一回路流量惰走试验两种试验方法的分析

杜正建，宋彦霖，孙 超

(辽宁红沿河核电有限公司 技术处，辽宁 大连 116000)

主泵是压水堆核电站的关键设备之一，主泵的可靠运转才能保证核电站连续安全运行[1]。在发生主泵断电的情况下，反应堆紧急停堆。停堆后反应堆剩余功率呈指数下降，故短时间内必须保持有较高的冷却剂流量通过反应堆堆芯。为保证核电机组的安全稳定运行，对主泵断电后前5s的堆芯流量满足设计要求的验证就成为核电机组的重要试验。机组调试期间通过全厂断电的GEW法来对设计要求进行验证，机组商运后通过TCA法来对堆芯流量值进行验证。

1 反应堆冷却剂系统(RCP)简介

反应堆冷却剂系统(RCP)即核电站一回路，其主要功能是使冷却剂循环流动，将堆芯中核裂变产生的热量通过蒸汽发生器传输给二回路，同时冷却堆芯，防止燃料元件烧坏或毁坏。

RCP系统由反应堆和3条并联的闭合环路组成，这些环路以反应堆压力容器为中心辐射布置，每台环路都由一台主泵、一台蒸汽发生器和相应的管道及仪表组成[2]。另外，1号环路热管段上连接有一个稳压器，用于RCP系统的压力条件和保护。每个环路中，位于反应堆压力容器出口和蒸汽发生器入口之间的管道称为热段，主泵和压力容器入口之间的管道称为冷段，蒸汽发生器和主泵间的管道称为过渡段。

2 GEW法和TCA法试验原理

一回路流量惰走试验方法可以分为两种：GEW法和TCA法。GEW法和TCA法的明显区别在于断开主泵电源的方式不同。

图1 电气接线图

GEW法是用跳发电机出口母线开关的方法停主泵，在断开母线开关的同时会导致连接到机组母线设备暂时失电以及对永久和应急母线造成一定影响，而且这些设备会消耗部分主泵的惯性力矩，约只有90%的主泵惯性力矩用于维持一回路的流量。

临时TCA方法则是将3台主泵的断电控制统一连接到开关上，通过这一开关来控制3台主泵的通断电。

采用GEW法时，由于母线上与主泵相连的其他设备会构成一定的用电负载，此时主泵电机就相当于一个发电机给他们供电，因此只有约90%的转动惯量来维持一回路的流量。TCA法切断了与母线上的其他设备的连线，因此理论上有100%的转动惯量用于维持一回路的流量。采用TCA法使得主泵有更多的能量来维持一回路的流量，所以两种方法最终的验收标准是不一样的：TCA法的验收标准要比GEW法严格，这样才能保证TCA法的可行性。

3 试验数据分析

表1 GEW法验收标准

表2 TCA法验收标准(12个月换料)

表3 TCA法验收标准(18个月换料)

对于数据处理的方式，调试期间的GEW方法与商运后的TCA方法是一致的。但这两种试验方法的验收值不同；对于TCA法，由于燃料富集度的变化导致满功率流量设计值的变更，12个月换料机组与18个月换料机组其验收值又各不相同。

图2 不同方法验收值对比

第一部分数据处理重点为传感器响应时间的计算。某一环路t时刻的绝对流量值与其0时刻的初始流量值间的比值αt为：

(1)

其中：V0为0时刻某一环路流量计的电压值；Vm为记录仪惰走流量曲线最后稳定时流量计的输出电压值。

对αt取倒数βt求出其对应X轴(时间轴)的曲线：

(2)

从理论上来说，主泵的流量惰走曲线在t≥3s后应近似为一直线，基于此理论，对3s≤t≤10s的数据进行数学回归，求得一模拟直线：

y=ax+b

(3)

该直线与时间轴相交，得到传感器响应时间：

R=(1-b)/a

(4)

经计算得到传感器响应时间后，重新确定主泵断电时刻流量值，求得修正后的αt’值，并与满功率流量测量所得经误差修正后的各时刻流量值相乘，再次计算流量比值Qv/Qnom(热工设计流量值)，其结果均大于安全标准限值为合格。

4 结论

通过分析可以得到如下结论：①调试机组与商运机组因试验方法不同，导致试验断电范围不同，故主泵惰走能量消耗较商运机组快，其验收值也相对较低；②12个月换料机组和18个换料机组因其满功率流量设计值变更，故其验收值也各不相同；③满功率流量测量数值对一回路流量惰走试验影响巨大，为提高试验精度，必须保证满功率流量数据准确性。