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核电站RRI系统启动时疑难问题的解决方案
核电站 RRI系统启动时疑难问题的解决方案
Solutions ofthe Difficult Problem at Startup ofRRISystem in Nuclear Power Plant
郑明辉,尹闯（大亚湾核电运营管理有限责任公司,广东深圳 518124）
ZHENG Ming-hui,YIN Chuang (DNMCNuclearPowerOperationCo.Ltd.,Shenzhen518124,China）
【摘 要】岭澳核电站核岛设备冷却水系统（RRI系统）多次在检修后启动充水时发生高位水箱水位异常的报警,该报警在岭澳核电站被视为电站事故预警级别.论文对 RRI系统启动时造成高位水箱水位异常的原理进行了分析,并提出了有效的解决方案.
【Abstract】 InLingaonuclearpowerstation,manytimes,hasoccurredthealarmofthesurgetank’sabnormallevelofthecomponentcooling systemwhentheRRIsystemiillingaftermaintenance.Thisalarmisconsideredasaccidentpre-warninginLingaonuclearpowerstation.Inthis paper,byanalyzingtheprinciplethatthealarmoftheRRIsurgetank’sabnormalleveloccurred,proposestheeffectivesolutions.
【关键词】RRI;启动；充水；高位头箱；水位异常
【Keywords】 RRI;startup;filling;surgetank;abnormallevel
【中图分类号】TM623【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2017）08-0153-02
【作者简介】郑明辉（1979-）,男,广东普宁人,工程师,从事核电站运行优化研究.
1 RRI系统简介
RRI系统的主要功能是冷却所有位于核岛内的带放射性水的设备,是处在重要厂用水系统 (SEC系统 )与核岛辅助设备之间的一个封闭回路,包括两部分：一部分主要是用于核安全保障及冷停堆,这部分是按双重容量设计,并由两条独立的管线构成,在事故情况下两条管线中的每一个都能 100%地保证设备冷却,每一条管线都是由 SEC系统的一列冷却.每条独立系列由两台 100%容量的离心泵、两台 50%容量的 RRI/SEC热交换器、一个高位水箱和相应的管道、仪表组成.另一部分是事故工况下不需要冷却的设备,它们是由两条管线中的其中一条提供冷却,在这部分中还有两台机组的公用设备,它们可以由一台机组或者另一机组的设备冷却水系统提供冷却 [1].
RRI系统的 A/B列高位水箱气侧和水侧有一个连通管,通过一段管道和一个手动隔离阀连通,即 RRI系统的 A/B列高位水箱的气侧和水侧是相互连通的.连通管道位置较高,这样可保证只有在水位高时两个高位水箱的水侧才能够连通.
图1 为RRI 高位水箱示意图.
图1 RRI 高位水箱示意图
RRI 系统的用户大部分热交换器的一次侧是放射性流体,由于可能存在向RRI 侧泄漏的可能,因此当RRI 系统发生高位水箱水位异常报警时,很有可能的原因是一回路放射性水漏入系统或者RRI 系统本身存在泄漏所致.因此当出现RRI 系统高位水箱水位异常报警时,核电站工作人员将视为事故前兆,立即启动事故程序进行处理.如不能尽快查明报警原因,核电站的反应堆操纵员将可能按事故应急程序紧急停运反应堆.
2 问题背景及原理分析
岭澳核电站L211 换料大修中,L2RRI 系统B 列检修结束后启动,在准备对系统进行充水时,发现B 列高位水箱的水位在系统充水排气过程中快速上涨,而工作人员快速关闭系统的补水阀后并未缓解水位上涨趋势,很快触发水位高高报警.同时,运行中的另外一列RRI 系统高位水箱也出现水位高高报警,主控操纵员立即启动事故应急程序处理,跟踪一段时间后,RRI 系统B 列高位水箱水位迅速下降并触发头箱水位过低报警.经咨询以往大修相关的执行人员,该问题为重发事件,但是并不是每次大修都会发生,因此其发生的具体原因并没有得到很好的查证.
针对这一问题,项目组进行了深入分析,在参考了管线布置、标高等因素后,认为造成充水时高位水箱发生水位迅速上涨并触发水位高高报警的原因应为：RRI 系统检修后管道、设备充满了大量的空气,在系统充水时,这些气体由于高位水箱排气口偏小,大部分气体被压缩在系统内部.当停止充水时,由于高位水箱排气管线一直在排气,系统的压力快速下降,根据气体理想方程P0V0 等于 P1V1 (水温基本不变,忽略温度影响),被压缩的气体随着系统压力的降低而迅速发生膨胀（补水来自核岛除盐水系统,压力约5bar,系统降至常压,气体最大膨胀理想程度约5 倍）,被膨胀的气体混合着水朝排气口即高位水箱传送,导致了高位水箱水位快速上涨.当大部分气体被排走后,原来的气体空间被系统内的水填充,最终使高位水箱的水位再次降低,而运行的另外一列由于连通管连通的原因,其高位水箱受波及也会出现水位异常问题.
经查询历史大修数据,RRI 系统检修后恢复时并不是每次都会发生高位水箱水位高的问题,经分析其原因是每次大修检修项目不同,只有在容积较大的设备（如RRA/RRI 的热交换器）检修排空时,系统内的空气含量较大时才存在这种问题.
3 解决方案
解决问题的方法很多,但是必须不能影响RRI 系统运行中的另外一列的安全,只有做到这一点,才能作为切实可行的解决方案.目前被公认为有效的解决方案为：RRI 系统在启动时,准备充水前先关闭RRI 系统A/B 列高位水箱连通阀,当高位水箱的水位计可视时（约1.05m）,手动关闭充水隔离阀暂停充水,这样保证高位水箱有足够的空间容纳水位的上涨,当观察到高位水箱经过一段时间的水位波动后不再上涨时,说明系统内的大部分气体已基本通过排气管线排走,此时再继续充水,就能避免高位水箱出现水位高高的问题.而系统内因维修而进入的气体由于控制了系统充水速率得到了控制,气体在释放时导致高位水箱液位降低的物理现象也得到了避免,这样就能很好地解决RRI 系统在检修后启动进行充水时高位水箱水位异常的问题.
4 方案实施效果
针对岭澳核电站L211 大修RRI 系统B 列检修后启动充水时头箱水位异常的反馈,电站工作人员采用的解决方案得到了验证：在RRI 系统A 列检修后启动进行充水时,当充水到高位水箱水位可视时,立即现场手动关闭补水隔离阀,现场观察到高位水箱水位快速上涨,水位上涨但并不会超过正常值的上限（1.65m）,避免了触发水位高高的报警,且由于关闭了连通阀,对运行列再无任何威胁.说明RRI 系统检修后充水时发生高位水箱水位异常报警的问题得到了很好的解决.
在红沿河核电H101 大修和宁德核电的N101 大修,将这一方案推广实施,证明本解决方案可作为一个成功的案例,值得在各电站推广.
5 结语
避免RRI 系统一列检修后启动进行充水时导致高位水箱水位异常的解决方案：
充水前,关闭A/B 列高位水箱联通阀.
充水时,当高位水箱的水位计可视时（约1.05m）,手动关闭充水隔离阀暂停充水,这样可保证高位水箱有足够的空间容纳水位的上涨.当观察到高位水箱经过一段时间的水位波动后不再上涨时,再继续充水.
经实践证明,以上两种方法同时实施,可以很好地解决RRI 系统在检修后启动充水时发生的高位水箱水位异常的问题,确保RRI 系统运行列不受影响,可避免启动事故程序影响主控操纵员对机组的监控,具有广泛的应用价值,值得在其他电站推广应用.
另外,如果在RRI 系统水泵切换运行期间,当观察到高位水箱水位波动明显较大时,说明了系统水回路含气量较高,应尽快考虑对系统进行动态排气,以确保系统能够应对特殊的瞬变工况.
【参考文献】
【1】陈济东,大亚湾核电站系统及运行[M].北京：原子能出版社,1994.
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