核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故處理策略分析

摘 ?要：在核電廠的設計基準事故當中，蒸汽發生器屬于事故高發環節，其中傳熱管道破裂事故的發生率最高，其會直接影響整個反應器的控制以及堆芯冷卻處理以及放射性包容等控制工作效果。對此，為了進一步提高核電廠安全穩定運行效益，本文簡要分析核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故處理策略，希望可以為相關工作者提供幫助。

關鍵詞：核電廠;蒸汽發生器;傳熱管破裂;事故處理

引言

蒸汽發生器的傳熱管破裂事故主要是指蒸汽發生器在傳熱管運行過程中，雙端剪切型斷裂的事故。蒸汽發生器傳熱管破裂事故的發生和其他設計基準事故相比而言，具備更加突出的特殊性與復雜性。蒸汽發生器傳熱管破裂事故的發生特征主要在于兩個方面，一方面是蒸汽發生器傳熱管破裂事故可能旁通安全殼。破損的蒸汽發生器可能會導致滿溢問題，此時會導致二次側大氣釋放閥或安全閥打開，此時旁通安全殼、此時放射性物質會直接排放到大氣當中。另一方面近些年蒸汽發生器傳熱管破裂事故的發生頻率會有明顯的提升，這也促使這一事故成為核電廠的處理重點。對此，探討核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故處理策略具備顯著實踐性價值。

1.蒸汽發生器

蒸汽發生器屬于核電廠的重要樞紐設備，其主要工作流程是通過傳遞回路的熱量提供給二回路，從而實現對二回路當中蒸汽驅動汽輪機發電的目的，發熱管屬于兩個回路的交界，交界位置出現破損是會導致放射性物質出現泄漏，從而引發安全事故。當前比較普遍的核電廠蒸汽發射器的傳熱管降質類型主要是以二回路應力腐蝕開裂、以及高周疲勞等[1]。

對于回路應力腐蝕性開裂問題而言其主要是因為不銹鋼當中環境高溫、低氧硼水而導致的開裂，材料當中的鉻含量減少，此時材料的抗腐蝕性能下降從而導致事故的發生。在具體工作中發現，回路應力腐蝕的開裂問題主要部位在于雜質堆積以及傳熱管支撐板方面。在二次回路的應力腐蝕方面，開裂部位主要是因為晶間應力腐蝕與開裂問題為主。二回路腐蝕開裂屬于比較常見的一種腐蝕問題，二回路應力腐蝕開裂的發生主要是通過雜志腐蝕物的濃度問題而引發的，低濃度的雜質會隨著管道、換熱器的腐蝕而進入到給水系統中，此時水體當中的磷酸鹽物質會導致傳熱管形成腐蝕。在預測分析期間，堿性環境之下會導致二次回路的晶間腐蝕，晶間腐蝕的開裂發生比較廣泛。在高周疲勞方面，比較普遍的疲勞失效主要是因為高振幅度和地疲勞強度的結合因素而導致，因為防震條的支撐效果較差或者是震蕩期間存在高頻率的再循環流動問題，導致蒸汽發生器出現振動，這一些都是引發疲勞強度下降的主要原因。對此，高周疲勞失效一般會發生在管凹痕或者是磨損痕跡當中。

2.核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故處理策略

2.1事故探測和診斷

為了盡早的探測出核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故并快速的發現故障傳熱管，需要采取多種探測技術結合的方式進行處理。判斷方式主要是以發熱管的排污放射性檢測、主蒸汽系統的出口N16放射性探測以及凝汽器的真空系統放射性探測[2]。在核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故發生之后，運動人員需要嚴格落實關于放射性物質的不可控原則。根據相應的規章進行操作，促使機組可以達到安全停堆的效果。在識別破損發熱管時需要及時進行隔離處理。對于完好的發熱管在冷卻后恢復過冷度，之后應用穩壓器噴淋降低壓力，促使其和被隔離的破損發熱管可以保持相同壓力，終止坡口泄漏問題。按照一回路水裝量與過冷度等問題應當及時停止高壓安注泵，并切換到上充狀態。

2.2事故處理措施

在出現核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故之后，操作人員需要及時進行干預并確保其達到一個安全停堆的狀態。在加以人為干預的同時，可能會因為人員的失誤性操作或其他的問題導致事故的惡化。在降壓速度過慢時可能會導致總泄漏量的提高，減少一回路并向二回路泄漏時，此時會因為平衡一回路與二回路的壓力，需要在事故初期盡可能降低壓力[3]。假設降壓過程中操作人員為了維持反應堆的標準狀態限制，此時會導致壓力平衡所需時間的延長，從而引發總泄漏增加顯現，并促使一回路的水過度的喪失。在具體的泄漏控制工作中，操作人員需要優先做好壓力降低操作。并結合完好的發熱管以56℃/h的速度給一回路降溫。

在雙汽腔方面會導致震蕩與波動方面，在核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂事故處理方面需要應用傳熱管給故障的發熱管進行降壓處理，因為故障的發熱管當中水屬于飽和的水與蒸汽，此時和一回路連通時會導致一回路成為穩壓器，此時便會成為雙汽腔現象。在排空故障發熱管的同時，在故障發熱管的液位下降到U型管束同時，因為一回路水和故障發熱管水的溫度相差較大，此時水位每次下降都會導致管束周邊的蒸汽冷凝，這也是導致故障發熱管水位提升的主要原因。這一種情況不僅會導致降壓難度提升，還會導致回路壓力與水位出現復雜震蕩與波動，所以需要應用有效措施控制震蕩的問題。對于破裂的發熱管降壓方面需要借助傳熱管排污方式實現，因為發熱管的窄量程范圍下降在60mm左右。對此，在窄量程范圍內需要提升傳熱管排污，并加快降壓的速度。在離開窄量程下降的同時，需要盡可能減少排污流量，管束在裸露的情況下，蒸汽冷凝會導致故障傳熱管的壓力提升，此時便需要調整排污速率并促使降壓速率維持在1.5MPa/h左右。

對于故障傳熱管的主蒸汽安全閥而言，核電廠蒸汽發生器傳熱管破裂發生之后可以應用傳熱管排污流量的控制方式實現故障傳熱管的水位與壓力控制，在控制效果不佳的同時，會導致主蒸汽系統安全閥開啟，此時相當于傳熱管出現二次坡口。因為一回路水從故障傳熱管當中可以傳遞，此時換料水箱的水使用完成之后安全殼的地坑當中會表現出無水現象，此時會導致低壓安全泵損壞問題的發生，從而失去安全灌注的功能。在安全閥卡開方面，需要操作人員做好有效措施進行處理。另外，如果主蒸汽的安全閥處于卡開狀態，此時安注泵在失效之前可以按照U1規程落實回路的降溫降壓處理，并盡可能維持回路的壓力平衡，規避冷卻劑的喪失并保障堆芯的安全性。

3.結語

綜上所述，核電廠的設計應用了比較先進的探測方式，同時也編制了比較完善的事故處理規章制度，借助操作人員的規范化處理方式可以有效提高事故處理效果，降低事故的危害。但是因為核堆的局限性，在處理蒸汽發生器傳熱管破裂事故過程中，需要由操作人員通過主動干預措施促使機組達到一個相對安全的狀態。在今后，需要進一步提高對于蒸汽發生器傳熱管破裂事故的研究，尤其是對事故處理難點的研究，操作人員應當全面掌握蒸汽發生器傳熱管破裂事故的發生原因以及處理的細節技巧，從容應對，從而提高機組的綜合使用效果。

參考文獻

[1]? 崔軍，鮑杰，時維立.核電廠傳熱管破裂后防止蒸汽發生器滿溢的研究[J].核安全，2019，31（4）：34-35.

[2]? 姜乃斌.淺析SONGS核蒸汽發生器傳熱管磨穿事故[C]//2018年全國固體力學學術會議.0.

[3]? 李洋龍.失去核島B列48V直流電源疊加蒸汽發生器傳熱管小泄漏事故分析[J].核科學與工程，2019，14（4）：233-234.