一种核电站余热排出***投运前准备方法
技术领域
本申请涉及核电站核岛关键***领域,尤其是涉及一种余热排出***投运前准备方法。
背景技术
余热排出***(RRA)是核电站核岛的关键***,是与核安全密切相关的***,其主要功能为在反应堆冷却剂***(RCP)温度小于等于180℃,压力小于3.0MPa(绝对)的工况下,排出三部分热量:堆芯余热、反应堆冷却剂***(RCP)水和设备的显热以及反应堆冷却剂***(RCP)泵给一回路水提供的热量。
余热排出***(RRA)还包括如下辅助功能:
1、在反应堆冷却剂***(RCP)泵停运时,余热排出***(RRA)在一定程度上使反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度、温度均匀化。
2、在卸料操作之后,余热排出***(RRA)泵可用来将堆腔中的水送回冷却和处理***(PTR)001BA。
3、余热排出***(RRA)的安全阀参与了反应堆冷却剂***(RCP)的压力控制。余热排出***(RRA)还参与了反应堆冷却剂***(RCP)的水质控制过程。
余热排出***包括:两台并联布置的第一泵和第二泵、两台并联布置的热交换器(包括第一热交换器和第二热交换器)以及一条热交换器的旁路管线及其他连接管线,该热交换器由设备冷却水***(RRI)进行冷却。
余热排出***主要工作过程为:余热排出***中第一泵和第二泵从反应堆冷却剂***(RCP)第二环路热段吸入,送入一段母管。母管上设有卸压阀,用以避免反应堆冷却剂***(RCP)(单相阶段)和余热排出***(RRA)***超压。母管的水分三路:第一路流经第一热交换器(001RF)管线,第二路流经第二热交换器(002RF)管线,第三路流经旁路管线,然后再汇总到出口总线上。该出口总管线末端一分为二,分别与反应堆冷却剂***(RCP)第一环路和第三环路的冷段的中压安注管线(RIS)相连,余热排出***(RRA)的水借用两个中压安注的注入口进入反应堆冷却剂***(RCP)。
在出口总管线上还引出三条管线,包括引出一条泵的最小流量循环管线到泵的入口,引出一条到化学和容积控制***(RCV)的下泄孔板下游的低压下泄管线以及引出一条与冷却和处理***(PTR)的联络管线.
热交换器所在管线的调节阀用于调节通过热交换器的反应堆冷却剂***(RCP)水流量,以达到控制反应堆冷却剂***(RCP)的降温或升温速率以及控制反应堆冷却剂***(RCP)温度的目的。旁路管线的调节阀用于维持泵的流量恒定。
核电站功率运行时,余热排出***(RRA)处于隔离、备用状态。余热排出***(RRA)的正常启动在反应堆从热停堆过渡到冷停堆的过程中进行。
余热排出***(RRA)投入之前反应堆冷却剂***(RCP)应具备的主要条件是:
1、反应堆冷却剂***(RCP)平均温度在160℃至180℃之间;
2、反应堆冷却剂***(RCP)压力在2.4至3.0MPa之间。
同时,余热排出***(RRA)在投运之前,其状态与反应堆冷却剂***(RCP)相差较大,为防止余热排出***(RRA)投运接入反应堆冷却剂***(RCP)时,由于硼浓度过低,导致对反应堆冷却剂***(RCP)回路硼浓度进行稀释,使得反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度降低违反技术规范的要求,需对余热排出***(RRA)内的硼浓度进行化验。
为了化验余热排出***(RRA)硼浓度,需将余热排出***(RRA)内硼水进行循环以均匀余热排出***(RRA)内硼浓度,然后通过取样分析化验该硼浓度,若该硼浓度足够高,不会稀释反应堆冷却剂***(RCP),则允许余热排出***(RRA)投运,若该硼浓度过低,会造成对反应堆冷却剂***(RCP)稀释导致违反技术规范的要求,则不允许直接接入反应堆冷却剂***(RCP),而要先对反应堆冷却剂***(RCP)进行硼浓度调整,调整至合适浓度后,才允许将余热排出***(RRA)接入反应堆冷却剂***(RCP)。
因此,传统的余热排出***(RRA)投运方法主要包括两大项操作:
1、升压和加热,避免压力和热冲击,以保护余热排出***(RRA)泵和热交换器;
2、硼浓度调整,对余热排出***(RRA)进行循环,对硼浓度进行化验,防止在余热排出***(RRA)内的低硼浓度水稀释反应堆冷却剂***(RCP)而违反技术规范的要求。
而对硼浓度的化验是以先对余热排出***(RRA)进行硼循环均匀为前提的,即必须等待硼循环均匀完成后,才能进行取样分析,并根据化验的结果,选择投运;或者对反应堆冷却剂***(RCP)先进行硼浓度调整后,才允许余热排出***(RRA)投运。
对于该硼浓度调整的方法具体描述如下:启动一台余热排出***(RRA)泵,以最小流量管线循环约10min。然后打开REN有关的取样管线的阀门进行取样,检查余热排出***(RRA)的硼浓度,随后停运余热排出***(RRA)内的泵,关闭取样阀门。若余热排出***(RRA)的硼浓度低于反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度,则用反应堆硼和水补给***(REA)给反应堆冷却剂***(RCP)加硼,使得余热排出***(RRA)投入与反应堆冷却剂***(RCP)混合后反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度不低于技术规范的要求。若余热排出***(RRA)的硼浓度高于反应堆冷却剂***(RCP),则不需调整。
发明内容
本申请要解决的主要技术问题是,克服现有技术的不足,提供核电站余热排出***投运前准备方法。
为解决上述技术问题,本申请提供了一种核电站余热排出***投运前准备方法,包括步骤:
升压步骤:调整余热排出***内压力,将余热排出***回路内压力升至与反应堆冷却剂***内压力相适应;
加热步骤:对余热排出***内进行升温,使其回路内温度加热至与反应堆冷却剂***回路温度相适应。
硼浓度调整步骤:直接调节反应堆冷却剂***内硼浓度,使反应堆冷却剂***内硼浓度在余热排出***接入运行前升高ΔM,浓度变量ΔM使得所述余热排出***投运后,余热排出***及反应堆冷却剂***连通的回路内的硼浓度大于或等于技术规范要求的最低硼浓度;
所述升压步骤、加热步骤及硼浓度调整步骤完成后,将余热排出***接入反应堆冷却剂***投入运行。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,在所述硼浓度调整步骤中,假设余热排出***硼浓度为0ppm,原反应堆冷却剂***回路的容积为VA,余热排出***回路内的容积为VB,技术规范要求的反应堆冷却剂***最低硼浓度为M,所述反应堆冷却剂***内需升高的浓度变量ΔM≥M(VB/VA)。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,假设技术规范要求的最低硼浓度M为800ppm,所述浓度变量ΔM大于或等于51.2ppm。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,在硼浓度调整步骤具体为:调配好反应堆硼和水补给***内的硼浓度,使反应堆硼和水补给***硼浓度高于反应堆冷却剂***内的硼浓度,启动反应堆硼和水补给***往反应堆冷却剂***回路注入硼水,并将反应堆冷却剂***中硼水排出至化学和容积控制***,最后从化学和容积控制***排出至与化学和容积控制***连接的硼回收***中,使反应堆冷却剂***内硼浓度升高ΔM。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述升压步骤中,余热排出***内压力调整至1-2MPa。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述升压步骤中,余热排出***内压强调整至1.5MPa。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述升压步骤具体为:
调整化学和容积控制***下泄孔板下游压力至1.5MPa后,将化学和容积控制***与余热排出***连通,将余热排出***升压到与下泄孔板下游相同的压力;
打开余热排出***与反应堆冷却剂***热管段之间的阀门,使余热排出***内压力升至与反应堆冷却剂***相同压强。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,在打开余热排出***与反应堆冷却剂***热管段之间的阀门之前,关闭化学和容积控制***与余热排出***之间的阀门。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,打开余热排出***与反应堆冷却剂***热管段之间的阀门时,反应堆冷却剂***内平均温度大于或等于160℃。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,打开余热排出***与反应堆冷却剂***热管段之间的阀门时,反应堆冷却剂***内平均温度小于180℃
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述加热步骤中将所述余热排出***内温度升至与反应堆冷却剂***回路温度相差50-70℃。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述加热步骤中将所述余热排出***内温度升至与反应堆冷却剂***回路温度相差60℃。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述加热步骤具体为:将冷却水管线的隔离阀打开,使余热排出***的热交换器的冷却水管线投运;启动余热排出***的泵,对余热排出***加热至与反应堆冷却剂***回路温度相差60℃。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述加热步骤中逐渐增加化学和容积控制***下泄孔板下游与余热排出***之间阀门的开度,引入适量的反应堆冷却剂***水加热余热排出***。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述加热步骤中所述余热排出***包括第一泵和第二泵,所述第一泵和第二泵交替运行。
在所述核电站余热排出***投运前准备方法的一种优选实施例中,所述两个泵交替运行具体为:当余热排出***热交换器上游的温度比加热前升高了60℃时,停运第一泵,隔30秒后,启动第二泵;当余热排出***热交换器上游的温度又升高了60℃时,停运第二泵,隔30秒钟后,重新启动第一泵,第一泵和第二泵以此交替运行,直到加热步骤结束。
本申请的有益效果是:
本申请余热排出***投运前准备方法中,在将余热排出***投运之前,先进行升压步骤、加热步骤以及调整硼浓度步骤,其中调整硼浓度步骤中是直接调节反应堆冷却剂***内硼浓度,使余热排出***接入投运之前反应堆冷却剂***内硼浓度升高ΔM,使得所述余热排出***投运后,余热排出***及反应堆冷却剂***回路内的硼浓度必定大于或等于技术规范要求的最低硼浓度。
在完成上述步骤后再将余热排出***(RRA)投入运行,由于在余热排出***(RRA)投运前已对反应堆冷却剂(RCP)内硼浓度进行了调整,因此余热排出***(RRA)与反应堆冷却剂(RCP)连通的回路内的硼浓度保持大于技术规范要求的最低硼浓度,无需像现有技术一样,需要分析RRA***的硼浓度并等待化验结果才进行RCP调硼,然后才开启RCP至RRA的入口阀,由此可节约约1小时的关键路径工作时间,也即缩短了核电站停运检修的总时间,提高核电站的运营效益。
附图说明
图1为核电站中各***结构示意图;
图2为本申请核电站余热排出***投运前准备方法中余热排出***(RRA)结构简图;
图3为本申请核电站余热排除***投运前准备方法一种实施例中的余热排除***内各管道连接示意图;
图4为本申请核电站余热排除***投运前准备方法一种实施例中硼浓度调整步骤框图;
图5为本申请核电站余热排除***投运前准备方法一种实施例中升压步骤框图。
具体实施方式
为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
由于现有技术中在余热排出***(RRA)接入到反应堆冷却剂***(RCP)前,需要先对余热排出***(RRA)和反应堆冷却剂***(RCP)回路内的硼浓度进行采样检测,这个采样检测过程需要耗费大概1小时的时间,因此发明人在分析原RRA投运方案,找寻一种更优化的方案,达到可节约时间的目的。考虑到余热排出***(RRA)投运受到硼浓度的限制,该硼浓度有技术规范的限定,要求余热排出***(RRA)投运后保证一回路***RCP的硼浓度大于技术规范要求的最低硼浓度(比如800ppm),如果余热排出***(RRA)硼浓度小于RCP硼浓度,直接投运将会造成***的稀释,原有方案不得不做余热排出***(RRA)硼循环均匀及进行硼浓度测定。为解决上述技术问题,发明人提出一种可省略上述采样检测步骤的方法,即本申请中所述一种核电站余热排出***投运前准备方法。
本实施例中,该核电站余热排出***投运前准备方法包括以下步骤:
升压步骤:调整余热排出***(RRA)内压力,将余热排出***(RRA)内压力升至与反应堆冷却剂***内压力相适应;
加热步骤:对余热排出***(RRA)内进行升温,使其加热至与反应堆冷却剂***回路温度相适应。
硼浓度调整步骤:直接调节反应堆冷却剂***内硼浓度,使反应堆冷却剂***内硼浓度在余热排出***接入运行前升高ΔM,浓度变量ΔM使得所述余热排出***投运后,余热排出***及反应堆冷却剂***连通的回路内的硼浓度大于或等于技术规范要求的最低硼浓度;
在上述升压步骤、加热步骤及硼浓度调整步骤完成后,将余热排出***(RRA)接入反应堆冷却剂***(RCP)投入运行。
本申请在余热排出***投运前,使反应堆冷却剂(RCP)内硼浓度升高足够的ΔM,该ΔM需要满足使余热排出***(RRA)投运后,余热排出***(RRA)与反应堆冷却剂(RCP)回路内的硼浓度保持大于或等于技术规范要求的最低硼浓度。为实现该发明构思,优选地假设在余热排出***(RRA)接入前,余热排出***(RRA)硼浓度为0,并据此对反应堆冷却剂(RCP)内硼浓度进行了调整,可保证余热排出***(RRA)与反应堆冷却剂(RCP)相连后,余热排出***(RRA)与反应堆冷却剂(RCP)回路内的硼浓度保持大于或等于技术规范要求的最低硼浓度,无需像现有技术一样,需要分析RRA***的硼浓度并等待化验结果才进行RCP调硼,然后才开启RCP至RRA的入口阀,由此可节约约1小时的关键路径工作时间,也即缩短了核电站停运检修的总时间,提高核电站的运营效益。
下面结合附图通过具体实施方式对本申请作进一步详细说明。
请参考图3,本实施例中余热排出***(RRA)包括第一泵001PO、第二泵002PO、第一热交换器001RF、第二热交换器002RF以及若干连接管线,各管道上设置有若干阀门,本实施例中阀门统一用编号加VP表示,例如RCP212VP。
具体地,余热排出***(RRA)中第一泵001PO和第二泵002PO从反应堆冷却剂***(RCP)第二环路热段A吸入,在余热排出***(RRA)与反应堆冷却剂***(RCP)第二环路热段设置多个阀门,包括RCP212VP、RRA001VP、RCP251VP、RRA021VP(阀门用编号加VP表示),用于控制管线的通闭。第一泵001PO和第二泵002PO汇合后送入一段母管,母管上设有卸压阀,用以避免反应堆冷却剂***(RCP)(单相阶段)和余热排出***(RRA)超压,其中B去RCP卸压箱。母管的水分三路:第一路流经第一热交换器(001RF)所在管线,第二路流经第二热交换器(002RF)所在管线,第三路流经旁路管线,然后再汇总到出口总线上。该出口总管线末端一分为二,分别与反应堆冷却剂***(RCP)第一环路和第三环路的冷段的中压安注管线(RIS)相连,余热排出***(RRA)的水借用两个中压安注的注入口F进入反应堆冷却剂***(RCP)。
另外,C端从RCV除盐装置下游来,D端管道去RCV下泄孔板下游,G端排水去RIS***。
在上述结构基础上,该核电站余热排出***(RRA)投运前准备方法具体步骤如下,下面根据RRA***(即余热排出***)及相应***管线的主要阀门和泵的操作顺序简述RRA投运前的准备方法的过程:
RRA备用状态:
在核电站正常运行时,RRA***处于隔离、备用状态。
其中,RCP212VP、RCP215VP、RRA001VP、RRA021VP、RRA014VP、RRA015VP和RRA114VP关闭,第一泵和第二泵停止运作。
其中,024VP和025VP被调定在30%开度,013VP全开。
其中,RCV082VP和RCV310VP关闭。
其中,RCV366VP和RCV367VP关闭以防止来自RCV的低浓度硼水稀释RRA***。
RRI冷却水处于备用状态,但与RRA***隔离。
升压步骤:
将RRI***中冷却水管线的隔离阀打开,使热交换器冷却水开通。
在RCV***下泄孔板下游压力被调整到约1.5MPa后,打开RCV082VP、RCV310VP,将RRA***升压到与下泄孔板下游压力相同。
关闭RCV310VP,避免打开RRA***入口阀时下泄孔板下游的压力突然大幅度增加,损坏设备。
打开RCV212、RCV215VP和RRA001、RRA021VP。
其中,这一操作必须在一回路平均温度仍大于或等于160℃时进行,以便在低温时为反应堆***提供保护。该入口阀打开后,RRA***的压力便与RCP***(即反应堆冷却剂***)相同。
加热步骤:
启动RRA001PO,开始进行RRA***的加热。
逐渐增加RCV310VP的开度,直到在RCV***中测得的下泄流量达28.5m3/h,以便引入适量的RCP***中的水,这样做的好处在于可较快地加热RRA***,减少加热步骤所用时间。
在该加热步骤中,只能有一台RRA泵运行,因为两台泵流量太大,不允许同时仅以最小流量循环管线运行。为了防止泵叶轮与泵壳接触或卡死现象,第一泵和第二泵应交替启动。
具体为,当RRA热交换器上游的温度比加热前升高了60℃时,停运RRA001PO。隔30s后,启动RRA002PO。
当RRA热交换器上游的温度比加热前又升高60℃时,停运RRA002PO。隔30s钟后,启动RRA001PO,第一泵和第二泵以此交替运行,直到加热步骤结束。
当RRA***的升温速率低于30℃/h时,一回路与RRA泵壳之间的温差就会小于60℃(为了验证,还是应该检查这个温度差值)。这时RRA的加热步骤结束,即可打开RRA014VP、RRA015VP投运RRA。
硼浓度调整步骤:
调配好反应堆硼和水补给***(REA)内的硼浓度,使反应堆硼和水补给***(REA)硼浓度高于反应堆冷却剂***(RCP)内的硼浓度,启动反应堆硼和水补给***(REA)往反应堆冷却剂***(RCP)回路注入硼水,并将反应堆冷却剂***(RCP)中硼水排出至化学和容积控制***(RCV),最后从化学和容积控制***(RCV)排出至与化学和容积控制***(RCV)连接的硼回收***(TEP)中,以此补充新硼水,排出旧硼水的方式实现主回路硼浓度升高的目的,使反应堆冷却剂***(RCP)内硼浓度升高ΔM。
为进一步地说明硼浓度调整步骤,现举例说明,设定反应堆冷却剂***(RCP)的容量为VAm3,余热排出***(RRA)的容量为VBm3。设定极端情况下,余热排出***(RRA)中硼浓度为0ppm(浓度单位),即全为纯水。设定初始反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度目标为M(即为技术规范要求的最低硼浓度),设定为解决防稀释问题,本方案反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度需提高的浓度变量ΔM才能使得该反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度即使经过稀释,也仍能保证大于或等于M。
即必须符合下面的计算公式:
(M+ΔM)VA/(VA+VB)>=M;
经换算即为:ΔM≥M(VB/VA)。
比如,本例中设定初始反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度目标M=800ppm;VA=250m3;VB=16m3;因此,经计算,只要将反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度提高51.2ppm即可。或者说,只需在原有硼浓度基础上提高6.4%即可。
因此,只需要保证ΔM≥51.2ppm,或者(ΔM/M)≥6.4%,其中≥表示大于或等于。
即为保证不需做硼循环试验和硼浓度标定的工艺,需将反应堆冷却剂***(RCP)硼浓度在余热排出***(RRA)投运前升高至851.2ppm以上。
完成上述升压步骤、加热步骤以及调整硼浓度步骤后,将RRA013VP置于自动控制状态。
随后根据控制降温速率和控制一回路温度的需要调整RRA024VP、RRA025VP的开度。
至此RRA***就完全投运。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明,不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本申请的保护范围。