方家山核电核岛疏水排气系统调试经验及问题反馈

潘长浩

【摘 要】本文主要介绍方家山核岛疏水排气系统的主要功能。着重阐述其放射性废水再注入工况的系统流程、控制要点和注意事项。描述调试过程中发现的问题：一.主泵低压泄漏流无法正常排出，随后提出的三种处理方案。再具体论述三种方案的特点，详细叙述最终方案的优点。最后重点阐述低压泄漏流改造后可能会产生废液过多、泵启动次数停过于频繁等值得重点关注点的问题。二.潜水泵初次启动无法正常运行。通过现场情况来判断问题根源并给出处理办法和处理结果。

【关键词】核岛疏水排气系统;废水再注入;主泵低压泄漏

中图分类号： TM623文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）36-0325-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.36.156

【Abstract】This paper mainly introduced the Nuclear Island Vent and Drain System of Fangjiashan，focused on the system flow，operating condition and precautions of the radioactive waste water reinjection.There are several key issues occurred in the process of debugging：Firstly，brought about three solutions to the Low Pressure Seal Leakage of Reactor Coolant Pump cannot drain normally，and gave specific description to the features of the three solutions and described with details about the advantage of the final decision.Emphasized on issues like the increasing waste liquid after the transform of Low Pressure Seal Leakage;the excessive restarting of Reactor Coolant Pump.Second，the failure to start the Submersible Pump for the first time.By on-site problem identification，solutions and outcomes were given.

【Key words】The Nuclear island vent and drain system;Waste water reinjection;Low pressure seal leakage of reactor coolant pump

1 核岛疏水排气系统（RPE）介绍

在310MW机组正常运行时疏排水系统仅收集安全壳内有关设备和阀门的密封引漏水，并将其输送至硼回混床或暂存箱。当停堆检修期间疏排水系统又将设备检修的排水和主管道的地位疏水输送至硼回系统，同时还将安全壳内的污水和冲洗水输送至废液系统。

方家山核岛疏水排气系统（RPE）系统不仅包括了310MW机组安全壳内疏排水系统的全部功能，同时还承担了其他所有核岛厂房的疏水排气任务。其根据废物液体是否可回收和气体含氢含氧量的情况分别输送至硼回收系统、废液处理系统和废气处理系统。

RPE系统能将废液在送往废液处理系统前先储存在本身的疏水坑中从而缓解废液处理系统的压力。更重要的是在反应堆发生失水事故后，RPE系统能收集核燃料厂房和核辅助厂房疏水坑中的高放性废水然后向反应堆厂房执行再注入，从而限制放射性废物向环境的释放。

2 高放射性废水向反应堆厂房再注入试验

2.1 高放射性废水再注入介绍

2011年3月自日本福岛第一核电站因海啸引发7级核事故，造成放射性物质向环境释放，其放射性废液处理问题至今仍牵动着人们的心。因此方家山核电机组在设计时就考虑到了这一问题，特设有RPE再注入管线。在反应堆发生事故时，硼回收系统、固体废物处理系统和废液处理系统可能无法及时处理，这时可以通过RPE系统将废水再注入反应堆厂房进行临时储存，当废液达到处理要求时再进行后续处理。此时的反应堆厂房是最大的最安全的废液储存设施，它限制了受事故影响的系统和厂房的污染，对事故的危险程度提供了一个很好的缓冲作用。其内的RPE008MN在福岛事故发生后也更换成抗震等级更高的精密变送器，即使在发生强震的情况下也能正常的监视安全壳内液位。

2.2 高放射性废水再注入試验简介

正常运行时RPE系统将废水储存后再排往废液处理系统相应槽罐中。当发生事故工况时RPE系统正常排往液处理系统管线上的气动隔离阀会保护关闭，此时操纵员可手动将潜水泵切至远程控制模式并打开相应的再注入隔离阀后便可将放射性废水再注入至反应堆厂房内的地坑中。再注入过程中可以通过RPE100MD统计注入量，并通过安全壳内液位计来监视安全壳内液位。

值得注意的一点是再注入隔离阀与正常排放阀之间互为连锁关系，只有在正常排放阀关闭且注入泵切换到主控制室控制后才能启泵并执行再注入操作，从而进一步避免了误操作的可能性。所有再注入管线所涉及的气动阀除再注入隔离阀在失气时保持开启外，其他全部气动阀门均备有压空储气罐，确保在压空丧失时能有足够的时间到达现场处理。

3 调试过程试验中碰到的问题及解决办法

3.1 潜水泵初次启动压力低

几乎所有的RPE潜水泵在调试过程中都会碰到初次启动出口压力很小或不出力的情况。碰到这种情况首先会考虑到的是潜水泵相序错误所问题，但是在经过电气确认后排除了这一假象。其次是否是因为是排水管破裂或松脱所造成的，方家山核电大部分RPE排水泵都设计为潜水泵，出口软管全为快接卡头设计。这种设计最大的好处是连接快捷紧固，如果在今后功率运行时碰到水泵损坏的情况，这种设计就发挥了很好的作用。不仅方便检修人员及时更换处理，还可以避免因维修时间过长所导致的废水外溢风险。在了解了快接卡头的结构原理后也很快地排除了排水管松脱的顾虑。最后排查到的结果是因为泵体排气不充分导致潜水泵无法正常工作。大部分人都认为潜水泵只需放到水中即可，无须充水排气其实不然。再查看供应商提供的泵体结构图后发现潜水泵因旋转的叶轮产生离心力，将进水管内空气从水中分离出来。而方家山核电RPE潜水泵出口管上均设有升降式逆止阀。一旦泵腔内没有水进入，光靠叶轮旋转是很难达到顶开逆止阀的目的。

再查明了问题的关键后，很快想到了应对措施。最初调试人员采取拆除出口管上的逆止阀阀芯再启动潜水泵，待出水正常后再恢复的办法。这种方法最大的优点是排气速度快，基本可以达到立竿见影的效果，但缺点也十分明显频繁拆除阀芯不仅烦琐更容易造成逆止阀止回不严，因此放弃了这一方法。试验人员发现所有潜水泵的压力表引压管都设置在逆止阀与泵出口管之间。最终采取的方案是临时松脱引压管用于排气事实证明这种方法不但有效而且更加的快捷方便。

3.2 主泵低压密封泄漏无法正常排出

在调试过程中RPE系统发现的最大问题是主泵低压密封泄漏无法正常流入疏排水箱。由于方家山核电所采用的主泵与秦山二期和其他电站的都不相同，因此这一问题也是首次被发现。按照原本设计主泵低压密封泄漏排向疏排水箱再经疏排水泵排往硼回收系统进行复用。

然而在调试时发现卸压箱排水管与低压泄流量管汇合处就在卸压箱底部分，一旦疏排水箱充压或卸压箱在最大压力情况下排水时，在管道汇合处会有较大的水压，会直接导致主泵低压密封泄漏流将无法流入疏排水箱从而引起低压泄漏流量开关内水位上升，发出低压泄漏流流量高报警信号以及冷却剂从停车密封处流出的严重情况。

由于涉及主泵调试和运行，因此调试人员对此十分重视。很快地提出了三种方案：

1）将低压泄漏流总管与泄压箱疏水总管断开，之后新增一个约3米左右的U形水封管这样正常最多可平衡6米水柱的压力。即在疏排水箱最高运行压力0.06MPa.g时也能正常运行，然后再和卸压箱疏水管道连接。低压泄漏流高点（低压泄漏流量开关下部）在主管道中心线（约为9米），于是就有9-（2.6+0.4）≈6米的缓冲，而疏排水箱的压力最高为0.06MPa.g（相当于6米水柱），即使在最高压力时也能保证不会有水返回主泵三级密封。但由于考虑到此项施工难度较大，且没有经过实际验证故没有采纳这一方案。

2）第二种方案是将低压泄漏流总管与泄压箱疏水总管和疏排水箱断开，直接接到疏排水箱的出口与疏排水泵之间的管线上，这样可以避免其他系统瞬态对低压泄漏流的影响。

但这一方案缺点也是较明显的，最主要的原因是疏排水泵启动后容易造成入口吸空，导致硼回收系统前储槽内溶解氧超标从而影响系统的正常运行。综合考虑这放弃了这一方案。

3）最终采用的方案是将低压泄漏流总管与泄压箱疏水总管、过剩下泄流和疏排水箱断开并盲死。再把三台主泵的低压泄漏流通过一根独立的管道和一道阀门连接到工艺排水箱的总管上。

这种方法最大的好处是为主泵低压泄漏流的顺利流出排除了一切外界干扰，独立的排水管道和足够的高度落差也满足排水要求。这一改造最大的不同点在于改造后的低压泄漏流不再前往硼回收系统进行复用处理，而是排往了废液处理系统的工艺疏水箱。但是需要注意的是按照正常运行时每台主泵约产生5L/H的低压泄漏流来计算。方家山核电一台机组一年将多产生约131.4吨废水，两台机组共计约262.8吨。反应堆厂房内的工艺排水泵约每三天就要启动一次為工艺排水箱排水，而且该泵并没有设置备用泵，一旦出现问题那所有的泄漏流将溢流到化学疏水当中。

4 总结

功能简单可能是核岛疏水排气系统给人的第一印象，但近一千两百个阀门和四十四张图纸也标志着它是方家山核电最烦琐的系统。它起着连接核主辅系统和三废系统的纽带的作用。更重要的是今后机组运行的日常操作和检修的大部分工作都离不开他，尤其是机组大修期间的相关操作也是围绕着它来进行的，调试过程中发现的问题及后续必要的技术改造都是今后机组功率运行后需要重点关注的问题。

【参考文献】

[1]蔡挺松，姜百华.核岛疏水排气系统手册第2-5章，中国核电工程有限公司，2010：55-55.