蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统蒸汽管道凝水影响分析

张玉龙+赖建永+任云+曹思民+刘文静

【摘 要】田湾核电站扩建工程5、6号机组新增了蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）作为严重事故预防与缓解措施，蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统的管道与主蒸汽管道相连，在应急余热排出冷却器入口处设置了一个U型水封，水封前的蒸汽管道敷设保温层，水封及下游部分管道不敷设保温层。机组运行期间，蒸汽在水封处冷凝，以避免蒸汽进入冷却器，从而减少蒸汽的热量损失。但考虑到保温层的散热，长期运行期间会有少量的蒸汽冷凝成水，如果这部分水回流到主蒸汽管道中，则会增大汽轮机入口的蒸汽湿度。本文计算分析了PRS系统蒸汽管道产生的凝结水，并评价了其对蒸汽发生器含湿量的影响。

【关键词】田湾核电站扩建工程5、6号机组；二次侧非能动冷却系统（PRS）；蒸汽发生器；含湿量

0 前言

蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）为压水堆核电厂严重事故预防与缓解措施，在发生全厂断电事故叠加辅助给水系统汽动泵系列失效事故，和全部丧失给水事故工况下，在不超过冷却剂压力边界设计条件的前提下，通过蒸汽发生器以非能动的方式导出堆芯衰变热及反应堆冷却剂系统各设备的显热至环境最终热阱，实现事故后的缓解作用。

每个环路的蒸汽发生器二次侧都设置一个非能动冷却系列。每个系列包括一台应急余热排出冷却器以及必要的阀门、管道和仪表。三个系列共用一台冷凝水箱。对于每个PRS系列（以1号系列为例，流程示意图见图1），蒸汽管线在安全壳外与主蒸汽管道相连，蒸汽管线上设置一台常开的隔离阀（PRS101VV）。蒸汽管线的另一端在经过一个U形水封后连接应急余热排出冷却器入口封头的接管嘴，应急余热排出冷却器布置在冷凝水箱底部，要求在整个机组运行期间（包括PRS投入运行期间），该冷却器都浸泡在水中，不允许裸露。冷凝水管道连接应急余热排出冷却器下封头接管嘴，并在管道上设置两台并联的隔离阀。冷凝水管线的另一端贯穿安全壳后接入辅助给水管道止回阀，通过辅助给水管道返回蒸汽发生器二次侧。

1 问题简述

田湾核电站扩建工程5、6号机组新增了蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）作为严重事故预防与缓解措施，二次侧非能动冷却系统的管道与主蒸汽管道相连，在应急余热排出冷却器入口处设置了一个U型水封，水封前的蒸汽管道敷设保温层，水封及下游部分管道不敷设保温层。机组运行期间，蒸汽在水封处冷凝，以避免蒸汽进入冷却器，从而减少蒸汽的热量损失。但考虑到保温层的散热，长期运行期间会有少量的蒸汽冷凝成水，如果这部分水回流到主蒸汽管道中，则会增大汽轮机入口的蒸汽湿度。由于布置原因，田湾核电站扩建工程5、6号机组二次侧非能动冷却器布置在停堆用更衣室厂房（ET）顶部，导致PRS系统蒸汽管道较长，且大部分管道暴露在厂房外部的大气环境中。考虑到田湾厂址冬天的气温较低，PRS系统蒸汽管道由于散热而导致管道中的饱和蒸汽凝结成水；由于汽轮机对入口蒸汽的含湿量有严格要求，因此有必要对PRS系统蒸汽管道中的凝结水进行计算，评估其是否对汽轮机入口蒸汽的含湿量有影响。

2 计算

2.1 基本假设

假设U型水封、应急余热排出冷却器及下游管道与环境处于热平衡状态，无散热，仅考虑二次侧非能动冷却系统U型水封前蒸汽管道保温层表面散热全部用作蒸汽冷凝，并假设所有冷凝水全部进入主蒸汽流。

2.2 计算输入

3 结论

蒸汽发生器出口蒸汽含湿量设计要求为≤0.25%，而根据以往M310机组的调试数据，该蒸汽发生器的实际出口蒸汽含湿量约为0.1%，故蒸汽发生器二次侧非能动冷却系统（PRS）蒸汽管道由于管道散热而产生的湿度增加（0.003%）对汽轮机的影响可以忽略不计。

【参考文献】

[1]国核安发[2012]98号 福岛事故后核电厂改进行动通用技术要求（试行），2012[S].

[责任编辑：汤静]