浅谈停冷预热方式的改进

蒋昊君

【摘 要】停冷系统是重要的反应堆辅助系统，既执行冷却、输送换料水等常规功能，也执行低压安注等安全功能。停冷预热是每次换料大修的常规操作，但是比较难达到理想的预热效果，本文探讨停冷预热方式的改进，希望能够更好的保护设备，使设备处于良好的状态。

【关键词】停堆冷却系统；停冷热交换器；预热

1 停堆冷却系统简介

1.1 系统组成

停冷系统由二个并列的系列组成。每个系列单独完成所承担的任务。每个系列由一台停冷泵，一台停冷交换器和相连的管道阀门、仪表组成。

停冷泵的吸入水源可分别来自反应堆冷却剂系统热段、换料水箱和安全壳地坑，停冷泵将水送至热交换器，在那里可由停冷热交换器壳侧流过的设冷水加以冷却。停冷热交换器有一条旁路管。通過停冷热交换器出口阀和旁路阀，可调节通过热交换器的流量。停冷热交换器在喷淋再循环工况时，由安全壳喷淋系统使用。

停冷泵出口另有一路可流向高压安注系统。它的作用是在安注再循环工况时，停冷泵担任高压安注泵的前置泵，以满足高压安注泵的吸入压头要求。

停冷系统的出口管与反应堆冷却剂系统热段，冷段均相连，以实现分别向冷端和热端注射。

在停冷泵系统出口管上另有一路大流量试验管线，主要在大流量试验和换料水池排水时使用。

去化容系统下泄管线的低压下泄通道也接在停冷泵的出口管上，而净化后的回水管则在泵入口管上。

1.2 系统功能

1.2.1 基本功能

（1）余热排出

在反应堆正常冷停堆的第二阶段（4B阶段），停堆冷却系统以可控的速率导出反应堆的余热和反应堆冷却剂系统的显热，使反应堆冷却剂的温度降到冷停堆温度或换料停堆温度，并保持这个温度到反应堆重新启动。

（2）输送换料水

在更换燃料期间，停堆冷却系统将换料水箱中的含硼水输送到换料水池。换料结束后，再将换料水池中的含硼水送回到换料水箱。

（3）启、停堆时循环净化反应堆冷却剂

在启、停堆期间，本系统能持续循环反应堆冷却剂，并提供低压下泄到化学和容积控制系统。通过化容系统的净化床将反应堆冷却剂进行净化，直至本系统退出运行。

1.2.2 安全功能

停堆冷却系统是一个专设安全设施。其功能为：

在主蒸汽管破裂情况下，使反应堆冷停堆。

在反应堆失水事故时，本系统作为低压安全注射系统。

在反应堆冷停堆时（水实体阶段），本系统通过其入口安全阀为主系统提供超压保护。

在长时间的失水事故中，停冷热交换器提供给安全壳喷淋系统使用，冷却再循环地坑水。

系统设有二只安全阀，对本系统提供超压保护，阀门整定值为45kgf/cm2。

2 停冷预热的重要性

2.1 停冷热交换器简介

本文主要介绍停冷热交换器的预热方法，因此先介绍一下停冷热交换器。停冷却热交换器是停冷系统的主要设备之一。其主要功能是在反应堆冷停堆的第二阶段提供一种导出堆芯剩余发热和冷却电站的能力。从Ⅰ、Ⅱ环路热段来的堆冷却剂由停堆冷却泵送至停冷热交换器，将热量传给设备冷却水，冷却后的堆冷却剂再返回Ⅰ、Ⅱ环路冷段，流经堆芯吸收余热后再进入停冷热交换器冷却，形成循环回路，不断使主系统降温。

停冷热交换器为核安全2级压力容器，抗地震I类设备。每台热交换器导出50%的堆芯余热。热交换器壳侧设计压力为0.98Mpa，实际工作压力为0.83MPa；管侧设计压力为3.92MPa，实际工作压力约为2.94Mpa；最高工作温度壳侧为100℃，管侧180℃。工作介质，壳侧是设冷水，管侧是含硼水或含0.75%NaOH的硼水，壳侧设计流量405m3/h，管侧设计流量450m3/h。

2.2 停冷泵轴密封简介

在导流体、泵盖和叶轮上，分别装有更换的密封环，密封环用较小的径向间隙以减小泄漏量。轴封由于泵进出口压力高，轴向力大，故采用平衡型机械密封。机械密封由静环、崐动环、推环、弹簧座、O型圈等组成。动环采用石墨浸锑、静环用SiC，密封环泄漏的水，通过动、静环径向密封，轴向由O型圈密封，泄漏的介质由引漏管引漏。

2.3 停冷预热的重要性

停冷系统流过的流体为带放射性的主冷却剂，若由于投停冷时，预热不充分，对停冷热交换器和停冷泵轴密封处造成较大的热冲击，导致主冷却剂外漏，造成不必要的放射性污染，对现场值班员人身安全造成巨大威胁，同时可能影响大修的总体剂量控制。停冷系统作为专设安全设施，若出现泄漏等缺陷，需要检修，将导致电站无法升模式，影响大修进度。

2.4 曾经出现过的相关缺陷

我厂曾多次出现过相关缺陷，下面列举部分：

（1）停冷热交换器A一次侧法兰处有漏水

（2）停冷泵B S08-01B轴法兰连接处渗漏

（3）停冷泵A托架与泵盖密封处有泄漏

3 停冷预热的改进方法

3.1 停冷系统现有预热方式介绍

3.1.1 停冷系统流程见图

3.1.2 现有预热方式

我厂现有的停冷系统预热方式（来自停堆冷却系统运行规程）：

3.1.3 现有预热方式存在的问题

由于V08-08和V08-09调节性能不好，不能精确的调整冷却流量和旁路流量，很难控制预热速率，无法满足停冷热交换器入口温度上升速率≤50℃/h的要求。停冷预热达不到预期的效果，对设备造成较大的热冲击，可能导致主冷却剂通过停冷交换器法兰处和停冷泵轴密封处泄漏，造成放射性污染。

3.2 C-2调试期间停冷预热方法介绍

下面介绍一下在参加C-2（巴基斯坦恰希玛核电厂二号机组）调试期间采用的停冷系统预热方式，此方法取得了较好的效果。

首先介绍一下秦山一厂320MW机组与C-2的停冷系统的区别：C-2的RHRS系统的SRH-V12阀无自保持功能，可以在主控室手动控制其开度，手/自动方式切换均在主控制完成；我厂的V08-12阀由于有自保持功能，因此只有全开/全关两个位置，该阀有“就地”和“主控”两种控制方式，切换开关設置在就地。系统的其它的运行方式和参数基本一致。

具体的预热方式如下所述：

（1）将停冷泵小流量回流阀置手动打开，启动停冷泵，确认运行正常。

（2）热交换器旁路阀（08阀）保持一定开度，09阀保持关闭，冷段注入阀04阀打开，注意控制停冷泵出口流量。由于停冷热交换器的设冷水流量为405m3/h左右，冷却能力很强，且SRH-V34阀与停冷泵的运行有联锁，泵启动就开该阀，因此可以认为该阶段经小流量回来的基本上是“冷水”，该股冷水与来自主系统热段的“热水”（约180℃）混合后，分为两路：一路经旁路阀进入主系统冷段；另一路经停冷热交换器冷却后，经小流量回流至停冷泵入口。这样可以通过控制这两股水的流量变化，达到逐步预热的目的。

（3）逐渐开大08阀，使回流的冷水流量逐渐减少，热交换器入口逐渐升温。当08阀的开度无法继续开大（防止停冷泵超流量）时，逐渐关小12阀，在12阀完全关闭之前，开出09阀，保持一定开度，保证有足够流量的热水流经停冷热交换器，这样停冷热交换器预热就完成了。如果没有这部分热水流量，停冷热交换器入口温度会迅速下降，前功尽弃。

3.3 我厂停冷系统预热可以采用的方法

我厂虽然与C-2的停冷系统略有区别，但是仍然可以借鉴C-2的停冷预热方法。具体过程如下：

（1）V08-12切“就地”控制，确认小流量回流阀为开，启动停冷泵，确认泵运行正常。此时V08-08阀、V08-04阀和V08-09阀均关闭。

（2）开V08-04阀，微开V08-08阀，确认停冷热交换器入口温度逐渐上升，阀门开度以保证停冷热交换器入口温度保持适宜的上升趋势为依据，这样便开始预热停冷热交换器及旁路管线。观察停冷热交换器入口温度上升趋势，若趋势变缓或者停止，则继续开大V08-08阀，以保证预热速率，通过这种方式至少可以将停冷热交换器入口温度预热到130℃，并且易于控制。再视实际情况决定是否打开V08-09阀（若仅依靠开大08阀，到后期停冷热交换器入口温度无法再上升时，就需要将V08-09阀开出一定开度，确保预热的最后阶段能继续进行）。整个预热过程中要注意控制停冷泵出口流量不要超过450m3/h。

（3）停冷热交换器预热完成后，将V08-12阀切“主控”，确认其自动关闭，然后通过控制V08-08和V08-09阀的开度来控制主系统的降温速率。

4 总结和展望

运行人员作为核电厂的主人，始终将安全放在第一位，通过不断地完善运行操作、细化运行规程，减少人因失误，来确保电厂的安全；同时也保证了效益、保护了人员、设备的安全。

【参考文献】

[1]秦山核电厂最终安全分析报告.

[2]停堆冷却系统运行规程.

[3]秦山核电厂停堆冷却系统设计说明书.

[4]秦山核电厂一回路系统流程图.

[责任编辑：朱丽娜]