CPR1000機組安全注入系統逆止閥密封性不嚴 處理方法研究與實踐

蔡浪飛

Research and Practice of the Treatment for the Non Tight Sealing of the Check Valve in the Safety Injection System of CPR1000 Unit

CAI Lang-fei

（ Daya Bay Nuclear Power Operations and Mangement CO. Ltd.， Shenzhen 518124， China）

【摘? 要】中國改進型百萬千瓦級壓水堆（CPR1000）核電機組的安全注入系統（RIS）逆止閥試驗時出現因閥瓣存在雜質導致閥門關閉不嚴的情況，如果對閥門進行解體處理，需進行機組狀態后撤到重新卸料并將一回路排空，給機組帶來額外的控制風險。論文經過細致研究并在實際機組驗證，可通過非解體的在線沖洗方案解決該問題，并對該類解決方法的原理進行了分析和探討，以供同類問題出現時參考借鑒。

【Abstract】During the check valve test of the safety injection system （RIS） of China's improved million kilowatt pressurized water reactor

（CPR1000） nuclear power unit， the valve was not closed tightly due to impurities in the valve flap. If the valve is disassembled， we need to move the unit back to the state of unloading again and empty the primary circuit， which will bring additional control risks to the unit. After careful research and verification in the actual unit， this paper finds that we can solve this problem through the online flushing scheme of non disassembly. The principle of this solution is analyzed and discussed for reference when similar problems occur.

【關鍵詞】核電;CPR1000機組;一回路壓力邊界;逆止閥

【Keywords】 nuclear power; CPR1000 unit; the boundary of reactor primary loop; check valve

【中圖分類號】TM623? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0192-03

1 引言

中國改進型百萬千瓦級壓水堆（CPR1000）核電機組安全注入系統（RIS）逆止閥嚴密性直接關系著一回路壓力邊界的完整性，為確保機組正常運行期間一回路壓力邊界的完整性，在機組上行期間要通過定期試驗來確認安注管線下游逆止閥的密封性[1]，但在CPR1000機組進行試驗時出現因逆止閥閥瓣上存在雜質導致閥門關閉不嚴的情況，如果對閥門進行解體檢查、閥瓣和閥座研磨，機組需后撤到重新卸料并將一回路排空，給機組控制帶來額外的控制風險，同時若閥門本身不存在機械異常，解體檢查時將無法發現設備問題，增加了工作量、維修劑量和工作風險，且延緩大修工期，提高了機組發電成本，經細致研究和歷史工作經驗驗證，可通過非解體的處理方法解決該問題，本文對該類解決方法進行分析和探討，以便同類問題出現時，可進行參考借鑒。

2 逆止閥密封性試驗原理及步驟

2.1 試驗原理

安注管線逆止閥的密封性試驗原理、計算方法及驗收準則如下：

①試驗壓差下“觀察到的泄漏”通過適當的計算推算出運行最大壓差下的泄漏率。

式中：Qf為在ΔPf下的泄漏率;Qt為在ΔPt下的泄漏率;ΔPf為運行壓差，bar;ΔPt為試驗壓差，bar;

②使用計算每次試驗期間每組升壓的方法計算閥門泄漏率是否滿足允許的泄漏率。

基于水的可壓縮性，通過試驗壓力表所記錄的壓力上升，在試驗壓差下與允許的容積泄漏率相互關聯;

依據試驗狀態下逆止閥上游的管線容積V是固定的，根據第一步的公式繼續進行推算，得到下面計算式：

式中：ΔPp /ΔT為試驗前后單位時間內的允許的壓力變化，用來表征閥門泄漏率，bar/h（1 bar=105 Pa）;Q為閥門允許的泄漏率，mL /h，Q=60D[D為試驗閥門所在管道的公稱直徑，英寸（1英寸=2.54 cm）];Ev為水的彈性模量，一般取2 280MPa;V為逆止閥對應的試驗管線管道容積，m3。

基于以上原理，若密封性試驗的最終壓力或單位時間內壓力變化ΔP/ΔT高于根據容積泄漏率折算出的單位時間，內管線壓力變化的允許值ΔPp/ΔT，則逆止閥的泄漏率超標。

2.2 逆止閥試驗步驟

以RIS040VP和RIS072VP密封性試驗為例，試驗流程見如圖1。

對安全注入系統管線的逆止閥密封性試驗過程介紹如下：

①安裝儀表：關閉RIS401/420VP，打開RPE610/613VP，泄壓后安裝臨時儀表。

②下游升壓：通過開啟RIS091/101VP（圖1中RIS040/072VP右側黑色粗線所示管線）給逆止閥RIS040/072VP的下游升壓至26 bar。

③上游降壓：開啟RIS401/420VP后，關閉儀表排氣閥RPE610/613VP，給下游降壓。

④測量泄漏：以1個時間間隔（間隔為10 min）監測壓力上升計算逆止閥的泄漏率。

⑤試驗恢復：關閉RIS101VP，打開RIS122/124/125VP給逆止閥下游降壓后關閉，最后關閉RIS091VP。

⑥拆除儀表：打開RPE610/613VP，關閉RIS401/420VP，將臨時儀表拆除。

3 逆止閥密封不嚴的判斷及處理

3.1 密封性判斷

在本次機組大修中執行RIS042VP泄漏率試驗時，檢查逆止閥上下游壓力與試驗程序的要求一致，但驗證時發現，RIS401VP下游試驗壓力表（圖1）在5 min內上漲至5 bar，管線壓力的變化速率超過了驗收標準ΔP/ΔT≤3.2 bar/h[2]，根據前述的逆止閥密封性試驗原理分析判斷安注管線逆止閥RIS042VP密封性不合格。

3.2 處理方法

根據安注管線逆止閥的結構（見圖2），進行物理原理分析，確定安注管線密封性不合格時，按以下3種方法進行單獨或聯合使用：

①閥門兩端壓力平衡時用木錘敲打

用木槌敲擊可以使得閥門的閥瓣振動，使得閥瓣上的雜質松動掉落，閥門閥瓣回座，使閥門關閉嚴密。

②對逆止閥上游管線快速泄壓

對逆止閥上游管線快速泄壓可使得閥門上下游管線迅速建立壓差，在壓差的作用下閥門閥瓣快速回座，使逆止閥關閉嚴密。

③對逆止閥下游管線快速泄壓，并沖洗閥門閥瓣

對逆止閥下游管線快速泄壓使上游管線中的介質流經閥瓣進行沖洗，將閥瓣上的雜質沖掉，然后重新對逆止閥下游管線建立壓力，在壓差的作用下閥門閥瓣回座，使逆止閥關閉嚴密。

4 逆止閥密封不嚴的處理實踐

基于上述分析研究后確定的3種方法，對CPR1000機組大修中RCP320VP和RIS042VP出現的關閉不嚴的問題進行了處理，具體實踐過程如下：

RCP320VP處理過程如下：確認RCP320VP上下游管線壓力已平衡，閥門的閥瓣處于非承壓的自由狀態，通過簡易處理方法①對RCP320VP進行木槌敲擊，使閥門閥瓣上的雜質松動;利用簡易處理方法②，快速開啟RPE565VP對RCP320VP上游管線進行快速泄壓，使系統中的流體快速流經閥門對閥瓣上的雜質進行反向沖刷，使逆止閥閥瓣快速回座。

經上述兩步處理之后重新驗證，確認RCP320VP已關閉嚴密。

RIS042VP處理過程如下：按照前期RCP320VP的處理過程利用簡易處理方法①和簡易方法②處理后RIS042VP閥瓣上的雜質未能掉落，進行密封性試驗檢查RIS042VP仍關閉不嚴，可確認該閥門閥瓣上的雜質較牢固，需繼續進行沖洗。

通過簡易處理方法③，對逆止閥上下游管線恢復到試驗前的初始壓力，確認RIS042VP上下游壓力平衡，閥門處于自由狀態的情況下，對RIS042VP的下游管線進行快速泄壓，使得管道中的流體快速對閥門進行正向沖刷，將雜質帶離閥瓣，使RIS042VP可關閉嚴密。

三步處理完畢之后，進行試驗發現RIS042VP的試驗結果情況有改善，但仍未達到程序要求的試驗標準;隨后經3次反復對RIS042VP上下游管線充壓及快速泄壓，輔以壓力平衡狀態下進行木槌敲擊擾動方法，目的是對閥門閥瓣上的雜質進行正向和反向2個方向的反復沖刷，使雜質松動并被流動的流體帶離閥瓣，閥門能夠關閉嚴密。

處理后通過密封性試驗驗證RIS042VP已關閉嚴密，密封性試驗結果合格，驗證了理論分析和實際驗證結果一致，方法有效。

5 結論

從本次機組上RCP320VP和RIS042VP密封性不嚴的實際處理過程看，文中對逆止閥密封性不嚴的處理方法是可行的，經處理后2個閥門的密封性試驗結果均合格，2個閥門處理過程共用時僅2h。若進行閥門解體檢查，加上機組狀態轉換一共需耗時202h。對比發現簡易處理方法節省了大量時間，且方法簡單易行，風險極低，同時大大減少了維修處理過程中的輻射劑量，避免了機組狀態變化過程中引入的機組狀態控制風險。在進行逆止閥密封性不嚴的處理過程中可能需要幾個方法同時使用，并需要經過幾次反復的充泄壓，以達到預期的處理效果。根據CPR1000機組的逆止閥門的密封性不合格的實際處理實踐過程，該方法切實可行，對于非閥門閥瓣損傷或卡死導致的閥門密封性不嚴導致閥門輕微泄漏處理，有良好的效果和收益，可復制和推廣。

【參考文獻】

【1】楊云斐，黃慧敏.核電廠一回路壓力邊界止回閥在線密封性能測試[J].中國核電，2013（6）：230-235.

【2】廣核運〔2015〕52號.嶺澳核電廠3、4號機組安全相關系統和設備定期試驗監督大綱[Z].