摘要：反应堆系统的堆腔风量平衡试验不满足要求，热试过程中检测到堆腔温度过高的现象，是核电站普遍现场。通过对设计方设计修改，最终使堆腔温度达到可接受水平。本文对问题产生原因进行分析，并对改进的内容进行介绍,也对安装过程中易发生的一些问题进行了阐述。通过总结经验，本文讨论了如何从设计和施工两个方面进行改进，避免堆腔过高问题。本文可为其他核电项目, 热力工程此类问题的处理提供借鉴。
关键词：反应堆,堆腔温度,核电建设
Design Modification due to Excessive Cavity Temperature
Zhao-zheng Dai-Changqing
Abstract：The VCS preoperational test didn't reach the design goal and excessive cavity temperature was found during HFT which once plagued site for a long time. Later, WEC made some design modifications and finally solved this problem. The details and reasons of the modification were introduced and analyzed in the paper, as well as some installation problems. Through the lessons learning, how to avoid excessive cavity temperature from design and construction aspects were discussed. This papers aims to provide reference information during dealing with of similar issue if happened in subsequent units.
Key Words：Reactor, Cavity Temperature Nuclear project
1、问题
某核电反应堆实验时发现压力容器附近混凝土温度最高温度高于混凝土平均温度要求。
为此，反应堆厂房循环冷却系统设计有从反应堆堆腔房间底部送入冷风对腔室及压力容器区域冷却。但是某核电项目发现有部分冷风泄露到反应堆压力容器保温板的间隙中，造成从反应堆压力容器支撑流出的风量达不到要求，出现了局部区域温度过高，部分保温板打不开的现象。设计方通过一系列的改进，最终解决了这些问题。本文对设计修改原因和内容进行了介绍和分析。
2、原因分析
2.1 保温结构自身存在多处间隙造成了空气对流，带走多余热量原设计反应堆压力容器保温当作是封闭结构。然而计算模型和实际模型存在细微差别。
主要漏风源有如下：
1)中子屏蔽块和保温之间的间隙；
虽然中子屏蔽结构和保温之间在设计时尽量减少间隙，但是并没有设计成100%密封的，比如接口位置、下部中子屏蔽块每层之间都留有一定的间隙。
2)保温板上振动监测仪表电缆开孔；
反应堆压力容器底部有振动监测系统的仪表。仪表电缆贯穿保温。为此保温上开了方孔，为仪表电缆提供足够的安全空间。
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3)底封头保温的上、下导流板之间搭接接口处间隙；
受制造公差以及自身结构特点的影响，接口部位或多或少存在一定间隙。
由于间隙的存在，热试时冷风通过保温结构上漏点进入到腔室，被加热，并通过其它间隙排出来，也即结构漏风，形成了对流，多余热量被带走，由此造成冷却效果减弱，房间温度升高，紧临反应堆压力容器的个别上部中子屏蔽块出现轻微变形。
3、设计改进
3.1 针对漏风源的处理
（1）增加密封结构
在可能的漏风点，尽可能密封，特别是主要漏风点加强密封。在保温底部（空气进口的地方）以及保温的顶部（空气出口的地方）都增加密封条或者新的密封结构，尽量减少漏风，减少对流传热。
（2）新增风管
由于设计上的一些考虑，保温难以做到100%密封，势必有一些间隙存在，导致部分热量被排入到房间中，一定程度上提高房间内温度。为此，增加风管对房间进行冷却。
（3）更换中子屏蔽材料并增加辐射屏蔽板
之前选用的中子屏蔽材料耐高温能力不强，为消除高温给中子屏蔽材料带来的影响，选用了耐高温更强中子屏蔽材料。
4、施工管理改进
堆腔温度过高问题，一方面是设计原因，另一方面在施工管理过程中对图纸的理解不深入，施工单位的施工过程对现场工人技术交底不彻底，工人重视程度不高等也是使问题发生的原因。比如说，
1)部分保温结构安装顺序错误；
2)安装过程中对保温块的结构、可承载情况不清楚的前提下，使用撬棍类似的工具顶保温块造成部分保温块损坏变形；
因此，提高承包商对保温安装重要性的认识和专业素养十分重要。通过此次教训，吸取经验，在后续的安装过程中进行了如下方面的管理改进。
强有力协调，建立清晰的组织结构，明确各接口责任人。强有力组织和协调，遇到问题，第一时间响应，高效解决。
严控技术交底，开工前，检查承包商技术准备情况，交底情况。任何细节，交底不清楚，不准开工。必要时，组织设计方和厂家对承包商施工班组、技术员和质检人员进行面对面交底。
施工旁站，建立技术员、质检人员现场旁站施工的机制，严格管控每一道工序都执行设计要求，并在此基础上尽量做到更加优化。
5、小结
堆腔反应堆腔排气热量超标由反应堆压力容器保温的问题所造成。反应堆压力容器保温设计和安装得好不好，既会影响堆腔温度，还会对事故工况下堆芯熔融功能的保证有影响。因此，应当从设计和安装上提高对反应堆压力容器重要性的认识。认真对待，考虑全面，高质量施工，既保证和节省建造工期，又确保核电站运行的安全性和可靠性。
参考文献
[1] Westinghouse Calculation Note CPP-VCS-M0-001, Rev. 0, “Reactor Cavity Flow Elevation to Support Flow Acceptance Criteria for Response to RFI-HYG-Z-000278,” May24, 2017.
作者简介
赵政，工程师职称,毕业于清华大学动力工程热物理专业，工学硕士。
论文作者:赵政,戴长清
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：反应堆论文; 间隙论文; 中子论文; 压力容器论文; 屏蔽论文; 结构论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第22期论文;