刘鹏 刘光伟 付伟 王世兴 王文华
中国核电工程有限公司华东分公司 福建福清 350300
摘要：“华龙一号”是我国具有自主知识产权的三代压水堆，其最大技术特点之一就是采用能动加非能动相结合的专设安全设施。由于“华龙一号”调试相比M310机组，无建成机组可供参考，因此非能动系统的调试风险难以识别。本文将PRS调试试验对机组状态的影响进行分析，识别试验过程中存在的主要技术风险，对后续非能动系统调试试验具有借鉴意义。
关键字：华龙一号；PRS系统；非能动系统；调试试验
一、概述
二次侧非能动非余热排出系统（PRS）是在发生全厂断电事故且辅助给水系统汽动泵系列失效工况下，系统投入运行，在不超过冷却剂压力边界设计条件的前提下，通过蒸汽发生器导出堆芯余热及反应堆系统各设备的储热，在72小时内将反应堆维持在安全状态，在完全丧失给水工况下，PRS系统投入运行，降低一回路的温度和压力。
PRS系统设置三个余热排出系列，分别对应三个环路中的三台蒸汽发生器，每个系列按照反应堆额定功率的0.5%设计（0.5%FP），即15.3MW。
二、系统启动
针对全厂断电事故和正常给水丧失，PRS系统在以下信号全部出现后自动投入运行：
——1台SG水位低低出现8分钟，并延迟45s，或1台SG水位低低，且同时1台SG给水流量低，并延迟45s；
——3台SG辅助给水流量低；
——3台SG水位低3。
PRS系统启动信号如附图1所示，当发出系统启动信号时，关闭主蒸汽隔离阀TSM001VV、主蒸汽系统向辅助给水系统汽动泵提供动力蒸汽的阀门TSM127VV，以及TSM系统和TFA系统与其它系统相连通的阀门，以保证PRS系统能够形成封闭回路；打开凝水管道的隔离阀PRS102VL或PRS103VL，使PRS系统联通。系统投入后，应急余热排出冷却器管侧冷凝后的水注入蒸汽发生器二次侧，形成自然循环。PRS系统通过蒸汽发生器将反应堆冷却剂中的热量传递到应急余热排出冷却器，然后传递给换热水箱中的水，进而通过换热水箱中水的蒸发将热量最终带出，维持反应堆的安全。
附图1：PRS系统启动信号示意图
在PRS系统启动信号发出后，应急补水管线的隔离阀PRS106VD或PRS107VD自动开启，应急补水箱中的水注入蒸汽发生器二次侧，补偿PRS运行期间蒸汽发生器二次侧水位的降低。当补水箱水位低信号发出后，应急补水管线的隔离阀PRS106VD和PRS107VD以及补水箱上游管线隔离阀自动关闭，以避免蒸汽旁通进入补水箱。
三、PRS投入后对机组状态的影响
对一回路的影响
PRS系统自然循环能力验证试验时，机组处于热停堆状态下。试验开始时，所有蒸汽阀门关闭，蒸汽发生器排污隔离，一回路主泵仍在运行，系统启动一瞬间，PRS自然循环流量未建立，一回路热量无法导出，导致一回路温度上升，压力上升。可能导致稳压器安全阀开启，一回路温度、压力变化趋势如附图2、附图3所示。
对二回路的影响
试验瞬态发生后，主蒸汽隔离阀关闭，PRS系统不能立即建立自然循环，由于SG二次侧为饱和状态，上升通道气泡被压缩，蒸汽发生器水位下降，可能导致蒸汽发生器U形管裸露。
反应堆稳态运行期间，蒸汽发生器环形下降空间为饱和水，水位稳定地维持在13.1m，上升空间内为汽、水混合物，有效水位约为6m；事故发生后，主给水丧失，流动阻力压降损失，下降及上升空间连通，二次侧水位瞬间下降至10.6 m左右。余热排出系统投入运行后，蒸汽发生器二次侧水位直至2 000 s左右基本维持不变，2 000 s后，随着反应堆功率下降，水位逐渐上升，蒸汽发生器二次侧水位始终位于U形传热管之上，避免了传热管裸露、传热恶化现象的发生。
PRS 系统投入初期，系统压力将超过7.85 MPa 的现象，且大气旁路排放阀启动，主要是由于系统启动初期功率高，蒸汽产生量大，而PRS 系统自然循环建立需要时间，且功率值超过PRS 系统自然循环能力，因此在PRS系统投入初期大气旁路排放阀起跳，通过释放蒸汽带出热量。在PRS 系统投入后300s，PRS系统在大气旁路排放阀关闭的条件下系统压力开始下降。前期为系统压力迅速下降过程，后期系统经历压力缓慢下降过程。
四、试验风险
一回路的风险
系统投入初期，PRS自然循环未建立，一回路超温超压，稳压器安全阀打开，试验过程中需观察泄压箱水位及温度，及时投入RBM喷淋。
稳压器安全阀开启后，有不回座的风险，试验过程中需关注稳压器安全阀回座情况，若稳压器安全阀开启后不关闭，及时人为干预。
二回路的风险
PRS系统投入初期，由于蒸汽发生器压力升高，导致TSA阀门开启，蒸汽发生器失去补水，其水位逐渐下降，SG传热管有裸露风险。因此实验前需要抬高蒸汽发生器水位，防止TSA阀门长时间打开，导致SG水位下降到传热管裸露的程度。
PRS投入后，应急补水箱阀门开启，补偿由于TSA阀门开启对SG水位的影响，补水量过大，将导致SG水位过高，淹没蒸汽发生器干燥器和汽水分离器，有设备损坏风险。
参考文献:
[1]赖建永，二次侧非能动余热排出系统手册，中国核动力运行研究院，2017.11
[2]陈 薇，张亚男，二次侧非能动余热排出系统设计及验证分析，核电研发，2011.04
[3]郗 昭，熊万玉，二次侧非能动余热排出系统实验研究,核动力工程,2015.08
论文作者:刘鹏,刘光伟,付伟,王世兴,王文华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/15
标签：系统论文; 蒸汽论文; 水位论文; 发生器论文; 回路论文; 余热论文; 反应堆论文; 《防护工程》2018年第11期论文;