降温降压期间主系统参数控制

付海龙 张旭 黄炎

【摘 要】核电厂换料大修主系统降温降压期间，要频繁的控制主系统的温度、压力、水装量、硼浓度的变化以满足电厂对于主系统工况的需求。通过对电厂降温降压期间水装量、主系统温度、压力、硼浓度控制方式进行分析并加以优化，来为换料大修降温降压系统控制提供参考。

【关键词】水装量;硼浓度;大修降温降压

中图分类号： TQ522.16文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）03-0153-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.064

RCS Parameter Control During Cooling and Pressure Downing

FU Hai-long ZHANG Xu HUANG Yan

（CNNO Operationa Department 1.Haiyan Zhejiang Prov.）

【Abstract】The nuclear power plant refueling outage during the primary system to coolingand pressure downing，to frequent the main system to control the temperature and pressure changes，the amount of water loaded，the boron concentration of the power plant for the primary system to meet the needs of working conditions.By volume of water loaded during the cooling and pressure downing of the plant，the main system temperature，pressure，control boron concentration was analyzed and optimized to the cooling and pressure downing of the refueling outage control system for reference.

【Key words】Water loading capacity;Boron concentration;Overhaul and pressure downing

0 引言

核電厂换料大修是一项极其复杂的工作，涉及到各个系统、工作之间的配合。在核岛降温降压期间，要频繁控制主系统温度、压力、水装量、硼浓度以满足电厂对于主系统工况的需求。对一回路主系统各参数变化量事先做出预估和评价，可以对降温降压期间的主系统水装量及硼浓度控制提供参考。

1 降温降压期间主系统各参数控制方式

核电厂大修前，需按照P-T运行曲线降温降压，同时要兼顾上充下泄的配合控制主系统水装量并按照电厂模式变化的需要调整主系统硼浓度。秦山核电厂《大修综合规程》规定主系统降温速度为10℃/h，为保证主系统参数在规定的P-T线附近，因此降压的速率也是固定的。温度的变化会带来水装量的变化，通过调节上充、下泄流量保证主系统水装量。按照规程规定降温期间下泄流量控制在19t/h，通过计算出当前主系统的水装量、主系统目标水装量、达到目标水装量的预期时间，即可得出主系统在降温降压过程中的上充、下泄流量的大致控制范围。

此外，降温降压期间还需保证系统的硼浓度不同模式状态下的要求，因此在调节上充下泄流量期间也要进行硼浓度调节。秦山核电厂的硼浓度调节主要利用两个硼酸贮存箱中的浓硼酸（7000ppm）和硼浓度低于10ppm的除盐水利用上充管道注入主系统来调节。

2 主系统由热停堆到消气腔水装量的变化

通过计算出主系统在各节点时受平均温度影响的水装量变化，就可以为上充、下泄的调节提供参考，指导运行。热态零功率下主系统平均温度为280℃，中间停堆B的起始温度为180℃，各温度状态下主系统内的水装量受密度变化影响也同样变化很大。下面仅就主系统在280℃、15.2MPa与180℃、2.94MPa两个节点的水装量变化做分析计算：

主系统热停堆时，平均温度280℃，压力15.2MPa，主冷却剂平均的密度为？籽1，假设除PZR以外设备管道中冷却剂的密度？籽11，PZR中冷却剂密度为？籽12;PZR中的冷却剂为15.2MPa的饱和水，在15.2MPa下的饱和水比容v=0.0016672m3/kg，因此？籽12=1/v=599.8kg/m3。

在模式3及以下阶段，主系统发热量比较低，因此冷热段温差不大，在计算主系统的密度时，忽略冷热段的温差对密度的影响，此处及以下计算系统密度均以平均温度计算。即模式3时主系统为平均温度280℃，压力15.2MPa，此时主系统比容v11=0.0013087m3/kg，？籽11=1/v11=764.1kg/m3。

V11：根据表一，我厂300MW机组额定功率水容积为147m3，一回路总容积165m3，而根据最终安全分析报告中“满功率时，正常运行的水容积是自由容积的50%。低功率时，容器内的水容积按比例减少。”因此V11=130m3。

V12：根据稳压器水位控制曲线（图二），零功率PZR液位为3.7M，稳压器内径为2100mm，因此其内截面积为S=？仔r2=3.46m2，即零功率稳压器水空间体积V12=满功率稳压器水空间体积-S（5.4-3.7）=17.5-5.882=11.62m3。

3 降温降压时水位、硼浓度控制

根据秦山核电厂《大修综合规程》主系统处于280℃热停堆平台时稳压器的液位已经控制稳定在5m，降温至180℃稳压器液位会保持在8m直到稳压器准备开始消气腔。待停冷系统预热完毕投入后，稳压器消气腔，主系统继续降温降压。从主系统280℃至93℃水装量变化如下：

3.1 降温降压期间上充下泄流量分析

根据表二：主系统280℃、稳压器液位5m，主系统的水装量为109t;主系统180℃、稳压器液位8m时，主系统水装量为138.45t;因此这一阶段主系统水装量变化为29.45t。按照总计10小时降温降压时间，平均每小时的净上充流量为2.945t/h。主泵轴封水平均流量2.1t/h，轴封泄漏流流量0.8t/h，因此通过主泵轴封水平均净流入主系统2.6t/h。规程规定降温降压过程中下泄流量尽量保持在19t/h，因此上充流量需控制在19+（2.945-2.6）=19.345t/h。由于离心上充泵出口小流量为7t/h，想保证在下泄流量保持为19t/h时使稳压器水位上升，就需要关闭离心上冲泵小流量阀V02-230，否则离心上充泵出口流量会超过其额定流量25t/h。

3.2 主系统硼化至2000ppm

主系统280℃、稳壓器5m时，主系统已经硼化至冷态无氙硼浓度，R14大修时冷态无氙硼浓度为611ppm左右，规程要求降温至180℃、稳压器稳压器液位上升至8m的同时，继续硼化至硼浓度2000ppm。如果此时补充至主系统的主冷却剂均由7200ppm的硼酸构成，可计算当稳压器液位升至8m时，主系统硼浓度为2012.5ppm。可见在稳压器上充至8m时，如果完全补给7200ppm的浓硼酸，主系统硼浓度可以达到2000ppm左右。需要注意的是，此种计算的前提是V02-101并不切至硼回。

3.3 主系统继续硼化至2400ppm

当停冷系统预热完毕，稳压器准备消气腔，如消气腔前稳压器液位在8m、硼浓度为2000ppm，在消气腔时共需需要净上充流量为7m3即5.78t，假设净上充均为7200ppm的浓硼酸，下泄流全部经容控箱后回到主系统即V02-101不切换至硼回暂存箱，可以计算出在消气腔后，主系统硼浓度约为2220.8ppm。规程规定主系统温度达到93℃前硼浓度需达到2400ppm，如表二，主系统水装量由180℃至93℃需要增加14.65t。如上充均采用7200ppm浓硼酸来补偿主系统水装量的收缩，主系统至93℃时硼浓度可达2678.7ppm，因此降温时需要注意及时根据主系统硼浓度调整上充流中的补水流量。

4 建议--停冷系统预热

停冷系统预热过程中由于停冷热交换器设冷水侧会自动连锁投入，停冷泵小流量返回管线位于停冷热交换器下游（如图三），因此当停冷预热时设冷水会冷却小流量管线的水，设冷水额定流量405t/h，冷却能力很强，因此可以认为该阶段经小流量回来的水基本上是“冷水”，会导致主系统温度下降。主系统温度的下降势必会导致体积收缩，消气腔时需要上充更多的冷却剂、需要更多的时间，温度下降也会导致主系统压力的下降，影响系统压力控制的稳定性，增加系统控制难度。

建议在停冷系统预热时当经过停冷热交换器旁路阀V08-08流量大于120t/h后，将V08-12至就地控制，后手动点动逐渐关小，关小V08-12的同时开大V08-09阀，使其有一定的开度来预热停冷热交换器。这样做既可以预热停冷热交换器入口、出口管线，又不至于使主系统温度降低过多，有利于主系统压力、温度的稳定。

【参考文献】

[1]中核核电运行管理有限公司一厂运行规程《大修综合规程》.

[2]《秦山核电厂最终安全分析报告》.

[3]《核电厂停止------从100%额定功率至冷停堆》.