一回路排氣法在CPR1000機組的優化實踐

劉玉鐸

【摘? 要】針對CPR1000機組與M310機組因一回路壓力容器液位RCP090MN的不同，導致M310機組優化排氣法無法完全移植到CPR1000機組問題，論文中提出了解決的對策，使得CPR1000機組的一回路靜動排氣時間得到了大幅縮短。

【關鍵詞】CPR1000機組;一回路排氣

【Abstract】The exhaust method for the reactor primary loop which used in M310 unit cannot be completely copied to CPR1000 nuclear power plant due to the difference of the reactor pressure vessel level RCP090MN. This paper puts forward the countermeasures， which can effectively shorten the static and dynamic exhaust time of the primary circuit of CPR1000 unit.

【Keywords】CPR1000 unit; primary exhaust

1 引言

核電廠機組大修期間會將一回路進行排空以進行設備檢修，檢修結束后在進行充水時，由于設備管道布置的原因，會有部分設備中存在空氣，如果存在空氣量超過允許標準，會導致主泵啟動一回路壓力過度降低，影響主泵安全運行，需要在一回路充水過程中將該部分空氣排出。筆者經過分析和研究，解決了CPR1000機組與M310機組因一回路壓力容器液位RCP090MN的不同，導致M310優化排氣法無法完全移植到CPR1000機組上的問題，使得CPR1000機組的一回路靜動排氣時間得到了大幅縮短。

2 CPR1000機組一回路排氣遇到的問題

CPR1000機組核電廠一回路冷卻劑充水時存在空氣的主要設備包括一回路壓力容器、蒸汽發生器的倒U形傳熱管和穩壓器，以及測溫旁路、主泵泵殼、軸封回水過濾器。目前壓水堆核電機組一回路排氣主要有兩種方法：一回路靜動排氣法和抽真空排氣法。抽真空排氣方法雖然不必進行動態排氣，但需要一套專用抽真空設備且存在一回路沸騰、設備承受負壓、主泵一號軸封損壞等諸多可能的風險，為了避免上述風險需要進行保護主泵相關的設備改造，設備安裝、拆卸，人力投入大，還存在抽真空設備操作要求高等問題[1]。基于以上問題目前抽真空排氣僅在個別大修中應用，并非普遍使用的排氣方法。目前壓水堆核電機組使用的主流的一回路排氣仍為一回路靜動排氣法。

核電首席專家王樹強根據多年核電大修經驗對M310機組的一回路靜動排氣法的操作過程進行了優化，將原并行操作優化為串行操作，大幅提高排氣能效;引入壓力容器水位計，避免現場人員人為判斷玻璃視窗引入的不確定性;優化一回路升降壓操作要點、細節等一系列措施，實現一回路靜動態排氣操作時間大幅縮短，但該方法移植到CPR1000機組上時遇到了挑戰，出現了水土不服的情況。

3 CPR1000機組一回路排氣的問題分析

壓水堆核電機組一回路動靜排氣優化后在進行靜動態排氣重點部位壓力容器頂部排氣時均需要重點監視壓力容器的液位。

靜態排氣階段排氣過程優化為在一回路扣反應堆大蓋后充水時，通過觀察一回路壓力容器水位計RCP090MN滿量程后再去關閉壓力容器排氣閥，且利用一回路充水時機優先完成測溫旁路管線充水排氣操作，隨著一回路完成充水操作同步完成穩壓器排氣操作。

動態排氣后的操作重點仍然是以一回路壓力容器為主。排氣操作時，壓力容器排氣口位置低，壓力大，一回路降壓會有氣體析出，這種微小氣泡很難消除，利用現場玻璃視窗人為判斷無標準，不確定性高，因此通過一回路壓力容器水位計RCP090MN讀數的變化情況進行判斷。在較高壓力平臺全開壓力容器排氣閥，隨著排氣的進行，RCP090MN讀數增加。當RCP090MN達到滿量程時，降低一回路壓力，隨著氣體的析出，RCP090MN讀數會下降，等其再次上升到滿量程時，再一次降低一回路壓力……如此往復，直至一回路壓力降到2.0bar.g，期間無需對壓力容器排氣閥進行調整，這樣改進后大幅縮短了排氣時間。

優化的核心都是要通過監視一回路壓力容器水位RCP090MN到滿量程來實現，CPR1000與M310機組最大的不同點即CPR1000采用的是DCS數字化技術，儀表數據的傳遞方式發生了較大的變化。雖然M310機組的RCP090MN的就地設備和CPR1000機組的RCP090MN的就地設備相同，均為6000型電測式壓力計變送器、雙毛細管的設備，且在壓力和液位對應關系上均一致，理論值為：-48.5～-1.1KPa 對應8.5～13.35m。但M310機組采用的是KRG系統采集，通過ID表和KIT系統顯示，而CPR1000機組采用的DCS系統采集，通過KIC顯示。CPR1000機組主控KIC（對應M310機組的KIT）顯示液位達到13.35m時，差壓對應為-1.1KPa。

查詢CPR1000機組的儀表設計手冊，該儀表就地變送器量程為-110～40KPa對應4～20mA，但CPR1000機組RCP090MN在KIC中的顯示只截取了壓差值量程的一部分，滿量程僅為13.35m，沒有進行全量程轉換，超過13.35m以后就保持該數值不再變化，而對比M310機組，最高液位可以顯示到13.6m。

4 CPR1000機組一回路排氣問題的解決

對比CRP1000機組和M310機組一回路排氣過程發現，當一回路壓力容器液位到達13.35m時，CPR1000機組的RCP090MN即顯示滿量程，如果繼續充水液位無法再進行監視，而M310機組的RCP090MN在主控ID及KIT上可以顯示到13.6m。仔細分析問題恰恰就出現在這部分無法顯示的區域，當RCP090MN顯示為13.35m的時候，實際上一回路壓力容器頂蓋上部還有部分氣體沒有排出，但是因為無法對該部分的液位進行監視，如果不關閉一回路壓力容器頂部排氣閥繼續充水，有從一回路壓力容器頂部排出的一回路冷卻劑淹沒EBA001ZV風險。關閉該排氣閥排氣效果又會大打折扣，后續又會因氣體溢出到一回路壓力容器頂部，而使得RCP090MN的讀數下降，導致排氣次數增加。

為了解決該問題，對CPR1000機組的RCP090MN的儀表傳送環節進行了再次分析和研究，研究發現CPR1000機組的RCP090MN傳送主控KIC的信號除了畫面中直接顯示液位的信號，還可以通過趨勢曲線的方式顯示未經過轉換的壓差信號，且該壓差信號的顯示范圍為-110～40KPa，可以全量程的顯示就地壓力變送器傳遞的數據。

雖然經過理論分析該方法可行，但仍需經過實際數據的檢驗。為了進一步求證方法的可行性，對歷史上CPR1000機組三次大修的歷史數據進行查閱驗證，發現使用該壓差信號可以用來監視CPR1000機組一回路壓力容器液位到達13.35m的變化趨勢情況，特別是在RCP090MN顯示液位的信號已經達到13.35m滿量程的時候，RCP090MN就地變送器傳送過來的壓差信號仍未到達滿量程，且隨著一回路充水過程該信號仍會緩慢上漲，在一回路壓力容器頂部空氣真實排完后，該信號會顯示到滿量程的40 KPa。

為確認分析的結論，在L309大修中進行了全面的實際驗證。根據驗證的結果，確認CPR1000機組可以通過RCP090MN傳遞的液位信號及壓差信號結合的方式，實現和M310機組相同的排氣效果，從而將M310機組上優化后一回路靜動排氣方法完全移植到CPR1000機組，實現CPR1000機組一回路靜動排氣工期優化4H以上。

5 結論

經過實踐驗證，CPR1000機組可以通過綜合監視RCP090MN傳遞的液位信號及壓差信號的方式，實現一回路靜動排氣方法的優化。該方法具有較高的推廣價值，在多臺已經投入商運的CPR1000機組均可以通過該方法實現該一回路靜動排氣優化。

【參考文獻】

【1】秦余新，向文元，董亞超，等.壓水堆核電廠一回路抽真空排氣方法和裝置研究[J].核動力工程，2014（04）：206-210.