一回路流量惰走試驗兩種試驗方法的分析

杜正建，宋彥霖，孫 超

(遼寧紅沿河核電有限公司 技術處，遼寧 大連 116000)

主泵是壓水堆核電站的關鍵設備之一，主泵的可靠運轉才能保證核電站連續安全運行[1]。在發生主泵斷電的情況下，反應堆緊急停堆。停堆后反應堆剩余功率呈指數下降，故短時間內必須保持有較高的冷卻劑流量通過反應堆堆芯。為保證核電機組的安全穩定運行，對主泵斷電后前5s的堆芯流量滿足設計要求的驗證就成為核電機組的重要試驗。機組調試期間通過全廠斷電的GEW法來對設計要求進行驗證，機組商運后通過TCA法來對堆芯流量值進行驗證。

1 反應堆冷卻劑系統(RCP)簡介

反應堆冷卻劑系統(RCP)即核電站一回路，其主要功能是使冷卻劑循環流動，將堆芯中核裂變產生的熱量通過蒸汽發生器傳輸給二回路，同時冷卻堆芯，防止燃料元件燒壞或毀壞。

RCP系統由反應堆和3條并聯的閉合環路組成，這些環路以反應堆壓力容器為中心輻射布置，每臺環路都由一臺主泵、一臺蒸汽發生器和相應的管道及儀表組成[2]。另外，1號環路熱管段上連接有一個穩壓器，用于RCP系統的壓力條件和保護。每個環路中，位于反應堆壓力容器出口和蒸汽發生器入口之間的管道稱為熱段，主泵和壓力容器入口之間的管道稱為冷段，蒸汽發生器和主泵間的管道稱為過渡段。

2 GEW法和TCA法試驗原理

一回路流量惰走試驗方法可以分為兩種：GEW法和TCA法。GEW法和TCA法的明顯區別在于斷開主泵電源的方式不同。

圖1 電氣接線圖

GEW法是用跳發電機出口母線開關的方法停主泵，在斷開母線開關的同時會導致連接到機組母線設備暫時失電以及對永久和應急母線造成一定影響，而且這些設備會消耗部分主泵的慣性力矩，約只有90%的主泵慣性力矩用于維持一回路的流量。

臨時TCA方法則是將3臺主泵的斷電控制統一連接到開關上，通過這一開關來控制3臺主泵的通斷電。

采用GEW法時，由于母線上與主泵相連的其他設備會構成一定的用電負載，此時主泵電機就相當于一個發電機給他們供電，因此只有約90%的轉動慣量來維持一回路的流量。TCA法切斷了與母線上的其他設備的連線，因此理論上有100%的轉動慣量用于維持一回路的流量。采用TCA法使得主泵有更多的能量來維持一回路的流量，所以兩種方法最終的驗收標準是不一樣的：TCA法的驗收標準要比GEW法嚴格，這樣才能保證TCA法的可行性。

3 試驗數據分析

表1 GEW法驗收標準

表2 TCA法驗收標準(12個月換料)

表3 TCA法驗收標準(18個月換料)

對于數據處理的方式，調試期間的GEW方法與商運后的TCA方法是一致的。但這兩種試驗方法的驗收值不同；對于TCA法，由于燃料富集度的變化導致滿功率流量設計值的變更，12個月換料機組與18個月換料機組其驗收值又各不相同。

圖2 不同方法驗收值對比

第一部分數據處理重點為傳感器響應時間的計算。某一環路t時刻的絕對流量值與其0時刻的初始流量值間的比值αt為：

(1)

其中：V0為0時刻某一環路流量計的電壓值；Vm為記錄儀惰走流量曲線最后穩定時流量計的輸出電壓值。

對αt取倒數βt求出其對應X軸(時間軸)的曲線：

(2)

從理論上來說，主泵的流量惰走曲線在t≥3s后應近似為一直線，基于此理論，對3s≤t≤10s的數據進行數學回歸，求得一模擬直線：

y=ax+b

(3)

該直線與時間軸相交，得到傳感器響應時間：

R=(1-b)/a

(4)

經計算得到傳感器響應時間后，重新確定主泵斷電時刻流量值，求得修正后的αt’值，并與滿功率流量測量所得經誤差修正后的各時刻流量值相乘，再次計算流量比值Qv/Qnom(熱工設計流量值)，其結果均大于安全標準限值為合格。

4 結論

通過分析可以得到如下結論：①調試機組與商運機組因試驗方法不同，導致試驗斷電范圍不同，故主泵惰走能量消耗較商運機組快，其驗收值也相對較低；②12個月換料機組和18個換料機組因其滿功率流量設計值變更，故其驗收值也各不相同；③滿功率流量測量數值對一回路流量惰走試驗影響巨大，為提高試驗精度，必須保證滿功率流量數據準確性。