案將逆止閥修改為手動隔離閥RCP354VP，保持常開狀態，使死管段壓力與一回路一致，避免汽化。其次取消啟動隔離閥RCP130VP，并以管帽封堵，手動隔離閥RCP354VP前增設3mm的限流孔板，同時，對余熱排出系統進口隔離閥RRA001VP的平衡孔進行封堵，增設其密封性試驗管線（RRA224VP所在管線），正常運行期間，RRA224VP保持開啟，以避免RRA001VP的鍋爐效應。

該方案取消了3mm的限流孔板，將原管座處的9.5mm限流孔修改為3mm限流孔，再增加一個帶3mm限流孔的管座與管道連接。

手動隔離閥RCP354VP保持常開，通過與一回路連接對死管段進行增壓，用以消除死管段腐蝕現象，同時閥門本體制造過程中已增加旁通閥，防止閥門本體出現鍋爐效應，故此處取消了平衡孔。在冷態工況下，通過專用裝置可對RCP212/215和RRA001/021VP進行密封性試驗，故取消試驗管線。

4 可行性分析

4.1 雙重隔離分析

按照RRC-P規范要求，一回路系統需設置雙重隔離，但內徑小于25mm的管段不在一回路范圍內。RCP354/355VP閥門所在管線內徑為15.6mm，因此其管線可不設置雙重隔離，而對于其旁通閥流道上RCP212/215VP和RRA001/021VP閥門仍承擔著大管的隔離功能，滿足了規范要求的雙重隔離。

4.2 主系統水裝量分析

對于可能發生的反應堆冷卻劑泄漏量問題，系統設計僅要求不可識別泄漏率應小于230L/h，總泄漏率應小于2300L/h，而不對具體發生泄漏處的泄漏率進行規定，故改進后，不影響反應堆冷卻劑系統水裝量的識別。

4.3 限流孔的分析

在主管道和小管連接處設計3mm的限流孔目的是將孔徑限制小于9.5mm，保證旁路管線在發生破裂的情況下，能通過化學和容積控制系統對反應堆冷卻劑系統水裝量進行補償，而不啟動安注系統；另一個目的是增加管道阻力，在機組正常運行中余熱排出系統入口隔離閥意外開啟情況下，盡可能降低從RCP系統通過旁路管線流出的泄漏量。

5 結束語

在余熱排出系統進口死管段改造過程中，結合成功電站經驗和寧德電站實際情況，對死管段改造方案進行不斷篩選和優化，最終保證了方案的順利實施，并接受了核電站商業運行的檢驗，證明了方案的成功。此項改進，不單單加強了電站運行的安全性和經濟性，更提升了核電機組的自主設計優化能力，為我國后續建設的核電項目提供了良好的參考和借鑒。

參考文獻

[1]中國百萬千瓦級核電自主化依托工程.中國原子能出版社.2013.

[2]RRA進口死管段改進論證報告.深圳中廣核工程設計有限公司.2010.endprint