（山东核电有限公司 山东烟台 265100）
摘要：核电厂设备冷却水体系/CCS属于核电厂关键辅助系统之一，在任何情况下都必须保证其运行的稳定性。本文着重分析了CCS正常运行工况和异常运行工况，并讨论如何使机组达到稳定工况。
关键词：核电厂设备；冷却水系统；运行
1.前言
设备的冷却水体系/CCS属于事故与正常情况下用水处理的系统，可以将热量由重要设备、房间与系统传至最终的热阱，即海水。在海水与核岛的交换器间构成屏障，避免放射性的物体释放至海水之中。
2.核电厂设备冷却水系统的正常运行分析
2.1补水泵保护
CCS为化学和容积控制系统（CVS）补水泵的小流量热交换器提供冷却水。该功能保证了CVS补水泵的正常运行。如果泄漏量小于CVS的补水能力，则补水功能能够防止非能动堆芯冷却系统（PXS）的堆芯补水箱（CMT）和/或随后的自动卸压系统（ADS）的动作。CCS向补水泵的小流量热交换器供应足够的流量以保证返回到补水泵入口的水温等于或低于150℉。
2.2乏燃料冷却
为乏燃料池冷却系统（SFS）的热交换器提供冷却，导出存放在乏燃料水池中的燃料组件的剩余衰变热，以防止乏燃料水池的水被加热和沸腾。系统执行此功能时依据以下设计基准：正常换料期间，乏燃料池冷却系统（SFS）一列运行，CCS向SFS热交换器提供冷却水，以维持乏燃料水池池水温度低于120℉。在全堆芯卸料期间，乏燃料池冷却系统（SFS）两列运行，CCS向两台SFS热交换器提供冷却水，以维持乏燃料水池池水温度低于120℉。注释：一台RNS热交换器可能接入，补充或替代乏燃料水池的冷却，而正常情况下，乏燃料
2.3换料热量导出
在换料包括降低反应堆冷却剂水装量运行期间，CCS向RNS热交换器和泵提供冷却水。半管运行期间的冷却功能很重要，在短期可用性控制（STAC）中包含CCS。热量传递链RNS/CCS/SWS保证了在整个停堆换料期间RCS温度等于或低于120℉并满足下列设计基准：?系统的运行是假定这3个系统的2列热交换器都是可用的。CCS的设计能够保证在冷却到换料条件（120℉），反应堆顶盖已经移除后，RNS、CCS或SWS能动部件发生任意单一故障时，不会影响其防止堆芯区域沸腾的能力。
2.4带功率工况运行
CCS从支持电站正常运行的各个部件中导出热量。系统在假想的单一能动部件故障时仍能执行此功能。CCS为满足正常运行需满足以下设计基准：
在正常运行期间，基于厂用水温度低于32℃，CCS提供的冷却水温度不能超过35℃。
CCS向电站部件供水的最低允许温度为16℃。这个最低供水温度的要求是为了防止供水设备的过度冷却。
CCS波动箱的容积足够容纳因热膨胀和假想的通过故障热交换器传热管向CCS泄漏（50gpm持续30分钟）产生的容积。
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CCS的运行压力大于安全壳的设计压力59psig，以阻止安全壳大气向CCS的泄露以及可能的安全壳泄露。
水池的冷却是由SFS热交换器来完成的。关于这种工作方式的信息参阅SFS的相关课件。
2.5正常冷却
CCS为正常余热排出系统（RNS）的热交换器和泵提供冷却水，以保证RNS冷却反应堆冷却剂系统（RCS）至冷停堆状态。CCS设计上能实现在停堆后96小时内把RCS温度从停堆后4小时的177℃降低到52℃，以满足换料大修计划。该冷却时间是基于CCS的两列设备都投入运行而实现的。在这此之后的较短时间内，通过RNS的继续运行，RCS的温度将会达到换料目标温度49℃。除冷却时间的要求之外，在电站冷却期间该系统的其它设计基准有：在冷却期间，系统的运行满足RCS的最大冷却速率50℉/hr（28℃/hr）的要求，并且能偶维持CCS供水温度不超过43℃。在RNS热交换器的壳侧不允许CCS流体发生闪蒸。从停堆后4小时，基于厂用水温度小于或等于38℃，CCS冷却水温度不能高于43℃。在冷却末期，基于厂用水温度小于或等于29℃，CCS冷却水温度不能高于31℃。系统的设计能够保证在正常冷却开始后，RNS，CCS或SWS的能动部件发生任意单一故障时，不会影响冷却能力。部件的失效只会延长机组冷却所需要的时间。
3.核电厂设备冷却水系统异常运行分析
3.1小泄漏
几加仑每分钟或更少的小泄漏可通过波动箱液位或CCS循环流体中辐射水平的逐渐增加而发现。在大多数情况下，可以通过在放射性水侧逐个隔离疑似泄漏的热交换器并检查泄漏是否停止来找出泄漏源。如果所有其它热交换器都以这种方式进行了检查，但没有找出泄漏，那么泄漏一定在RCP外部热交换器处。这被认为是反应堆冷却剂压力边界的泄漏。当发现任何反应堆冷却剂压力边界泄漏时，电站技术规格书要求操纵员6小时内后撤至热备用状态，36小时内后撤至冷停堆状态。如果可能，在一回路系统完全卸压之前，操纵员应该尝试识别哪一台RCP在泄漏，从而允许进行快速修理和重新启动。
3.2中等泄漏
中等泄漏定义为：泄漏处于补水泵的能力以内，但大到足够能被冷却水管线上的流量计探测到-50gpm-100gpm以上。基于探测指示，电站操纵员在大多数情况下能够隔离泄漏的设备并开始执行恢复规程。在下列两种情况下需要特殊泄漏探测和识别规程：
3.3设备冷却水系统的泄露
CCS的泄漏将被自动补充。在波动箱液位低时，通过DWS管线上阀门的自动动作完成补给。如果CCS的泄漏过大，超过了DWS的补给能力，那么将导致CCS波动箱液位下降，并将触发低-2液位报警。在通过目测检查或通过探测个别设备冷却水流量的变化而识别出泄漏之后，就可以将含有泄漏点的受影响的冷却水回路从CCS隔离。如果操纵员不能隔离泄漏，将达到波动箱低-3液位整定值，CCS泵将自动停运。
3.4RNS热交换器失去冷却
一些假定的汽轮机厂房火灾能导致失去CCS或SWS。当在电站停堆、RNS正在导出堆芯衰变热期间发生此类火灾时，失去SWS/CCS将导致失去堆芯冷却的能力。CCS设计包括一个与电站FPS的接口，使得向RNS热交换器的冷却水的保证供应成为可能。所有其它CCS用户都从FPS水源隔离，只有一台RNS热交换器进行冷却。消防水流经RNS热交换器，通过一个专用排水接头排放到辅助厂房地坑。图6中红色显示的为FPS到RNS系列A热交换器的流道。FPS的供应和排放接头也具有通过临时软管连接到便携式橇装风扇冷却热交换器和循环泵的能力。该便携式橇装将使水循环通过一台RNS热交换器，从而进行衰变热导出。
4.结语
设备冷却水系统（CCS）是一个闭式冷却水系统，在正常运行和停堆期间，从各种用户导出热量，并将此热量传递到厂用水系统（SWS）。正常情况下，当功率运行时CCS的一个系列运行，为维持功率运行所需的设备提供辅助冷却。如果运行系列不可用，备用系列可以自动启动。在主系统和SWS之间充当缓冲区，CCS为防止放射性释放到环境提供了屏障。机组正常冷却至RNS工况后，CCS的两个系列都用来将RCS冷却至换料工况。通过保持CCS与STAC一致，保证CCS执行其纵深防御功能的可靠性。
参考文献：
[1]孔凡卓，满若岩，孔令杰.CPR1000项目ACO泵机械密封冷却水系统改进与优化[J].通用机械，2014，18（9）：70-73.
论文作者:阮毅,徐世良
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/1
标签：热交换器论文; 冷却水论文; 系统论文; 温度论文; 燃料论文; 设备论文; 核电厂论文; 《电力设备》2016年第18期论文;