核电主泵失去主电源时惯性流量试验分析

蔡茂生++李攀峰

摘 要：本文主要介绍了某核电厂在0%功率工况下核主泵在发生失电时，对其惯性流量进行了试验研究，对试验结果进行了分析，结果满足安全标准，為核电机组进入首次临界状态提供保障，为机组在0%～100%功率各阶段失电事故分析提供基础数据。

关键词：核主泵；全厂失电；惯性流量

中图分类号：TL353.12 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0178-01

1 概要

国内某核电厂反应堆冷却剂泵，是反应堆冷却剂系统的主要设备和一回路压力边界设备之一，简称核主泵，它要求长期处于高温、高压、强辐射的环境中安全运行，核安全要求在全厂失电时核主泵能够具备足够的惯性流量维持堆芯的冷却，以保证反应堆不会在最小DNBR达到之前堆芯能保持在安全状态；本次试验旨在研究0%功率工况下全厂失电时运行特性，检查与反应堆冷却剂泵流量有关的停堆保护动作情况，分析主泵惰走惯性流量的变化趋势是否满足安全准则要求。

2 试验条件

本次试验是该核电厂1号机组首次临界前进行的核主泵失电惯性流量试验，其试验状态为反应堆应处于热停堆工况，所有核主泵均正常运行，一回路温度和压力分别为291.4℃和15.4MPa.g，反应堆所有控制棒插入至5步位置。反应堆冷却剂压力控制和稳压器水位控制应置于手动模式（手动设置整定值为40%），通过大气释放阀置自动模式保持温度稳定。反应堆紧急停堆断路器应闭合。试验执行过程中需要编制的风险预案、试验规程以及操作票均已生效，工前会已经召开，各种预防措施以及临时措施已经实施到位。

3 核主泵主要参数

泵的主要参数为：流量23790m3/h；压头97.2m H2O；泵的输入功率热态运行5650kW；泵的惯性矩86.5kgm2。

电机的主要参数为：额定电压6600V，电机输入功率热态运行5885kW，频率50Hz，转速1845r/min，电机惯性矩3810kgm2。

4 试验原理

在各功率水平下，由于反应堆冷却剂密度不同，从而造成环路稳定流量不同，为了反映在不同功率水平下停堆时主泵惰走的流量变化趋势，用环路流量下降系数来表征主泵惯性流量变化趋势。环路流量下降系数是环路流量与主泵运行时的稳定流量之比。在各种功率水平下，环路流量下降系数是相同的，在各个功率平台下，通过一回路流量测量值试验得出的各环路流量Qi（i=1，2，3）与相应环路各时刻流量下降系数at，相乘，因此在热停堆工况及0%功率下进行的本试验，是为机组进入临界以及升功率至30%、50%、87%、100%功率平台试验提供基础数据和必要条件。

5 试验方法

通过断开0 GEW 110/120 JA断路器，使1号机组3台主泵电源同时丧失，用KDO、KIC系统记录反应堆冷却剂系统3个环路流量变送器RCP027MD＼042MD＼054MD的惯性流量，试验过程共分3个阶段：

（1）试验准备阶段，包括流量变送器的的校验，临时TCA的实施，KDO流量计参数设置，记录信号确认等；（2）试验实施阶段，通过断开0 GEW 110/120JA断路器同时停运3台主泵，记录3台主泵停运惯性流量值（电信号、相对流量）；（3）试验计算阶段，计算各时刻绝对流量和初始流量的比值at，。相关流量验收标准：

反应堆冷却剂环路低流量紧急停堆发生在88.8±3% QR（额定流量）；

计算各时刻绝对流量和初始流量的比值at，大于验收标准值；

压力容器流量要求取t=4.1s时的流量大于34204m3/h，环路流量要求取t=4s时的流量大于10149m3/h。

6 试验结果及分析

（1）从断路器（GEW，LGA）断开到紧急停堆信号发生的时间，按低环路流量紧急停堆值记录为TAU为2.5s以及相应流量值为87.44% QR，满足验收标准。

（2）3台主泵失电后前10秒的惯性流量下降系数，按照每0.5秒取值，分别为1.052517，1.046728，1.046728，1.026618，1.003367，0.988886，0.973111，0.955748，0.938149，0.927149， 0.913585，0.90032，0.886571，0.875945，0.863831，0.85202， 0.842154，0.830964，0.820045，0.808659，0.800397，0.787755。 因2.5秒即可以实现因环路流量低紧急停堆，取前5秒数据最具有代表性，将其数据进行计算处理，结果见图1。

从图1可以分析出，本次试验，三台主泵同时失电后，核主泵开始惰转，流量急剧下降，试验数据在验收标准值得上方，惯性流量下降趋势慢于安全标准规定，试验合格。

（3）t=4s时环路1、2、3流量分别为21083.36m3/h，21323.33 m3/h，21213.53m3/h；当t=4.1s时压力容器流量为63516.19 m3/h。试验结果满足安全准则要求，试验合格。

7 结语

本次试验是在机组0%功率，热停堆工况下进行，3台核主泵失电时，反应堆压力容器流量下降慢于设计值，满足设计要求，核主泵失电时具有足够的惯性流量，试验结果满足安全标准，为核电机组进入首次临界状态提供了保障，为机组在0%～100%功率各阶段失电事故分析提供基础数据。

参考文献

[1]朱继洲.核反应堆安全分析[M]，北京：原子能出版社，1998：108-196.

[2]邓绍文.秦山核电二期工程主泵瞬态计算[J].核动力工程，2001，22（6）：494-496.