应急堆芯冷却系统高压水箱覆盖气体压力异常的原因分析及应对措施

王寅

摘要：   本文结合秦山第三核电厂应急堆芯冷却系统的运行实践，针对应急堆芯冷却系统高压水箱覆盖气体压力异常变化的原因进行分析，提出对于高压水箱覆盖气体压力异常变化的处理措施，对于正常运行期间运行人员对高压水箱覆盖气体压力异常变化如何响应有一定的借鉴意义。

关键词：应急堆芯冷却系统;覆盖气体;压力

1应急堆芯冷却系统概述

1.1系统描述

应急堆芯冷却系统ECC，是重水堆一个专设安全系统，当主热传输系统出现破口导致堆芯冷却剂减少时，通过下列方式保证堆芯内热量导出以防止堆芯及主系统管道损坏。

⑴及时并持续地向主系统中注入大量的常温轻水带走堆芯的热量。

⑵关闭环路隔离阀、主热传输系统充水阀、稳压器隔离阀，防止完整环路的水通过存在破口的环路流失。

⑶打开主蒸汽安全阀卸压以便促使主热传输系统降压，缩短ECC高压安注的投入时间。

⑷作为长期热阱，将积聚在反应堆厂房底部的水通过应急堆芯冷却泵循环送回堆芯，带走剩余热量。

1.2系统流程

1）高压注射部分

系统的高压回路包括的主要设备有：高压气箱3432-TK2、高压水箱3432-TK1、TK3、高压注射气体隔离阀3432-PV81、PV82、高压注射气体排放阀3432-PV83、PV84、高压注射隔离阀3432-MV79、MV80、高压注射试验阀3432-MV71、MV72。

2）中压注射部分

高压注射完成后，中压注射开始，喷淋水箱隔离阀PV10、PV11、中压注射隔离阀MV31、MV50自动打开，喷淋水箱的水通过ECC泵被注入主热传输系统。

3）低压再循环部分

中压部分的水来自喷淋水箱，低压部分的水通过ECC泵入口隔离阀PV1、PV2来自反应堆厂房底部。ECC泵从主系统破口流出的水循环通过中、低压共用的MV31、MV50注入到主热传输系统中。此时PV10、PV11关闭以防止循环水被打入到喷淋水箱中。

4）公共注射部分

公共注射部分包括的主要设备有：重水隔离阀MV39～46/59～66，排气卸压阀PV78、PV73、PV74。

2 ECC系统高压安注水箱覆盖气体压力异常变化及应对措施

高压安注水箱3432-TK1和3432-TK3是高压注入系统的一部分，它们通过高压气动隔离阀3432-PV81和3432-PV82与高压气箱3432-TK2相连，并通过高压注入隔离阀3432-MV79和3432-MV80与注入系统相连。

在机组正常运行期间，3432-TK1/TK3覆盖气体压力维持在190kPa-225kPa之间，当压力低于190kPa时需要利用氮气瓶为3432-TK1、3覆盖气体补气。

2.1 3432-TK1/TK3覆盖气体压力异常升高的原因及应对措施

2.1.1联胺的分解和轻水的辐照分解产生的气体

为了防止管道腐蚀和抑制微生物的生长，在系统轻水中加入联胺以去除系统轻水中的溶解氧。联胺通过分解会在ECC高压管线内产生气体;同时由于轻水的辐照分解也会在ECC高压管线内产生气体，以上两种方式产生的气体使高压安注水箱内覆盖气体压力缓慢上升，每24小时约涨2kPa，按照此种速度覆盖气体压力的升高属于正常现象。

2.1.2高压安注水箱3432-TK1/TK3内轻水温度升高

随着环境温度的上升，高压安注水箱3432-TK1/TK3内轻水温度会随环境温度上升，从而使高压安注水箱3432-TK1/TK3的液位缓慢上升，造成ECC 高压水箱3432-TK1/TK3覆盖气体压力缓慢上升，但是由于联氨的分解和轻水的辐照分解产生的气体，使得温度缓慢上升导致覆盖气体压力上升的现象并不明显。

2.1.3高压注射隔离阀3432-PV81或PV82或阀门3432-V123内漏

由于高压气箱3234-TK2通过阀门3432-PV81/PV82和3432-V123 等阀门与高压安注箱的覆盖气体相连，所以当上述阀门出現内漏时会造成造成ECC 高压水箱3432-TK1/TK3 压力升高异常上升，压力高到241 kPa时，安全阀3432-RV102会动作泄压;压力继续升高到280 kPa时，主控室会出现3432-TK1/3覆盖气体压力高报报警。此时可以通过关闭3432-PV83来判断3432-PV81/PV82内漏还是3432-V123内漏。

应对措施：在机组正常运行期间，3432-TK1/TK3的额定压力为207 kPa，压力正常的允许范围为190kPa-225kPa，当巡检发现压力高于225kPa 时，需打开3432-V140 卸压，使压力维持在190kPa-225kPa。

2.2 3432-TK1、3覆盖气体压力异常下降的原因及应对措施

2.2.1安全阀3432-RV102有漏或无法回座

安全阀3432-RV102的动作值241 kPa，当执行阀门试验时，3432-PV81或PV82打开后，覆盖气体的压力与高压气箱相连，在3432-PV83或PV84有漏的情况下，安全阀RV102会动作泄压，管道内如果有铁锈等杂质，阀门回座后就容易产生内漏。而3432-RV102原设计的碳钢管道及其容易产生锈蚀。

应对措施：通过主控室手动关闭3432-PV83或3432-PV84的方法来保持覆盖气体压力不下降，现场通过轻轻敲击3234-RV102使其回座。

2.2.2隔离阀3432-V140有漏

当隔离阀3432-V140有漏时，可以通过主控室手动关闭3432-PV83的方法来保持覆盖气体压力，同时处理阀门缺陷。

2.2.3隔离阀3432-V124有漏

隔离阀3432-V124在系统正常运行时阀后装有堵头，拆开堵头后可以检查阀门是否有漏。但是在阀后装有堵头的情况下，V124有漏也不会影响高压安注水箱覆盖气体的压力。

3结论

作者对应急堆芯冷却系统高压安注水箱覆盖气体的压力异常情况进行了详细的分析，并针对应急堆芯冷却系统高压安注水箱覆盖气体异常时从运行人员层面提出了应对措施。

参考文献：

[1]应急堆芯冷却系统运行手册 98-34320-OM-001

[2]应急堆芯冷却系统流程图 9801-34320-1-1-OF-A1