摘要：海南昌江核电厂1、2号机组新增二回路应急补水管线是日本福岛事故后的设计改进。本文详细描述了二回路补水改进的设计修改方案及实施补水的措施，通过在辅助给水箱入口和辅助给水母管管线上分别设置应急补水接管，提供了两条用于全厂断电情况下向二回路补水的途径。根据最新版的辅助给水系统流程图，综合考虑相关区域内的已布置物项，对新增的管线进行布置设计，并综合考虑各种因素进行管道支吊架的设置。最后对二回路补水改进后的管道系统进行了力学计算分析，结果表明，改进后的管道系统模型所有节点应力均满足RCC-M规范要求，RCC-M规范要求的各个工况下的机械特性完好性得到了证明。
关键词：全厂断电事故；二回路补水；辅助给水系统；H3规程
1引言
2011 年3 月11 日，日本福岛核电厂在地震和海啸的作用下，发生了全厂断电事故，由于正常电源及应急柴油机电源长期没有得到恢复，造成堆芯长期失去冷却，最终导致堆芯熔化，造成了世界核电历史上的又一次重大核事故。
针对全厂断电事故，海南昌江核电项目已经编制了全厂断电事故规程（H3规程）。根据规程，可通过汽动辅助给水泵向二回路蒸汽发生器二次侧注入冷却水，带出堆芯热量。但是利用H3规程导出堆芯余热必须具备两个条件：
（1）汽动辅助给水系统（ASG）必须具备足够的水源；
（2）汽动泵必须可用。
但在全厂断电时，ASG水箱的正常补水手段将失效，ASG水箱供水无法维持长期冷却补水。另外随着事故的进展，蒸汽压力可能降至无法推动汽动辅助给水泵，导致汽动泵不可用，无法向二回路正常补水。针对这一情况，在不影响ASG系统设计及功能的前提下，通过在ASG管线上设置相应的应急补水接管向二回路进行补水，可以实现事故后长期的冷却能力，并通过事故后规程顺利导出堆芯余热，在一定程度上缓解事故造成的危害和损失。
2二回路补水改进系统设计修改及实施措施
根据全厂断电工况下蒸发器产生蒸汽压力大小，二回路补水改进有两种补水途径，分别是为ASG水箱应急补水和直接为蒸发器应急补水。
2.1为ASG水箱增设应急补水设施
为ASG水箱增设应急补水设施实施二回路补水的操作与路径为：在辅助除氧器回流到ASG水箱的管线上增设一个三通，将接口引出到消防车容易到达的地方，预留消防接头。由于不在水箱上开孔，因此对水箱本身结构无影响。当蒸发器产生蒸汽压力大于0.76Mpa时，通过应急管道向ASG水箱补水，经汽动泵加压后再经过ARE管道进入蒸发器。操作时需要关闭应急管接入管线上游第一个隔离阀，关闭电动泵进出口管线上隔离阀，开启补水管线通道上隔离阀，使补水路径畅通。该途径示意如图2所示。
图2 通过ASG水箱实现二回路补水示意图
2.2直接为蒸发器增加应急补水设施
当蒸发器产生蒸汽压力小于0.76Mpa时，汽动泵也不可用，无法通过ASG水箱对二回路进行补水，可考虑通过消防车直接为蒸发器应急补水。
该方法是在汽动泵后ASG母管上增设一个三通，将接口引出到消防车容易到达的地方，预留消防接头。操作时消防车水管与预留消防接头相接，关闭电动泵、汽动泵出口管上隔离阀，开启补水管线路径上隔离阀，直接给蒸发器补水。该途径示意如图3所示。
3二回路补水改进布置方案
管道布置设计要确定工艺管道的走向，确定管道支吊架的位置及功能，以及系统管道上各类部件的位置及其与工艺管道的接口。
3.1管道布置设计
设计输入为改进后ASG最新版流程图，如图4所示。
设计时，将新增的应急补水管线从12ASG004/091引出，分别经过W231、W232（W271、W272）房间，最后连到厂房外消防车方便到达的地方。综合考虑到房间内已经布置完成的管道、电仪及通风专业的布置情况，将新增的阀门整体布置在对应房间内标高+0.7m的水平管段上，以便于操作。
海南昌江核电厂1、2号机组新增应急补水管道布置设计完成后的管道走向如图6、7所示。
图3 直接为二回路蒸发器补水示意图
图4 二回路补水改进后ASG系统局部流程图
图6 ASG801新增管道模型 图7 ASG802新增管道模型
3.2管道支吊架设置
12ASG801/802管线上支吊架设置流程如下：首先确定固定支架位置，再根据管道最大允许支吊架间距要求及管道走向初步确定其余支吊架的位置与功能，然后对管道系统进行力学计算，根据计算结果对初步设置的支吊架进行修改（包括增减支吊架、修改支架位置或修改支架功能等），直到管道系统满足力学要求。
在管道系统力学计算通过以后，根据力学计算报告设计支吊架组装图，如果参考核电站标准支吊架手册进行选取设计困难时，要进行非标准支吊架的设计，否则参照核电站标准支吊架手册进行选型设计。
标准支吊架设计选型流程见图5所示。
图5 标准支吊架设计选型流程
非标准支吊架的设计根据需要设计支架的生根方式，支架的管部件、连接件及根部件，然后进行力学计算，如计算通过则设计完成，如未通过，则重新设计，重新进行计算，直至满足力学要求。
4二回路补水改进力学分析
在管道布置及支吊架初步设置完成后，对本次二回路补水改进新增管道系统进行了力学计算，此应力分析报告的目的是证明海南昌江核电厂1，2号机组中的ASG新增管线在所承受载荷(自重、设计压力、温度、地震等)作用下的机械特性的完好性以及给出与支撑和其它附件相联接处的接口数据。
计算中采用了多层反应谱法对管道系统进行了地震分析，得到了管道系统自振频率低于36Hz的各阶频率及各种工况下管道最大应力比及阀门最大加速度；计算验证了各载荷工况下要满足的RCC-M准则和相应的许用应力极限，同时按应力比值的递减顺序给出了10个最大应力值；给出了每个支撑的类型、限制自由度以及由管系作用在支撑上的载荷组；并校核了管道的功能性。结果表明：各组修改后管道系统模型的所有节点应力均满足RCC-M规范的要求。RCC-M规范要求的各个工况下的机械特性的完好性得到了证明。
参考文献
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[6]严重事故管理导则SAG-2 A版.
[7]严重事故管理导则SAG-3 A版.
论文作者:李伟,雍二磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：补水论文; 管道论文; 吊架论文; 回路论文; 水箱论文; 蒸发器论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第8期论文;