CPR1000與AP1000機組冷態功能試驗比較分析

林茂盛　徐巖　孫永斌　呂風臣　李楠

摘 要 介紹了CPR1000和AP1000機組的冷態功能試驗，分析二者的試驗的差異，提出了AP1000核電機組進行冷態功能試驗時關于反應堆冷卻劑泵、試驗溫度和壓力等的注意事項。

【關鍵詞】AP1000 CPR1000 冷態功能試驗

1 CPR1000及AP1000機組冷態功能試驗簡介

CPR1000 冷態功能試驗的目的是在水實體的工況下，以設計壓力的1.33倍，對反應堆冷卻劑系統和有關輔助系統的高壓部分進行強度性水壓試驗，以檢查主系統的設備、管道的密封和焊接質量，驗證其承壓運行時的密封性和安全性。

根據ASME第三章鍋爐和壓力容器規范，按需要在AP1000機組RCS（反應堆冷卻劑系統）及其相關系統的高壓部分的壓力邊界內執行試驗壓力不小于1.25倍的最小設計壓力的初始冷態水壓試驗，對反應堆冷卻劑系統和有關輔助系統的高壓部分進行強度性水壓試驗，以檢查主系統的設備、管道的密封和焊接質量，驗證其承壓運行時的密封性和安全性。

2 AP1000和CPR1000核電機組冷態功能試驗比較分析

2.1 試驗壓力和溫度要求

CPR1000試驗壓力為22.8 MP，升壓速率小于0.4 MPa /min，溫度范圍為35℃-65℃，升溫速率小于28℃/h。AP1000試驗壓力為21.42 MPa，最大壓力為22.70 MPa。升壓速率小于0.689 MPa /min，堆芯補水箱的最小加壓溫度是23.9℃，最小水壓試驗溫度是18.5℃。

2.2 水壓試驗壓力邊界

CPR1000和AP1000核電機組的試驗邊界均為一回路壓力邊界及其輔助系統管線。二者的系統設計的差別導致相應的壓力邊界也有所不同。

2.3 臨時措施

2.3.1 溫度測量

AP1000共有25（1-25）個精度為+1.67℃ （+ 3℉）量程為-1.1-93.3℃ （30-200℉）的熱電偶，分別布局在：1-3以120°的間隔安裝壓力容器法蘭；4-7以大約90°的間隔安裝在環壓力容器下封頭過渡段；8-10以120°的間隔安裝在環穩壓器下封頭過渡段；11-16分兩組以120°安裝在蒸汽發生器1、2外殼周圍稍微低于管板高度；17-21安裝在5個選定的控制棒驅動機構（CRDM）軟管上；22，23以180°安裝在堆芯補水箱 A底部容器封頭過渡處周圍；24，25以大約180°安裝在堆芯補水箱 B底部容器封頭過渡處周圍。

2.3.2 壓力測量儀表

CPR1000壓力監測儀表：安裝在RCP 011MN的冷凝罐的排氣管線上的兩個標準壓力表（刻度0～40MPa，精度0.2）；量程0～25MPa，安裝在RCP 014MP位置的壓力變送器EHP001MP；量程15～-25MPa，安裝在RCP011MN的正壓腔接管上壓力變送器EHP002MP；量程11～18MPa的在線壓力表RCP005MP；靜載壓力試驗儀表（DPT）RCP017LP和RCP016MP：RCP017LP量程為0.1～20MPa，RCP016MP為-0.05～+0.05 MPa（測量值與DPT加載的標準壓力值比較后輸出信號）；系統在線壓力表RCP037/039MP：量程0～20MPa。

AP1000壓力監測儀表： 量程為0-27.6 MPa（0-4000 PSIG）、0-10V輸出模擬量/數字量接口和精度為0.1%的3個臨時壓力變送器；3個量程0-27.6 MPa （0-4000 PSIG）精確度0.1%的數字壓力表或量程0-34.5 MPa （0-5000 PSIG） 精確度 0.1%的機械壓力表；量程0 - 27.6 MPa （0 - 4000 PSIG），精度0.1%的便攜式壓力校核儀表。“標準”壓力變送器安裝在RCS-PL-V005A穩壓器釋放閥管道法蘭的入口位置；“備用”壓力變送器安裝在APP-RCS-PL-V205穩壓器手動排氣閥下游M02位置（56.464 m））；“參考”壓力變送器安裝在RCS系統低點（26.492m）的APP-PXS-PL-V033A安注箱A出口排放閥。

2.3.3 超壓保護裝置

CPR1000超壓保護裝置的功能是在水壓試驗期間監測RCP系統壓力，對RCP系統進行超壓保護。 AP1000核電機組在RCS-V005B處安裝一個設定值為22.513 MPa的臨時安全閥。

2.4 試驗升壓過程

在CPR1000核電機組，主系統壓力從0-16.5MPa，采用RCV系統將系統升壓；16.5 MPa以后啟動水壓試驗泵，將系統升壓到最后階段。 AP1000機組在主泵對一回路加熱完畢后，便用臨時水壓試驗泵執行升壓操作，避免了升壓方式的轉化過程，降低了壓力波動的風險。

3 AP1000核電機組冷態功能試驗注意事項

通過前面對AP1000與CPR1000的冷態功能試驗的分析，擇要從主泵相關操作、試驗的溫度和壓力兩方面提出AP1000核電機組冷態功能試驗的注意事項：

3.1 主泵相關操作

在抽真空過程中，確保RCS壓力保持任何時候大于定子腔壓力；泵的首次啟動將可能導致系統的壓力驟降，在反應堆冷卻劑泵啟動后可在流量允許的情況下，加大CVS的上充流量，若壓力仍低于NPSH則需要立即停運主泵；為保證水膜厚度，主泵絕不允許在300rpm的轉數下正向或者反向連續旋轉；為了防止主泵電機超功率，需要保證任何一個主泵的轉數至少不超過88%的額定轉數甚至更低的轉數；需要設計方核實試驗期間是否需要安裝堆芯過濾器，以保證主泵在熱試期間的額定轉數情況下正常運行，保證主泵電機不超功率（冷試和熱試期間一體化堆芯頂蓋不打開）。

3.2 試驗的溫度和壓力

在試驗期間需要主泵在試驗階段對反應堆冷卻劑進行加熱并在壓力平臺下進行整個系統的熱耗估算試驗，以保證滿足試驗要求；實驗過程中PXS系統的堆芯補水箱也在試驗邊界內，為保證試驗溫度滿足要求，可采取加大CVS系統的上充流量，將堆芯補水箱的疏水閥打開，用高溫的冷卻劑替換原來的去離子水，達到試驗要求；在試驗過程中，確保系統的壓力變化小于0.689MPa/min。

參考文獻

[1]嶺澳核電工程實踐與創新.調試啟動卷（I）（II）[M].北京：原子能出版社，2003.

作者單位

1.遼寧省電力有限公司電力科學研究院 遼寧省沈陽市 130004

2.遼寧東科電力有限公司 遼寧省沈陽市 130004