核電站凝汽器泄漏預防及干預策略分析

王健生

福清核電有限公司 福建福清 350300

核電站凝汽器是一種大型管殼式換熱器，主要功能是將低壓缸的排汽冷凝成凝結水。循環冷卻水通過水室、管板進入換熱管，凝結水側接收來自低壓缸的排汽，這些排汽通過內部流動冷卻水的換熱管表面被冷凝成液體，熱能從蒸汽轉移到循環冷卻水被帶走。

凝汽器作為核電站二回路的關鍵設備，對于核電站的正常生產運行起著至關重要的作用，凝汽器的可靠性直接影響核電機組的可靠性。機組運行過程中，凝汽器泄漏會對機組正常穩定運行產生重大影響，嚴重情況下會導致停機帶來巨大經濟損失。

1 凝汽器泄漏原因分析

1.1 凝汽器相關事件外部統計數據

EDF 對法國電廠的冷凝器故障進行了研究，于2002 年11 月發布了統計數據，見表1。統計數據表明，對于1300MW 的壓水堆核電機組，凝汽器相關的功能失效概率約占電站總失效概率的40%。

機組類型 凝汽器功能失效概率

（1/運行小時）電站總失效概率（1/運行小時）

900MW 壓水堆機組 21.0E-6 155.0E-6 1300MW 壓水堆機組 19.0E-6 50.0E-6 250MW 火電機組 46.0E-6 無數據125MW 火電機組 29.0E-6 無數據

INPO、EPIX 等機構在2002 年7 月統計了凝汽器相關的經驗反饋、重大事件報告13 份報告中，膨脹節失效和換熱管泄漏有9 份；2001 年INPO 統計了27 起凝汽器相關執照運行事件中，與凝汽器本身缺陷相關的事件有15 其，其中膨脹節失效8 起，換熱管管泄漏3 起，可見膨脹節失效和換熱管失效是凝汽器主要失效模式[1-2]。

1.2 凝汽器失效的主要原因

根據中國核電各運行電站凝汽器的主要技術參數，統計匯總了2000 年至今凝汽器泄漏事件并結合內外部經驗反饋，分析造成凝汽器泄漏失效的主要原因，有8 類：①汽側異物打擊造成鈦管穿孔泄漏（包括安裝、檢修等活動遺留的異物和系統設備脫落的零部件等）。②海水中泥沙沖刷，造成鈦管壁厚減薄引起泄漏。③二次濾網破損或存在較大縫隙，濾網碎片或海水中異物進入鈦管，對鈦管磨損造成鈦管管壁穿孔引起泄漏。④進入凝汽器的汽流沖擊，引起鈦管振動造成鈦管疲勞斷裂，從而造成鈦管泄漏。⑤進入凝汽器的高能汽水混合物沖刷鈦管，造成鈦管壁厚減薄穿孔引起泄漏。⑥水系統犧牲陽極脫落，損傷鈦管引起泄漏。⑦缺陷鈦管堵頭脫落，造成缺陷鈦管封堵失效引起泄漏。⑧凝汽器喉部膨脹節泄漏，引起汽側真空度降低。

2 凝汽器泄漏的預防措施

參考各電站凝汽器泄漏的經驗反饋，并結合凝汽器泄漏機理，需要在防異物、二次濾網管理、二次濾網后至凝氣器進水室犧牲陽極的管理、膨脹節管理、海水室防腐、泥沙沖刷對換熱管影響的管理、凝氣器換熱管束的振動管理等方面采取行動，預防凝汽器泄漏，主要包含9 個方面：①在預防性維修規程中增加堵頭定期檢查內容。②審查低壓缸及二次濾網檢修工作的防異物方案的完整性。③確認陽極塊固定方式的有效性并增加陽極塊的周期性檢查項目。④排查1-4 號機組二次濾網間隙大小，并確定是否需要調整間隙；同時將內構件、樣機檢查內容加入檢修規程。⑤評估使用焊接堵頭的可行性。⑥維修規程中增加不得使用金屬工具清理管板及鈦管內異物的提醒事項。⑦增加抽氣管道目視檢查項目。⑧專項組討論真空便捷嚴密性檢查的必要性和方式。⑨專項組討論渦流檢查的周期和范圍。

3 凝汽器泄漏時的干預要點

作為核電運行人員，一定要對凝汽器泄漏足夠敏感，并掌握應對干預要點，才能在遇到泄漏事件時及時采取正確的手段，緩解瞬態進程。干預要點如下：①根據APG 排污及凝結水撿漏裝置SIT 儀表參數報警等，初步判斷凝汽器可能的泄漏，第一時間聯系化學取樣確認。②根據SIT 參數上漲情況或報警、APG 排污鈉表REN010MG 示數等，立即投入ATE 全流量運行，APG 排污調節至最大，緩解水質惡化趨勢。③密切關注SG 排污水水質，并根據《化學和放射化學技術規范》要求進行控制或退防。當水質達到五區圖的3 區及以上同時惡化趨勢明顯，退出KCO433SY 立即以50MWe/min 的速率減負荷到650MWe。在降功率過程中調節使得ATE 保持全流量運行，水質返回到2 區才允許停止降功率。④與上面操作時，同步安排人到二回路取樣間凝泵的Na+、氫電導率是否有上升趨勢，同時確認凝汽器檢漏裝置的讀數，以初步判斷發生泄漏的位置。若泄漏量較小，未能根據凝汽器檢漏裝置的陽電導數值變化判斷泄漏點，則需要進行取樣點切換，以定位凝汽器泄漏點[3]。⑤根據凝汽器4 個檢漏單元電導率的變化趨勢并結合化學取樣，一旦確認泄漏點后，及時停運對應的CRF 泵并將發生泄漏的凝汽器隔離。注意循泵停運后要密切關注凝汽器真空和SRI 溫度，以免停機停堆。⑥若停循泵隔離后，水質參數有明顯下降說明隔離正確。否則，結合化學的取樣結果重新判斷漏點并重新隔離。⑦注意二回路快速降功率時，一回路要注意△I 的控制及控制棒插入堆芯的時間限制。⑧如果泄漏量非常大，凝汽器、高加、除氧器等進入大量海水，則需要停機，機組后撤到2%FP 以下，二回路轉水、轉汽后進行海水污染設備的沖洗后才能再次啟動。

4 結語

根據各電廠的經驗反饋，研究總結凝汽器的泄漏原因機理，總結規律后采取針對性的預防措施，并在日常運行中給與足夠的關注度，可以提高核電站凝汽器設備的可靠性，減少泄漏瞬態發生概率，提高核電站機組的安全性和經濟性。