蒸汽發(fā)生器U型管破損導致泄漏(SGTR)事故分析與處理

□張圍圍 徐海健 楊迎春

一、SGTR產(chǎn)生的原因

引起蒸汽發(fā)生器U型管破損有以下主要原因：第一，U型管承受機械和熱應力；第二，一、二回路水產(chǎn)生腐蝕，其中應力腐蝕是管子破損的主要原因，占70%；第三，U型管的微振磨損；第四，壓陷。

二、SGTR處理原則

在所有SGTR的情況下，處理的目的都是盡可能限制放射性釋放和避免破損SG滿溢，處理過程分三個階段：判別并完全隔離破損的蒸汽發(fā)生器；對RCP降溫降壓，使其壓力降為幾乎與SG蒸汽壓力相等，使其終止泄漏；過渡到維修冷停堆。

(一)判別破損的蒸汽發(fā)生器。通過SG的活度測量判別破損的SG(自動)：一是N-16測量通道(探測蒸汽中放射性，在20%額定功率以上方有效)；二是APG測量通道(探測SG排污液中的放射性)；三是惰性氣體測量通道(探測蒸汽中的放射性)；四是CVI測量通道(探測的是凝氣器抽氣中的放射性，只能探測到可能發(fā)生SGTR了，但不能判別是哪個SG發(fā)生泄漏了)。

(二)隔離破損的蒸汽發(fā)生器。隔離破損蒸汽發(fā)生器的要點：一是隔離給水側(cè)的目的是為了限制SG水位上升；二是隔離蒸汽側(cè)的目的是為了限制放射性的排放；三是此時破損的蒸氣發(fā)生器只保留GCT-A管線和APG排污管線。確認GCT-A處于自動控制且整定為內(nèi)部整定值。

(三)對RCP降溫降壓，使其壓力降為幾乎與SG蒸汽壓力相等。

1.破損SG壓力和水位控制。保留GCT-A是為了限制SG壓力的增加，因為不管該SG的ASG是否完全隔離，SG排污是否開啟，只要一次側(cè)向二次側(cè)的泄漏量大于排污流量SG水位就一直增加，壓力就增加，壓力得不到限制，第一組安全閥(壓力為8.5MPa)將開啟，安全閥開始釋放大量的放射性，因此應保留GCT-A管線，在壓力增加不可避免的情況下，通過GCT-A排放管線控制向環(huán)境排放的放射性水平。理論上可以將GCT-A整定值剛好小于安全閥的整定值，但很難控制，且收益不大，因此將GCT-A設為內(nèi)部整定值。盡快投入APG排污是為了限制SG水位的增加，防止?jié)M溢，帶水排放放射性。相關的APG必須盡快恢復運行以保證排放到凝氣器，在TER準備好后，排放到TER的流量調(diào)節(jié)到最大。SG水位也不是越低越好，如果SG水位過低，傳熱管裸露，SG上方蒸氣被冷凝，SG壓力迅速下降，這種下降可能使一回路平均溫度和穩(wěn)壓器水位產(chǎn)生擾動，NSSS將更難穩(wěn)定。

水位過高，SG的壓力很難降下去，因為破損的SG此時存在分層現(xiàn)象：破損蒸汽發(fā)生器已經(jīng)隔離，反應堆冷卻劑系統(tǒng)的冷卻引起該蒸汽發(fā)生器中水分層，位于蒸汽發(fā)生器下部管束附近的水被冷卻，而位于其上部的水不會被冷卻。如果破損蒸汽發(fā)生器還沒有降壓，那么當一回路壓力降到低于其壓力(Pr)時，則蒸汽發(fā)生器勢必將水疏排進反應堆冷卻劑系統(tǒng)，其水位會下降。位于頂部的熱水會閃蒸，這樣壓力會難以急劇下降。事實上，破損蒸汽發(fā)生器表現(xiàn)得就像第二臺穩(wěn)壓器，反過來又影響反應堆冷卻劑系統(tǒng)的降壓。用于破損蒸汽發(fā)生器降壓的方法是使位于其頂部的蒸汽與管束接觸而冷凝。

因為破損的蒸氣發(fā)生器已經(jīng)失去了帶走熱量的能力，它的冷卻就靠一回路溫度降低，反向帶走熱量，從而實現(xiàn)降溫。

2.RCP壓力控制。一且破損SG被隔離，控制目標就是終止SG一次側(cè)向二次側(cè)泄漏。正常穩(wěn)壓器噴霧在下述三種配置下可以使用:一是兩臺主泵運行;二是RCP 001 PO運行;三是RCP 002 PO運行。

壓力低于14.9MPa(絕壓)時，噴霧閥回到手動控制。如果正常噴霧不可用，穩(wěn)壓器輔助噴淋必須投入運行對RCP降壓和增加穩(wěn)壓器水位。由于RCV下泄被隔離，噴淋水沒有被RCV 001 EX加熱:噴淋水與穩(wěn)壓器之間的溫度差大于177℃。在這種條件下，為了限制輔助噴淋管線上熱沖擊，必須用RCV 046 VP手動控制噴淋流量低于9m3/h。因此執(zhí)行以下操作:一是手動關閉上充管線流量控制閥(RCV 046 VP);二是打開輔助噴霧隔離閥(RCV 227 VP);三是打開安全殼貫穿件上游的上充管線隔離閥(RCV 048 VP)。

通過這些操作，操作員用RCV 046 VP閥調(diào)節(jié)輔助噴霧流量大約為9m3/h同時維持過冷度大于20℃，主要的目的是使RCP運行壓力降到破損SG壓力或最小值2.5MPa。當穩(wěn)壓器水位到達80%，輔助噴霧隔離閥RCV 227 VP必須被關閉以防穩(wěn)壓器滿水。RCP降溫與SI控制和降壓同時進行，最終使反應堆滿足能夠切換到上充模式的條件，切換依據(jù)是過冷度與穩(wěn)壓器水位的函數(shù)。

3.RCP溫度控制。若NSSS的初始狀態(tài)為中間停堆時，應該持續(xù)降溫至堆芯出口溫度低于250℃直到RCP壓力與破損SG壓力達到平衡，且過冷度為40℃。通過設定GCTa整定值站(如果冷凝器可用則設定GCTc整定值站)為SG壓力并切換手動控制站到自動控制，使完好SG蒸汽壓力穩(wěn)定。在泄漏終止前，應優(yōu)先考慮把RCP壓力降到破損SG的壓力，所以在這一階段不必關心標準狀態(tài)(P，T)的限制是否滿足。事實上，若維持反應堆在這些限制內(nèi)將延遲達到壓力平衡，且因此延遲一次側(cè)向二次側(cè)泄漏的終止。

三、結(jié)語

通過對SGTR事故的初步分析認為：一是SGTR事故一旦發(fā)生，運行人員和應急響應人員的動作措施對事故的進展和環(huán)境有重大的影響，如不干預，必將滿溢，放射性外泄。所以運行人員需要引起足夠的重視，采取有效措施，降低事故的可能性，提高電廠的可靠性。二是SGTR事故發(fā)生的概率雖然很低，但事故萬一發(fā)生時，正確而有效的控制，防止事故的擴大，防止事故對環(huán)境的影響，是運行人員的一個重要要求。